應用DCS優化技術實現新氫機提升負荷自動化

陳憶紅

【摘 要】 新氫壓縮機是加氫裂化裝置中的重要設備，其控制回路多而控制方案復雜。在開車中，負荷提升過程需要人工頻繁的手自動、串接切換。期間涉及到的負荷信號和PID塊輸出之間的匹配與控制閥狀態有較大差異，操作風險大；而且操作過程要求人員注意力高度集中，勞動強度大。

【關鍵詞】 DCS 優化技術 新氫機 提升負荷由此我們利用DCS的強大控制功能，模擬工藝手動操作過程編制應用程序，使在新氫機開車時只需一鍵啟動負荷自動提升控制系統，壓縮機就能自動達到正常控制階段，從而減輕操作人員的勞動強度，同時徹底消除人為操作擾動及誤操作風險。

1 新氫壓縮機C302A工藝流程

新氫機C302A帶控制點流程圖如圖1所示，氣量的調節方式有逐級回流調節和HydroCOM無級調量系統兩種控制模式，通過開關FL7001～7003實現兩種模式的切換。

2 新氫機C302A開機負荷提升過程手動操作步驟

（1）觀察DCS畫面上的CIU信號為綠色（正常），確定現場液壓油泵運行狀態，等待油壓大于10MPa。（CIU為 HydroCOM系統與DCS系統的中間接口單元）。（2）逐級回流控制模式：①HIC3117A和HIC3118A手動置OP值為100%，使一回一、二回二調節閥全開。②HIC3113A手動置OP值為0%，使三回三調節閥全關。③HIC7003手動置OP值為0%，使第三級為空負荷狀態。④PIC3117A/PIC3118A手動置100%，為無擾動切換至無級調量模式作準備。（3）逐級切換到HydroCOM無級調量系統過程：①將一二級切換開關FL7001/FL7002拔至無級調量控制方式，PIC3117A/ HIC7001、PIC3118A/HIC7002串級，一二級為空負荷狀態。②通知外操啟動C302A壓縮機電機，內操等待CIU啟動，由于HydroCOM系統一二三級狀態為負荷0%，因此壓縮機在空負荷狀態下啟動。③將PIC3117A和PIC3118A置自動狀態，然后逐漸提高其SP壓力設定值，一二級負荷開始增加。④待三級入口壓力PIC3118A上升至6MPa左右，手動提高三級手操器HIC7003負荷，視新氫機出口流量和系統壓力進行緩慢提升。⑤待各級間壓力以及系統壓力達到正常值，并趨于平穩，將PIC3113的OP值設定與三級負荷手操器HIC7003的OP值進行對應。⑥將第三級切換開關FL7003無擾動切至HydroCOM系統，PIC3113與HIC7003置串級。至此，三級負荷提升過程手動操作結束。

3 編制自動提升負荷系統程序

鎮海煉化加氫裂化裝置DCS系統采用的是美國HONEYWELL公司的TPS系統，其控制功能齊全，控制運算功能強大。針對特定的工藝和操作方式，我們運用DCS各種邏輯功能塊和CL程序的組合編制程序，同時再結合流程圖腳本編寫，設計出一套DCS控制方案，實現一鍵自動提升負荷的控制要求。

自動提升負荷控制系統由3個邏輯程序和2個CL語言程序組成。

3.1 LGC302A1邏輯塊（見圖2）

各位號含義：（1）PB_C302A：工藝的一鍵按紐，啟動為ON。（2）PT7113：液壓油油壓信號，要求大于10MPa。（3）PB7114：CIU聯鎖狀態，正常為ON。

在這個邏輯塊中完成工作：一回一、二回二閥全開；三回三閥全關；第三級負荷置空負荷狀態；一二級無擾動切換做準備，確保無級調量系統處于空負荷才啟動。

3.2 LGC302A2邏輯塊（圖3）

位號CIU_USE為無級調量系統的CIU啟動信號，ON為啟動。

在這個邏輯塊中完成的工作：PIC3117A、PIC3118A投串級，置外給定SP值分別為0.9MPa；一二級無擾動切至無級調量控制；判斷一鍵啟動后的90秒內“允許CIU啟動信號”是否到達，超過90秒為異常，則程序自動退出。（退出執行在LGC302A3邏輯塊中）

3.3 LGC302A3邏輯塊（圖4）

（1）各位號含義，CL1_FL1：PIC3117A的SP值達到目標（3MPa）時為ON，信號來自CL程序1的輸出。（2）CL1_FL2：PIC3118A的SP值達到預想的（6.9MPa）時為ON，信號來自CL程序1的輸出。（3）STOP_FL：用于程序異常退出時發出聲光報警提示。

在這個邏輯塊中完成的工作：PIC317A和PIC3118A自動升壓過程要求在12分鐘內完成，超過12分鐘，則作為異常，程序退出；CIU未在90秒內啟動的異常下程序退出；異常下程序自動退出后，將PIC3117A和PIC3118A的控制模式置手動；判斷PIC3118A的測量值是否達到6.9MPa，作為提升第三級負荷的條件。

3.4 CL程序1

要實現第一、二級負荷提升的自動控制，DCS提供的標準控制模塊是無法滿足要求，這里就要應用DCS所具有的計算機CL控制語言，用編程方式來完成。

CL程序1就是完成第一、二級負荷的自動提升，整個過程要求在12分鐘內完成，控制過程為：（1）PIC3117A的SP值每次增幅為0.3MPa，目標SP值為2.7MPa，達到目標值后CL_FL1標志點狀態為ON。（2）PIC3118A的SP值每次增幅為0.5MPa，目標SP值為6.9MPa，達到目標值后CL_FL2標志點狀態為ON。

3.5 CL程序語言2

在這個CL程序中，完成第三級負荷的提升。（1）HIC7003控制第三級負荷，每6秒鐘提升5%，直到為50%。（2）PIC313、HIC3113A置手動，PIC3113的輸出置50%。（3）第三級切換開關FL7003至無級調量，實現無擾動切換。（4）整個負荷提升過程正常結束，END_FL發出聲光報警提示。（5）PB_C302A按鍵置OFF，自動提升負荷控制系統停止運行。

4 工藝流程圖操作畫面的變更

（1）工藝流程圖中增加一鍵按紐PB_C302A、程序正常運行RUN狀態燈、程序異常退出的STOP報警燈和程序正常結束時END聲光提示燈。（2）新增二次確認框：按一鍵按紐PB_C302A可彈出二次確認框圖，只有在此框圖中點擊START后，自動提升負荷程序才啟動，實現了兩次確認功能。在自動提升負荷控制程序運行中，可以通過點擊確認框中的STOP鍵手動中止程序，以用于突發狀況下，緊急停止新氫機C302A負荷的提升。（3）鍵PB_C302A增加鎖定/解鎖功能：在新氫機C302A正常運行狀態下，為防止誤啟動自動提升負荷控制程序，對PB_C302A鍵增加了鎖定/解鎖功能。

5 自動提升負荷控制系統功能驗證

在第一次調試投用前，制定詳細的開機投用方案，明確了重要監控點及指標要求。調試過程中，儀表部門與工藝操作部門相互配合，內外操人員密切溝通，加強盯表與現場巡檢，確保調試投用過程中新氫量與系統壓力的穩定。當工藝一鍵開機投用后，C302A啟動10分鐘后就轉入正常控制階段。此后近1年時間里，新氫機C302A共開機11次，自動開機系統開機全部一次成功。該系統的準確性、可靠性得到了生產實踐的驗證。endprint

【摘 要】 新氫壓縮機是加氫裂化裝置中的重要設備，其控制回路多而控制方案復雜。在開車中，負荷提升過程需要人工頻繁的手自動、串接切換。期間涉及到的負荷信號和PID塊輸出之間的匹配與控制閥狀態有較大差異，操作風險大；而且操作過程要求人員注意力高度集中，勞動強度大。

【關鍵詞】 DCS 優化技術 新氫機 提升負荷由此我們利用DCS的強大控制功能，模擬工藝手動操作過程編制應用程序，使在新氫機開車時只需一鍵啟動負荷自動提升控制系統，壓縮機就能自動達到正常控制階段，從而減輕操作人員的勞動強度，同時徹底消除人為操作擾動及誤操作風險。

1 新氫壓縮機C302A工藝流程

新氫機C302A帶控制點流程圖如圖1所示，氣量的調節方式有逐級回流調節和HydroCOM無級調量系統兩種控制模式，通過開關FL7001～7003實現兩種模式的切換。

2 新氫機C302A開機負荷提升過程手動操作步驟

（1）觀察DCS畫面上的CIU信號為綠色（正常），確定現場液壓油泵運行狀態，等待油壓大于10MPa。（CIU為 HydroCOM系統與DCS系統的中間接口單元）。（2）逐級回流控制模式：①HIC3117A和HIC3118A手動置OP值為100%，使一回一、二回二調節閥全開。②HIC3113A手動置OP值為0%，使三回三調節閥全關。③HIC7003手動置OP值為0%，使第三級為空負荷狀態。④PIC3117A/PIC3118A手動置100%，為無擾動切換至無級調量模式作準備。（3）逐級切換到HydroCOM無級調量系統過程：①將一二級切換開關FL7001/FL7002拔至無級調量控制方式，PIC3117A/ HIC7001、PIC3118A/HIC7002串級，一二級為空負荷狀態。②通知外操啟動C302A壓縮機電機，內操等待CIU啟動，由于HydroCOM系統一二三級狀態為負荷0%，因此壓縮機在空負荷狀態下啟動。③將PIC3117A和PIC3118A置自動狀態，然后逐漸提高其SP壓力設定值，一二級負荷開始增加。④待三級入口壓力PIC3118A上升至6MPa左右，手動提高三級手操器HIC7003負荷，視新氫機出口流量和系統壓力進行緩慢提升。⑤待各級間壓力以及系統壓力達到正常值，并趨于平穩，將PIC3113的OP值設定與三級負荷手操器HIC7003的OP值進行對應。⑥將第三級切換開關FL7003無擾動切至HydroCOM系統，PIC3113與HIC7003置串級。至此，三級負荷提升過程手動操作結束。

3 編制自動提升負荷系統程序

鎮海煉化加氫裂化裝置DCS系統采用的是美國HONEYWELL公司的TPS系統，其控制功能齊全，控制運算功能強大。針對特定的工藝和操作方式，我們運用DCS各種邏輯功能塊和CL程序的組合編制程序，同時再結合流程圖腳本編寫，設計出一套DCS控制方案，實現一鍵自動提升負荷的控制要求。

自動提升負荷控制系統由3個邏輯程序和2個CL語言程序組成。

3.1 LGC302A1邏輯塊（見圖2）

各位號含義：（1）PB_C302A：工藝的一鍵按紐，啟動為ON。（2）PT7113：液壓油油壓信號，要求大于10MPa。（3）PB7114：CIU聯鎖狀態，正常為ON。

在這個邏輯塊中完成工作：一回一、二回二閥全開；三回三閥全關；第三級負荷置空負荷狀態；一二級無擾動切換做準備，確保無級調量系統處于空負荷才啟動。

3.2 LGC302A2邏輯塊（圖3）

位號CIU_USE為無級調量系統的CIU啟動信號，ON為啟動。

在這個邏輯塊中完成的工作：PIC3117A、PIC3118A投串級，置外給定SP值分別為0.9MPa；一二級無擾動切至無級調量控制；判斷一鍵啟動后的90秒內“允許CIU啟動信號”是否到達，超過90秒為異常，則程序自動退出。（退出執行在LGC302A3邏輯塊中）

3.3 LGC302A3邏輯塊（圖4）

（1）各位號含義，CL1_FL1：PIC3117A的SP值達到目標（3MPa）時為ON，信號來自CL程序1的輸出。（2）CL1_FL2：PIC3118A的SP值達到預想的（6.9MPa）時為ON，信號來自CL程序1的輸出。（3）STOP_FL：用于程序異常退出時發出聲光報警提示。

在這個邏輯塊中完成的工作：PIC317A和PIC3118A自動升壓過程要求在12分鐘內完成，超過12分鐘，則作為異常，程序退出；CIU未在90秒內啟動的異常下程序退出；異常下程序自動退出后，將PIC3117A和PIC3118A的控制模式置手動；判斷PIC3118A的測量值是否達到6.9MPa，作為提升第三級負荷的條件。

3.4 CL程序1

要實現第一、二級負荷提升的自動控制，DCS提供的標準控制模塊是無法滿足要求，這里就要應用DCS所具有的計算機CL控制語言，用編程方式來完成。

CL程序1就是完成第一、二級負荷的自動提升，整個過程要求在12分鐘內完成，控制過程為：（1）PIC3117A的SP值每次增幅為0.3MPa，目標SP值為2.7MPa，達到目標值后CL_FL1標志點狀態為ON。（2）PIC3118A的SP值每次增幅為0.5MPa，目標SP值為6.9MPa，達到目標值后CL_FL2標志點狀態為ON。

3.5 CL程序語言2

在這個CL程序中，完成第三級負荷的提升。（1）HIC7003控制第三級負荷，每6秒鐘提升5%，直到為50%。（2）PIC313、HIC3113A置手動，PIC3113的輸出置50%。（3）第三級切換開關FL7003至無級調量，實現無擾動切換。（4）整個負荷提升過程正常結束，END_FL發出聲光報警提示。（5）PB_C302A按鍵置OFF，自動提升負荷控制系統停止運行。

4 工藝流程圖操作畫面的變更

（1）工藝流程圖中增加一鍵按紐PB_C302A、程序正常運行RUN狀態燈、程序異常退出的STOP報警燈和程序正常結束時END聲光提示燈。（2）新增二次確認框：按一鍵按紐PB_C302A可彈出二次確認框圖，只有在此框圖中點擊START后，自動提升負荷程序才啟動，實現了兩次確認功能。在自動提升負荷控制程序運行中，可以通過點擊確認框中的STOP鍵手動中止程序，以用于突發狀況下，緊急停止新氫機C302A負荷的提升。（3）鍵PB_C302A增加鎖定/解鎖功能：在新氫機C302A正常運行狀態下，為防止誤啟動自動提升負荷控制程序，對PB_C302A鍵增加了鎖定/解鎖功能。

5 自動提升負荷控制系統功能驗證

在第一次調試投用前，制定詳細的開機投用方案，明確了重要監控點及指標要求。調試過程中，儀表部門與工藝操作部門相互配合，內外操人員密切溝通，加強盯表與現場巡檢，確保調試投用過程中新氫量與系統壓力的穩定。當工藝一鍵開機投用后，C302A啟動10分鐘后就轉入正常控制階段。此后近1年時間里，新氫機C302A共開機11次，自動開機系統開機全部一次成功。該系統的準確性、可靠性得到了生產實踐的驗證。endprint

【摘 要】 新氫壓縮機是加氫裂化裝置中的重要設備，其控制回路多而控制方案復雜。在開車中，負荷提升過程需要人工頻繁的手自動、串接切換。期間涉及到的負荷信號和PID塊輸出之間的匹配與控制閥狀態有較大差異，操作風險大；而且操作過程要求人員注意力高度集中，勞動強度大。

【關鍵詞】 DCS 優化技術 新氫機 提升負荷由此我們利用DCS的強大控制功能，模擬工藝手動操作過程編制應用程序，使在新氫機開車時只需一鍵啟動負荷自動提升控制系統，壓縮機就能自動達到正常控制階段，從而減輕操作人員的勞動強度，同時徹底消除人為操作擾動及誤操作風險。

1 新氫壓縮機C302A工藝流程

新氫機C302A帶控制點流程圖如圖1所示，氣量的調節方式有逐級回流調節和HydroCOM無級調量系統兩種控制模式，通過開關FL7001～7003實現兩種模式的切換。

2 新氫機C302A開機負荷提升過程手動操作步驟

（1）觀察DCS畫面上的CIU信號為綠色（正常），確定現場液壓油泵運行狀態，等待油壓大于10MPa。（CIU為 HydroCOM系統與DCS系統的中間接口單元）。（2）逐級回流控制模式：①HIC3117A和HIC3118A手動置OP值為100%，使一回一、二回二調節閥全開。②HIC3113A手動置OP值為0%，使三回三調節閥全關。③HIC7003手動置OP值為0%，使第三級為空負荷狀態。④PIC3117A/PIC3118A手動置100%，為無擾動切換至無級調量模式作準備。（3）逐級切換到HydroCOM無級調量系統過程：①將一二級切換開關FL7001/FL7002拔至無級調量控制方式，PIC3117A/ HIC7001、PIC3118A/HIC7002串級，一二級為空負荷狀態。②通知外操啟動C302A壓縮機電機，內操等待CIU啟動，由于HydroCOM系統一二三級狀態為負荷0%，因此壓縮機在空負荷狀態下啟動。③將PIC3117A和PIC3118A置自動狀態，然后逐漸提高其SP壓力設定值，一二級負荷開始增加。④待三級入口壓力PIC3118A上升至6MPa左右，手動提高三級手操器HIC7003負荷，視新氫機出口流量和系統壓力進行緩慢提升。⑤待各級間壓力以及系統壓力達到正常值，并趨于平穩，將PIC3113的OP值設定與三級負荷手操器HIC7003的OP值進行對應。⑥將第三級切換開關FL7003無擾動切至HydroCOM系統，PIC3113與HIC7003置串級。至此，三級負荷提升過程手動操作結束。

3 編制自動提升負荷系統程序

鎮海煉化加氫裂化裝置DCS系統采用的是美國HONEYWELL公司的TPS系統，其控制功能齊全，控制運算功能強大。針對特定的工藝和操作方式，我們運用DCS各種邏輯功能塊和CL程序的組合編制程序，同時再結合流程圖腳本編寫，設計出一套DCS控制方案，實現一鍵自動提升負荷的控制要求。

自動提升負荷控制系統由3個邏輯程序和2個CL語言程序組成。

3.1 LGC302A1邏輯塊（見圖2）

各位號含義：（1）PB_C302A：工藝的一鍵按紐，啟動為ON。（2）PT7113：液壓油油壓信號，要求大于10MPa。（3）PB7114：CIU聯鎖狀態，正常為ON。

在這個邏輯塊中完成工作：一回一、二回二閥全開；三回三閥全關；第三級負荷置空負荷狀態；一二級無擾動切換做準備，確保無級調量系統處于空負荷才啟動。

3.2 LGC302A2邏輯塊（圖3）

位號CIU_USE為無級調量系統的CIU啟動信號，ON為啟動。

在這個邏輯塊中完成的工作：PIC3117A、PIC3118A投串級，置外給定SP值分別為0.9MPa；一二級無擾動切至無級調量控制；判斷一鍵啟動后的90秒內“允許CIU啟動信號”是否到達，超過90秒為異常，則程序自動退出。（退出執行在LGC302A3邏輯塊中）

3.3 LGC302A3邏輯塊（圖4）

（1）各位號含義，CL1_FL1：PIC3117A的SP值達到目標（3MPa）時為ON，信號來自CL程序1的輸出。（2）CL1_FL2：PIC3118A的SP值達到預想的（6.9MPa）時為ON，信號來自CL程序1的輸出。（3）STOP_FL：用于程序異常退出時發出聲光報警提示。

在這個邏輯塊中完成的工作：PIC317A和PIC3118A自動升壓過程要求在12分鐘內完成，超過12分鐘，則作為異常，程序退出；CIU未在90秒內啟動的異常下程序退出；異常下程序自動退出后，將PIC3117A和PIC3118A的控制模式置手動；判斷PIC3118A的測量值是否達到6.9MPa，作為提升第三級負荷的條件。

3.4 CL程序1

要實現第一、二級負荷提升的自動控制，DCS提供的標準控制模塊是無法滿足要求，這里就要應用DCS所具有的計算機CL控制語言，用編程方式來完成。

CL程序1就是完成第一、二級負荷的自動提升，整個過程要求在12分鐘內完成，控制過程為：（1）PIC3117A的SP值每次增幅為0.3MPa，目標SP值為2.7MPa，達到目標值后CL_FL1標志點狀態為ON。（2）PIC3118A的SP值每次增幅為0.5MPa，目標SP值為6.9MPa，達到目標值后CL_FL2標志點狀態為ON。

3.5 CL程序語言2

在這個CL程序中，完成第三級負荷的提升。（1）HIC7003控制第三級負荷，每6秒鐘提升5%，直到為50%。（2）PIC313、HIC3113A置手動，PIC3113的輸出置50%。（3）第三級切換開關FL7003至無級調量，實現無擾動切換。（4）整個負荷提升過程正常結束，END_FL發出聲光報警提示。（5）PB_C302A按鍵置OFF，自動提升負荷控制系統停止運行。

4 工藝流程圖操作畫面的變更

（1）工藝流程圖中增加一鍵按紐PB_C302A、程序正常運行RUN狀態燈、程序異常退出的STOP報警燈和程序正常結束時END聲光提示燈。（2）新增二次確認框：按一鍵按紐PB_C302A可彈出二次確認框圖，只有在此框圖中點擊START后，自動提升負荷程序才啟動，實現了兩次確認功能。在自動提升負荷控制程序運行中，可以通過點擊確認框中的STOP鍵手動中止程序，以用于突發狀況下，緊急停止新氫機C302A負荷的提升。（3）鍵PB_C302A增加鎖定/解鎖功能：在新氫機C302A正常運行狀態下，為防止誤啟動自動提升負荷控制程序，對PB_C302A鍵增加了鎖定/解鎖功能。

5 自動提升負荷控制系統功能驗證

在第一次調試投用前，制定詳細的開機投用方案，明確了重要監控點及指標要求。調試過程中，儀表部門與工藝操作部門相互配合，內外操人員密切溝通，加強盯表與現場巡檢，確保調試投用過程中新氫量與系統壓力的穩定。當工藝一鍵開機投用后，C302A啟動10分鐘后就轉入正常控制階段。此后近1年時間里，新氫機C302A共開機11次，自動開機系統開機全部一次成功。該系統的準確性、可靠性得到了生產實踐的驗證。endprint