石化廠催化裝置提升管粗旋出口溫度聯鎖設計與應用

摘 要：石化廠催化裝置反應溫度是催化裂化反應控制的關鍵參數，直接關系到裝置的安全運行。文章敘述了石化廠催化裝置新增溫度4取3裝置聯鎖的設計思路，施工方案和具體實施過程。

關鍵詞：聯鎖；4取3邏輯；控件

引言

石化廠催化裝置兩器反應溫度是催化裂化反應控制的關鍵參數，直接關系到裝置的安全運行，如在反應溫度低于460℃的情況下沒有切斷反應進料，進料與催化劑接觸時就無法進行反應，從而導致催化劑帶油，輕者導致待生劑定炭超標，再生器超溫，重者催化劑無法正常流化，很容易導致介質互傳造成爆炸等惡性后果。因此增設反應溫度低于460℃啟動反應進料聯鎖，有利于裝置在事故狀態下的安全退守，避免因崗位誤操作造成的惡性后果。這次聯鎖改造增設催化反應溫度自保聯鎖，以粗旋出口溫度TI2101A/TI2112、TI2101B/ TI2115測溫點為信號源。當4個溫度當中有3個低于460℃時，進料聯鎖啟用。

1 石化廠聯合ESD系統簡介

石化廠聯合裝置ESD系統使用的是美國Triconex TS3000控制系統，TS-3000控制及安全聯鎖保護系統（SIS）的硬件核心是我們稱之為TRICON的基于三重模件冗余容錯（TMR）結構的容錯控制器。該控制系統性能穩定、可靠性高因此在石油化工領域得到廣泛應用。

2 催化裝置聯鎖現狀

目前催化裝置聯鎖條件有四個，即（1）主風總量（出口流量3取2）；（2）機組故障信號聯鎖；（3）人工急停聯鎖；（4）切斷進料聯鎖。

催化裝置新增裝置聯鎖點（4點溫度）、分別為TE-2101A/B（提升管粗旋出口溫控）、TE-2112、TE-2115四點溫度。

2.1 聯鎖改造設計

測溫回路TE-2101A/2101B（提升管粗旋出口溫度）為獨立回路參與催化再滑閥系統自動控制，即信號傳輸方式為現場測溫元件到——機柜間MTL5074安全柵——再上卡件。

2.2 聯鎖改造現場施工步驟

第一步：TE-2101A/B這兩路信號現場不需要敷設電纜、信號線利舊。在聯合機柜間安全柵柜導軌安裝兩塊“一入兩出”式安全柵MTL5576一路接到TPS系統卡件（接原位）、一路接入煉油ESD系統機柜相應FTA板接線端子（因這兩溫度參與催化再滑閥自動控制）。

第二步：TE2112、TE2115這兩路溫度信號傳輸方式為現場測溫元件到——現場MTL831B模塊-機柜間MTL838B模塊——再上FTA卡件，中間多了一道831B-838B（現場信號采集傳輸）模塊，根據聯鎖系統可靠性設計原則，即獨立設置原則（ESD中各部分應盡量是獨立設備和儀表、避免其他關聯的故障或誤操作的影響）和中間環節最少原則，需要從現場到機柜間敷設兩條儀表信號線纜、2根2×1.5兩芯電纜信號線。在聯合機柜間接入煉油ESD系統機柜相應FTA板接線端子。再從ESD系統用Modbus協議通訊到TPS系統中進行顯示。

第三步：由“一入兩出”式安全柵“分解”給TPS的兩路溫度信號、TE2101A/B接入到原位、對TE2112/TE2115兩組信號接入ESD系統、在用Modbus通訊到TPS系統、TE-2101A/B信號安全柵MTL5074利舊給信號TE2112/TE2115用。

3 溫度聯鎖程序設計

3.1 ESD系統程序設計

這次聯鎖改造ESD系統AI卡件有足夠剩余點數，因此沒有新增卡件。外圍接線工作完成以后就可以進行系統組態工作。首先在LHZZ程序塊新增Sheet10為編寫程序做準備然后組態四個AI點，并進行量程轉換，比較輸出開關量。

3.2 溫度4取3聯鎖設計

現場常常出現檢測儀表由于長時間空氣中雜質腐蝕、材料老化、觸頭磨損等原因而不能在故障狀態下準確閉合或由于導線開路而不能將聯鎖信號傳送給邏輯設備，從而影響整個ESD系統的工作。因此聯鎖元件采用故障安全電路，即正常情況下觸點閉合通電，故障情況下斷開，可有效防止故障不動作。這種做法又有可能由于導線開路而引起誤動作停車，但對工藝過程來說是安全的，同時輔以2取2或3取2表決邏輯則可避免誤動作。這是通常做法，這次改造要求聯鎖4取3表決輸出聯鎖信號，也就是四點度當中由任意3點溫度滿足聯鎖條件（TempLock3of4<460℃），就輸出聯鎖信號。

這是因為考慮到催化裝置安全平穩運行，使用更加可靠地4取3聯鎖表決輸出。而Tristation1131軟件沒有現成的4取3表決輸出功能塊，這次聯鎖改造最大的困難就是4取3聯鎖程序設計，通過組合計算：

從n個不同元素中，任取m（n≤m）個元素并成一組，叫做從n個不同元素中取出m個元素的一個組合，公式c（n，m）=p（n，m）/m！=n！/（（n-m）！*m！）=4！/（4-3！）*3！=4最終運用4個AND塊（三個引腳）和一個OR塊（四個引腳）成功的表決輸出最終聯鎖信號TempLock3of4。將4取3表決輸出程序塊的輸出結果TempLock3of4“鏈到”催化裝置切斷進料聯鎖條件當中。

3.3 上位INTOUCH組態

在底層Tristation1131程序設計工作完成以后，在上位流程圖INTOUCH軟件相應畫面中加入新增點并進行動畫鏈接等讓上位顯示真實的工藝生產狀況。

3.4 對程序進行測試

底層和上位程序設計完成以后，首先對程序進行仿真測試，仿真測試通過以后將程序下裝到控制器中并對程序進行在線測試，工藝、裝備科、儀表人員一起對程序的有效性進行了在線測試，結果為完全符合變更提出的要求并具備投用條件。

4 結束語

催化裝置溫度4取3聯鎖改造項目從年初立項，中間編寫方案和材料準備并在煉油大檢修期間有維護區人員和工程技術人員共同努力下完成。此次溫度4取3聯鎖改造為今后相同聯鎖系統改造奠定較好的基礎，提供寶貴經驗，編寫好的4取3程序可打包，生成現成功能塊，在以后的工作中得到繼續運用，最重要的是此次聯鎖改造為催化裝置安全運行提供有一個有力保障。