催化四機組控制系統改造

黨春遠（中國石油化工股份有限公司天津分公司）

一、緒論

催化四機組控制系統要求配置成熟的、先進的高可靠硬件設備，經過實際應用考驗的先進系統，T S3000機組控制系統充分滿足石油化工裝置的緊急停車、安全聯鎖、防喘控制、四機組和備機的切換需要，不影響現有備機的控制功能。在本次大修改造中機組控制系統采用了美國T riconex公司生產的T S3000機組控制系統取代了原有FSC安全聯鎖系統及CCC防喘振系統組成的控制系統。僅僅在一個半月時間內完成了對原有控制柜拆除和新機柜安裝、系統集成、組態、調試并一次開車成功。本文主要從控制系統配置、控制方案等方面詳細闡述該控制系統在催化裂化四機組控制中的應用。

二、工藝概況

催化裂化裝置中的四機組是由煙氣輪機、空氣軸流壓縮機、蒸汽透平和同步電動/發電機機組成的同軸運轉的機組。其作用是通過對催化裂化裝置再生器內產生的高溫煙氣的能量回收，同時為催化裂化裝置再生器提供壓縮空氣。

具有一定壓力的高溫再生煙氣的能量推動煙氣輪機旋轉，帶動軸流壓縮風機和同步電動/發電機做功。若煙氣的能量產生的功率不足以推動整個機組以滿足為再生器的供風要求，則由蒸汽透平機或同步電動/發電機輔助推動，若滿足正常供風之外還有剩余能量，則用它來推動同步電動/發電機發電，將產生的電能送人電網，做完功的煙氣還有余熱，引進余熱鍋爐進行余熱回收，產生蒸汽為蒸汽透平所用，實現自給自足，從而實現能量回收。在裝置開車期間沒有煙氣時，由外來中壓蒸汽驅動蒸汽透平機推動機組正常運行運轉。四機組是催化裂化裝置中的關鍵大型機組，其控制和聯鎖保護功能的精確性對整個裝置的生產和機組本身運行安全非常重要。

三、控制系統改造方案

催化裂化能量回收機組控制系統是2002年上的H ONEYWELL公司的FSC安全聯鎖控制系統及CCC防喘振系統組成，系統使用已超10年，原有機柜間震動較大，系統老化嚴重，卡件故障頻繁，備品備件已不生產且購買困難，維護工作量大，影響生產。軸系儀表監測系統BENTLY3300現已停產，無備品備件。

Triconex公司的T S3000控制系統的設計是故障安全型的，系統內發生故障時，能按照故障安全的方式停機。系統具有完善的硬件、軟件故障診斷及自診斷功能，自動記錄故障報警并能提示維護人員進行維護。診斷測試應能在系統運行時始終周期地進行，一旦檢測出故障，即產生報警及顯示。冗余設備能在線自診斷，排錯報警，無差錯切換。系統的各種插卡能在線插拔、更換。I/O卡帶電插拔、更換時不影響外部接線或引起系統停機。

根據機組控制要求和操作需要，該四機組控制系統主要配置：T S3000機組綜合控制器1套；本特利3500一套；原系統機柜拆除后，安裝新控制系統機柜，位置在四機組外操室不變。東區控制室內設兩臺操作站和一臺工程師站，可對四機組全程操控。控制室內不設輔操臺，輔操臺的全部顯示及操控在操作站上完成，利用催化SIS控制系統輔操臺的一個備用開關，作為緊急停機的硬手動開關。為確保通訊安全，通過兩根12芯光纜進行通訊。為方便開工，四機組外操室內設一臺操作站可對四機組全程操控，并保留輔操臺，NET 8000利舊。

四、主要控制方案說明

1.防喘振控制

根據主風機入口喉部壓差、入口壓力、出口壓力及入口和出口溫度，利用T RICO NEX獨特的防喘振技術來計算當前工作點，判斷是否發生喘振。如果系統檢測到工作點越過喘振線，表示喘振已發生，喘振控制線將按組態參數的大小自動向右調節一定的裕度，從而再次加大安全余量。安全裕度重校還可以復位回零，即清除每次喘振發生時自動累加的裕度量，使控制器回到最初組態預設的初始安全裕度值。

控制器設定值徘徊線。一般情況下，主風機不會在喘振線上持續運行或過長時間運行。當工作點在控制線右方（安全區域），喘振控制器的設定值將在當前工作點（H x）的左側，并與工作點（H x）始終保持某一設定值（由組態時設定）。如果設定值與喘振控制線重合時，喘振控制器的設定值將不再左移，這時如果工作點還向左移，系統將逐漸打開防喘閥B IC021以防機組喘振。

當工作點向喘振區移動的速度大于，且越過設定徘徊點時，喘振控制器執行如下動作：1，防喘閥迅速打開。2，設定徘徊點將按相同的速率快速減小，直至防喘閥大開。3，新工作點建立。

2.逆流保護控制

主風機實際選擇探頭速度大于97%額定轉速5769rpm并且PD RA021A/B/C風機喉部差壓低于0.98Kpa持續1秒認為主風機已經逆流，逆流時間達到3秒小于5秒認為主風機非持續逆流，主風機進入安全運行狀態。當逆流時間大于等于5秒時認為主風機已經機持續逆流，聯鎖停機。

3.煙機轉速控制

煙機轉速控制是典型的選擇控制系統，為保證再生器壓力的恒定，調節器就要使煙機入口蝶閥或開或關，改變煙氣的流通截面積，開關的結果是使煙機改變做功的大小，同時也改變了再生器的壓力。當選擇轉速控制時，被調對象是轉速，入口蝶閥或開或關仍然改變煙氣的流通截面積，因為轉速是由電機厲磁裝置決定的，理論上說，當入口蝶閥開大時，轉速就應上升，但有電機勵磁機構，轉速是不變的，這時在煙機上產生的功率就作用在其他機組上。當厲磁失效時或機組跳閘時，轉速應升高，當大于給定時，輸出就降低要求關蝶閥，使機組不要超速，達到控制目的。

結束語

石化裝置的特點是易燃易爆、高度危險、連續生產，催化四機組是催化裂化裝置中的關鍵設備，可以說是裝置的心臟。T S3000機組控制系統充分滿足石油化工裝置的緊急停車、安全聯鎖、防喘控制，大大提高了集成度和可靠性，減化了系統間的接線和通訊工作，減少了維護量，為機組的長周期安全穩定運行提供了可靠保障。