閥門開關(guān)實際狀態(tài)顯示系統(tǒng)在延遲焦化裝置的應(yīng)用

陶新建 李紅軍 張 磊 閆新忠

中國石油大港石化公司第一聯(lián)合車間 天津 300280

1 順控系統(tǒng)應(yīng)用背景

延遲焦化裝置是連續(xù)生產(chǎn)、間斷操作的工藝裝置,在每個生焦周期內(nèi),焦炭塔都要嚴格按照多道規(guī)定步驟的進行操作,周而復(fù)始。重復(fù)的勞動易使操作人員的情景意識失效,目前由人工操作的閥門較多,為焦化裝置生產(chǎn)帶來安全隱患。

順序控制系統(tǒng),可以實現(xiàn)焦炭塔系統(tǒng)操作工序自動控制,安全邏輯鎖,能夠避免因為人工操作失誤發(fā)生安全事故,并且通過優(yōu)化操作參數(shù)的調(diào)節(jié),能夠節(jié)約能耗；順序控制系統(tǒng)還能夠代替以往人工操作,降低工人勞動強度。

1.1 順控系統(tǒng)投用后存在的問題 延遲焦化裝置順控系統(tǒng)自2017年7月投入使用,自使用以來共發(fā)生以6起故障：

表1 順控系統(tǒng)故障列表

其中焦化焦炭塔北塔溢流閥關(guān)閥異常事件是一個典型的問題,這個異常事件,是順控系統(tǒng)存在的嚴重安全隱患之一。

1.1.1 順控系統(tǒng)典型案例分析

1.1.1.1 事件經(jīng)過 2018年6月19日9：00,第一聯(lián)合車間焦炭塔北塔憋壓操作過程中發(fā)現(xiàn)溢流閥現(xiàn)場未完全關(guān)閉(關(guān)閉1/4),DCS順控流程顯示閥門正常關(guān)閉。檢查發(fā)現(xiàn)閥門電動執(zhí)行機構(gòu)故障。12：00車間更換完備用電動執(zhí)行機構(gòu),操作正常。

1.1.1.2 電動閥門傳動結(jié)構(gòu)分析 電動閥門從電機動力輸出到閥板開關(guān)動作共計需要通過9個傳動面：電機轉(zhuǎn)動軸→蝸桿→蝸輪→ 一級齒輪→二級齒輪→小傘齒輪→大傘齒輪→銅套→閥桿→閥板,其中任何一個傳動面出現(xiàn)故障問題,均易發(fā)生此事件情況,此次事件故障是發(fā)生在第6個傳動面上的大傘齒輪磨齒。

1.1.1.3 事件原因 ①、溢流閥現(xiàn)場未完全關(guān)閉,閥桿大傘齒輪磨齒,傳動過程中齒輪無法正常嚙合,造成閥桿不動作。

②、順控流程顯示閥門關(guān)閉,與閥門實際狀態(tài)不符。電動閥門開關(guān)行程控制以電動執(zhí)行機構(gòu)電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)為標準,閥桿連接傘齒輪磨齒后,電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動(閥桿不動作),圈數(shù)到位后,回訊顯示閥門已正常關(guān)閉。

③、大小傘齒輪裝配精度不足,齒輪嚙合不夠,齒面受力不均,長期運行造成磨齒。

④、操作人員未到現(xiàn)場確認閥門實際狀態(tài),盲目相信順控系統(tǒng)回訊。

2 閥門開關(guān)實際狀態(tài)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用

針對焦化焦炭塔北塔溢流閥關(guān)閥異常事件,閥門開關(guān)實際狀態(tài)顯示系統(tǒng)就體現(xiàn)出了他的作用,這個系統(tǒng),能夠彌補順控系統(tǒng)閥位回訊與實際閥位不符的問題,提高順控系統(tǒng)的安全性。

2.1 閥門開關(guān)實際狀態(tài)顯示系統(tǒng)的目的 焦炭塔順控系統(tǒng)閥門開關(guān)實際狀態(tài)顯示系統(tǒng)目的,就是彌補焦炭塔順控系統(tǒng)閥門開關(guān)行程控制以電動執(zhí)行機構(gòu)電機轉(zhuǎn)動圈數(shù)為標準,如果閥桿連接傘齒輪磨齒后,電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動但閥桿不動作,圈數(shù)到位后,回訊顯示閥門已關(guān)閉或打開,而實際閥門并未安全關(guān)閉或打開的安全隱患。

2.2 閥門開關(guān)實際狀態(tài)顯示系統(tǒng)工作原理 閘閥,在閥桿頂部安裝感應(yīng)接觸片,閥桿保護套上安裝2個接近開關(guān),指示閥桿開關(guān)位置。球閥,閥門頂部指示盤安裝感應(yīng)接觸片,水平面上安裝2個接近開關(guān)指示閥桿開關(guān)位置。所有回訊開關(guān)信號電纜均進入現(xiàn)有裝置的DCS系統(tǒng)中。并在內(nèi)操DCS進行組態(tài)增加操作動作記錄,供內(nèi)操人員與順控系統(tǒng)進行比對。當閥門在全開位,閥桿(閥門)頂部感應(yīng)接觸片與接近開關(guān)感應(yīng),接觸開關(guān)閉合,DCS系統(tǒng)顯示該閥門為0PEN狀態(tài)；當閥門在全關(guān)位,閥桿(閥門)頂部感應(yīng)接觸片與接近開關(guān)感應(yīng),接觸開關(guān)閉合,DCS系統(tǒng)顯示該閥門為CLOSE狀態(tài)；閥門在運行過程中,DCS系統(tǒng)顯示該閥門為inbet狀態(tài)。

2.3 閥門開關(guān)實際狀態(tài)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用 此次改造,共計涉及電動閥門27臺,54個回訊開關(guān),在閘閥：閥桿頂部安裝感應(yīng)接觸片,閥桿保護套上下安裝2個接近開關(guān),指示閥桿開關(guān)位置(圖－1),信號傳輸至DCS；球閥：閥門頂部指示盤安裝感應(yīng)接觸片,水平面上安裝2個接近開關(guān)指示閥桿開關(guān)位置(圖－2),信號傳輸至DCS,并增加內(nèi)操DCS報警及操作動作記錄。

在順控系統(tǒng)運行過程中,閥門實際運行運行狀態(tài)在兩個系統(tǒng)中都有顯示,當閥門停止動作時,將閥門觸點開關(guān)狀態(tài)與順控系統(tǒng)相對應(yīng)的閥門狀態(tài)做對比(圖－3),若狀態(tài)一致,表示現(xiàn)場閥門動作正常,如狀態(tài)不一致,則表示想場閥門動作異常,需通知操作人員現(xiàn)場確認閥門實際狀態(tài),這樣,就避免了順控系統(tǒng)與閥門實際狀態(tài)不符的問題,彌補了順控系統(tǒng)的安全隱患。

4 結(jié)束語

大港石化120萬t/a延遲焦化裝置是國內(nèi)率先引進并實施的閥門開關(guān)實際狀態(tài)顯示系統(tǒng),在焦炭塔的正常生產(chǎn)頻繁切換操作中,彌補了順序控制系統(tǒng)安全隱患,減輕了操作人員的勞動強度,為實現(xiàn)焦炭塔的長期安全生產(chǎn)提供了保障。通過實際運行測試,發(fā)現(xiàn)問題并改進 ,目前運行良好。