芳烴裝置CRCS系統(tǒng)改造淺析

李紹祿

[摘? ? 要]CRCS系統(tǒng)為芳烴裝置中連續(xù)重整催化劑再生部分的控制及保護(hù)系統(tǒng)，本芳烴裝置的催化劑再生部分采用UOP公司的CycleMax催化劑連續(xù)再生工藝，將將重整反應(yīng)器中的催化劑進(jìn)行連續(xù)再生，使含碳后活性減低的催化劑在再生器內(nèi)通過(guò)燒焦、氯化、干燥等步驟，恢復(fù)其活性后再送回反應(yīng)系統(tǒng)使用，從而使重整反應(yīng)能在高苛刻度條件下正常有效運(yùn)行。

[關(guān)鍵詞]CRCS;改造;控制系統(tǒng);Tricon;UOP

[中圖分類(lèi)號(hào)]TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）06–00–03

Analysis of CRCS System Transformation of Aromatics Plant

Li Shao-lu

[Abstract]The CRCS system is the control and protection system of the continuous reforming catalyst regeneration part of the aromatics unit. The catalyst regeneration part of the aromatics unit adopts the CycleMax catalyst continuous regeneration process of UOP Company to continuously regenerate the catalyst in the reforming reactor. The catalyst with reduced activity after carbon content is burned， chlorinated， and dried in the regenerator， and then returned to the reaction system after its activity is restored， so that the reforming reaction can proceed continuously and normally under high severe conditions ， In order to maintain the long-term operation of the device. Therefore， ensuring the normal and effective operation of the control system plays an important role for the entire device.

[Keywords]CRCS; transformation; control system; Tricon; UOP

1 CRCS系統(tǒng)改造背景

本芳烴裝置采用的CycleMax催化劑循環(huán)再生循環(huán)控制系統(tǒng)由兩套“黑匣子”控制系統(tǒng)（PES）組成，分別是一套控制PES （SIEMENS APACS）和一套保護(hù)PES （TRIOCN TMR V10），其中保護(hù)PES主要完成再生裝置冷停及熱停的安全聯(lián)鎖控制和啟停順控、加熱器、電磁閥等全部控制，控制PES主要完成再生、待生提升線速率及催化劑閉鎖料斗順序控制、循環(huán)報(bào)警控制部分。由于控制的分散、系統(tǒng)接口復(fù)雜、通訊方式技術(shù)滯后及UOP CycleMax工藝包的系統(tǒng)控制程序管理比較封閉，為黑匣子控制，首出報(bào)警信息模糊，故障排查困難等，造成對(duì)其系統(tǒng)維護(hù)及安全應(yīng)用、備件管理等方面存在一定困難，在系統(tǒng)多接口連接的狀態(tài)下，系統(tǒng)在物理連接、通訊可靠性、時(shí)間偏差等方面存在一定的不安全因素，致使系統(tǒng)的安全可控運(yùn)行方面存在一定局限性，存在安全運(yùn)行隱患，原控制系統(tǒng)及聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通訊接口多，曾多次由于通訊問(wèn)題導(dǎo)致系統(tǒng)停車(chē)及無(wú)法及時(shí)恢復(fù)。原系統(tǒng)HMI操作員站安裝在系統(tǒng)1#機(jī)柜內(nèi)，在工程師室及CCR內(nèi)均沒(méi)有設(shè)置操作員站，DCS操作站在CCR內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)的LOCAL/DCS選擇開(kāi)關(guān)達(dá)到DCS側(cè)時(shí)，全部CRCS控制操作將由DCS操作，當(dāng)打到LOCAL側(cè)時(shí)，由操作站操作。所有這些使得該部分控制系統(tǒng)的維護(hù)、故障排查、原因分析等都無(wú)法及時(shí)有效，從而對(duì)本裝置整體運(yùn)行也產(chǎn)生較大影響。考慮到提系統(tǒng)可應(yīng)用及可維護(hù)性要求，保障系統(tǒng)高性能、節(jié)約維護(hù)及備件管理成本的原因，所以對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2 系統(tǒng)改造方案

2.1 TRICON CRCS控制系統(tǒng)升級(jí)

為方便維護(hù)及備件管理，本系統(tǒng)軟硬件均升級(jí)到與本廠其它TRICON控制系統(tǒng)軟硬件一致版本，提高系統(tǒng)在系統(tǒng)運(yùn)算能力、信號(hào)處理方面的整體性能，升級(jí)后系統(tǒng)在控制程序和功能上完全符合原系統(tǒng)程序及其參數(shù)不變，保證儀表及控制系統(tǒng)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)，滿足工藝過(guò)程的操作要求，自動(dòng)控制水平達(dá)到國(guó)際石油化工企業(yè)的先進(jìn)水平， 本次改造將在系統(tǒng)升級(jí)的基礎(chǔ)上完成。

2.2 TRICON CRCS系統(tǒng)擴(kuò)容改造

本次改造將把控制PES （SIEMENS APACS）系統(tǒng)部分控制功能完全整合到TRICON 系統(tǒng)內(nèi)，即在現(xiàn)有TRICON系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展增加相應(yīng)I/O軟硬件實(shí)現(xiàn)，達(dá)到綜合TRICON-CRCS控制系統(tǒng)的目的。

3 具體改造實(shí)施

3.1 硬件改造

3.1.1 機(jī)柜改造

保持現(xiàn)有系統(tǒng)機(jī)柜不變（利舊），在現(xiàn)有系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)進(jìn)行改造。

（1）拆除原有系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)的控制PES （SIEMENS APACS）系統(tǒng)，并在該位置上安裝新增加的TRICON3#機(jī)架。

（2）旁路選擇開(kāi)關(guān)，保留現(xiàn)有開(kāi)關(guān)操作功能不變，本次系統(tǒng)改造將利舊原有開(kāi)關(guān)設(shè)備，并重新集成在系統(tǒng)機(jī)柜門(mén)上，方便操作、維護(hù)。

（3）配電要求，新系統(tǒng)保留兩路220VAC供電，單路供電功率不變。

（4）控制器及IO卡件，為方便維護(hù)及備件管理，原有TRICON系統(tǒng)硬件升級(jí)到與本廠SIS/FGS硬件版本一致，TRICON V10.3，新增3#機(jī)架連接通過(guò)TRICON TRI-BUS 9000電纜與2#機(jī)架直接連接，新增加卡件配套端子板安裝在1#系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)，并經(jīng)配套標(biāo)準(zhǔn)ELCO電纜連接;現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電纜均保留位置不變。新TRICON-CRCS系統(tǒng)主系統(tǒng)I/O配置：主機(jī)架 8110 1套、擴(kuò)展機(jī)架8111 2套。

（5）I/O清單及配置，現(xiàn)有控制PES （SIEMENS APACS）部分I/O配置如表1所示。

以下系統(tǒng)使用點(diǎn)數(shù)為系統(tǒng)改造合并后的實(shí)際增加點(diǎn)數(shù)。

改造后，新TRICON CRCS系統(tǒng)在原TRICON系統(tǒng)基礎(chǔ)上新增加3#系統(tǒng)機(jī)架，用于安裝控制PES 部分新增加卡件。

3.1.2 系統(tǒng)其他硬件設(shè)備

新計(jì)算配置為DELL T5500工作站計(jì)算機(jī)，雙硬盤(pán)、雙網(wǎng)卡配置，2G內(nèi)存，標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)鼠標(biāo)顯示器等。

改造后系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)潔更高效，如圖1所示。

3.2 軟件方面

3.2.1 HIM畫(huà)面

本次改造將所有CRCS控制系統(tǒng)說(shuō)明及HMI畫(huà)面均改為中文操作，使操作人員及維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)更直觀，更易學(xué)易懂。

3.2.2 控制邏輯

把控制PES （SIEMENS APACS）系統(tǒng)部分控制功能完全整合到TRICON 系統(tǒng)內(nèi)，即在現(xiàn)有TRICON系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展增加相應(yīng)I/O軟硬件實(shí)現(xiàn)，達(dá)到綜合TRICON-CRCS控制系統(tǒng)的目的

3.2.3 新增SOE采集功能

TRICON系統(tǒng)主處理器可分配16個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，用于SOE的記錄存儲(chǔ)，最大記錄100000個(gè)事件，SOE分辨率為毫秒級(jí)，記錄文件也可存儲(chǔ)在硬盤(pán)中作為永久保存，并可打印出來(lái)。本次改造中將對(duì)系統(tǒng)保護(hù)PES及控制PES部分分別進(jìn)行獨(dú)立BLOCK記錄。

3.2.4 新增系統(tǒng)自診斷功能

系統(tǒng)自診斷有以下功能：（1）在線監(jiān)測(cè)所有卡件和I/O通道電路的狀態(tài);（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)掃描時(shí)間;（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)存使用情況;（4）CPU使用比較診斷的覆蓋率≥? 99%;（5）I/O自診斷的覆蓋率≥ 99.9%。

3.2.5 系統(tǒng)通訊能力優(yōu)化

采用增強(qiáng)型通訊模件TCM（4351B），TRICON控制器可以選用的支持多種通訊協(xié)議的通訊媒體，TCM上面的通訊口可與TriStation，其他的TRICON/TRICON系統(tǒng)、以太網(wǎng)設(shè)備和Modbus主設(shè)備和從設(shè)備實(shí)現(xiàn)通訊，Tricon可以支持兩個(gè)TCM槽位也就是說(shuō)可以最多在一個(gè)在系統(tǒng)里可以配置4個(gè)TCM卡，本系統(tǒng)配置2塊TCM卡件，實(shí)現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)通訊，每個(gè)TCM都是獨(dú)立工作，同時(shí)也可以用于SOE 和TriLog 的收集。

4 改造后的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)及效果

4.1 控制功能

改造后系統(tǒng)在CRCS控制程序功能上完全遵循并符合原系統(tǒng)程序及其參數(shù)、控制程序模式不變， 并設(shè)置控制子程序（控制PES和保護(hù)PES）獨(dú)立編制，在操作方式保持現(xiàn)有系統(tǒng)操作方式及操作畫(huà)面不變，保留工藝操作習(xí)慣，改造后綜合TRICON-CRCS控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)綜合重整催化劑連續(xù)再生循環(huán)控制，包括催化劑流量控制、中斷控制、再生系統(tǒng)控制、閉鎖料斗指令循環(huán)序列控制、隔離系統(tǒng)控制、閥校驗(yàn)系統(tǒng)、旁路開(kāi)關(guān)控制、電加熱器溫度控制、氯化物控制等在內(nèi)的綜合集成CRCS控制，保證裝置生產(chǎn)正常運(yùn)行。

4.2 系統(tǒng)功能

控制程序公開(kāi)化：原黑匣子控制PES系統(tǒng)功能程序，均使用方便理解和查詢的Tristation 1131軟件編程，方便應(yīng)用;縮短系統(tǒng)掃描時(shí)間：改造后綜合TRICON-CRCS控制系統(tǒng)解決了控制的分散、系統(tǒng)接口復(fù)雜、通訊方式技術(shù)滯后的問(wèn)題，使綜合TRICON-CRCS控制系統(tǒng)的掃描時(shí)間保持在100ms內(nèi);增加系統(tǒng)診斷功能：提供專用系統(tǒng)診斷軟件，并配合系統(tǒng)診斷短信報(bào)警功能，及時(shí)有效的對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷分析，方便系統(tǒng)應(yīng)用維護(hù);增加SOE功能：改造后TRICON-CRCS系統(tǒng)將具備SOE功能，方便系統(tǒng)事故分析;增加第一事故記錄功能：改造后TRICON-CRCS系統(tǒng)將設(shè)置第一事故記錄功能功能，方便系統(tǒng)事故分析;提高網(wǎng)絡(luò)通訊功能：現(xiàn)有通訊為2套PES間及與操作站間通訊均為MODBUS通訊方式，改造后綜合TRICON-CRCS控制系統(tǒng)與操作站為雙冗余10/100M以太網(wǎng);統(tǒng)一軟件平臺(tái)：改造后系統(tǒng)軟件均為WINDOWS XP2以上平臺(tái)，方便系統(tǒng)應(yīng)用維護(hù)。

4.3 控制功能優(yōu)化

針對(duì)控制系統(tǒng)現(xiàn)存的系統(tǒng)控制及應(yīng)用問(wèn)題、瓶頸進(jìn)行功能優(yōu)化，如下列出部分典型問(wèn)題。

現(xiàn)有控制模式不能投用：催化劑循環(huán)控制系統(tǒng)提供Feedthrough差壓模式-基本模式、Ramp Table 協(xié)動(dòng)模式-正常模式、Adaption自適應(yīng)模式3種控制運(yùn)行模式-調(diào)校模式，但目前只能使用Feedthrough差壓模式，其他模式均不能投用;現(xiàn)控制PES存在的總線故障：容易導(dǎo)致循環(huán)系統(tǒng)熱停車(chē)，這也是分散控制的通訊方式造成的通訊不穩(wěn)定造成。改造后這個(gè)問(wèn)題將不存在;閥位波動(dòng)現(xiàn)象：目前閉鎖料斗的下平衡閥存在控制突變的現(xiàn)象，由于多接口及通訊方式的限制問(wèn)題，不能及時(shí)顯示實(shí)際閥位控制曲線，造成閥位突變現(xiàn)象不能準(zhǔn)確判及時(shí)處理;閥位控制及反饋安全控制：由于程序封閉，黑匣子運(yùn)行，造成維護(hù)不能及時(shí)準(zhǔn)確判斷閥位問(wèn)題，容易造成停車(chē)所存在的安全隱患，改造后將清晰看到這類(lèi)報(bào)警，方便應(yīng)用維護(hù)。

4.4 生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益方面

從近幾年生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)來(lái)看，再生因各種故障停車(chē)時(shí)間有長(zhǎng)有短，平均每月會(huì)有三四次，每次約有十幾小時(shí)。若每次能提早1h查到再生故障停車(chē)原因，及時(shí)處理并恢復(fù)生產(chǎn)，則每次可減少毛利損失1.4 萬(wàn)元，每年可減少損失數(shù)百萬(wàn)元。

5 結(jié)束語(yǔ)

本裝置CRCS系統(tǒng)的成功改造，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，優(yōu)化了系統(tǒng)性能，不僅擺脫了因“黑匣子”控制系統(tǒng)對(duì)專利商的依賴，使得系統(tǒng)維護(hù)更加直觀方便，對(duì)于故障的查找及處理更加快速高效;而且有助于生產(chǎn)效率的提升，減少因頻繁停工造成的經(jīng)濟(jì)損失。本次系統(tǒng)改造的成功案例對(duì)于類(lèi)似的催化劑再生裝置的控制系統(tǒng)具有一定程度上的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵春宇，李艷兵.石化冷源系統(tǒng)數(shù)字化智能控制改造技術(shù)在芳烴聯(lián)合裝置中的首次應(yīng)用[J].廣東化工，2018，45（20）：132-134.

[2] 孫疆紅. 淺析CRCS技術(shù)在煉油60萬(wàn)噸/年連續(xù)重整裝置中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)與信息化， 2019（2）：100，102.

[3] 唐俊. RCS-9651C型備自投裝置的應(yīng)用改造[J]. 農(nóng)村電氣化， 2013（8）：56-57.

[4] 顧忠明. 芳烴抽提及C+8分離裝置的建模與仿真培訓(xùn)軟件的開(kāi)發(fā)[J]. 江蘇石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2001（12）：52.

[5] 王俊芝. RCS-9613C線路保護(hù)轉(zhuǎn)角淺析[J]. 科技與企業(yè)， 2014（15）：433.

[6] 張濱濱. 2#連續(xù)重整CRCS系統(tǒng)及斷電后的處理[J]. 自動(dòng)化應(yīng)用， 2010（7）：81-83.

[7] 徐莊， 劉彬. CRCS APACS+的特點(diǎn)及維護(hù)[J]. 儀器儀表用戶， 2015（3）：58-61.

[8] 顧忠明. 芳烴抽提及C+8分離裝置的建模與仿真培訓(xùn)軟件的開(kāi)發(fā)[J]. 常州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2001， 13（4）：50-52.

[9] 唐占忠， 陳一齋. 由C^+9重芳烴制取輕芳烴[J]. 現(xiàn)代化工， 1994（10）：2-5.

[10] 齊國(guó)金. 改性納米ZSM-5催化甲苯，C_9芳烴烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)[D]. 大連：大連理工大學(xué)， 2006.