探析火炬自動電打火系統在DCS中的實現

張堅

摘要：集散控制系統，簡稱DCS，集散控制系統最重要的特征便是集中管理功能與分散控制功能，集散控制系統的不斷完善讓其在多個行業中都得到了非常廣泛的運用。本文通過對自動電打火系統進行分析，并結合實際提出火炬自動電打火系統在DCS中的實現，希望為關注自動電打火系統的人群帶來幫助。

關鍵詞：火炬;自動電打火系統;集散控制系統

引言：火炬裝置主要負責各種裝置在緊急條件下泄放壓力時的氣體燃燒，火炬裝置的應用能夠降低有毒氣體、可燃物對于環境的影響。若自動電打火系統無法正常運行，就會導致火炬裝置無法自動燃燒，對大氣環境造成影響。因此，有必要對火炬自動電打火系統在DCS中的實現進行分析。

一、火炬自動電打火系統

按照點火方式進行區分，火炬自動點打火系統能夠分為電弧傳燃式、高能火花式等，不同的自動電打火系統其適用范圍各有不同。

某火炬裝置采用的是電弧傳燃式打火系統，其打火系統由程控儀、控制柜、點火電極等多種元器件組成。由于其實際運行時間較長，所以打火系統的部分元器件出現了老化的現象，而且在運行期間還具備非常高的故障率，因此無法滿足運行需求，只有通過對自動電打火系統進行合理改良才能保證的火炬裝置得以消除安全隱患，順利運行下去。

自動電打火系統的基礎核心便是程控儀，打火系統能夠利用程控儀來完成對火炬裝置的全自動、半自動、硬手動、手動的點火作業。自動電打火系統的工作原理如下：第一，在程控儀采取全自動點火作業時，排放氣能夠突破水封，此時水封罐的壓力變送器會將采集到的壓力信號傳輸到控制柜中與水封罐的壓力設定值進行對比。在對比過程中，如果壓力變送器測量到的信號更高，并且紫外火焰探測器并未探測到火焰信號，程控儀就會將控制信號輸出至電磁閥與高壓發生器中，完成對火炬裝置的全自動點火操作。在火炬裝置被點燃后，紫外火焰探測器會將探測到的火焰信號傳輸到程控儀中，通過程控儀將電磁閥、高壓發生器的點火信號關閉。此時的紫外火焰探測器會持續不斷地對火炬裝置的燃燒情況進行探測，如果火炬裝置因為意外而導致熄滅，火焰探測器就會將信號傳輸至程控儀重新點燃火炬。而當壓力變送器采集到的信號小于設定值，則無需進行點火，在尾氣排放結束之后，火炬裝置能夠自動熄滅，此時程控儀會處于自動監測狀態，等待尾氣排放。第二，在程控儀處于半自動點火作業時，壓力變送器采集到的信號如果超出設定值，則無論火焰探測器是否采集到火焰信號，程控儀都會發出點火控制信號來完成火炬裝置的點火作業。在半自動的點火狀態下，火炬裝置中的火焰探測器并不會參與到自動點火作業中。第三，在壓力變送器采集到的信號小于設定值且火焰探測器并未采集到火焰信號時，即為不滿足點火條件。則火炬裝置可以通過手動點火的操作模式來完成點火作業，此時程控儀會根據設定時間來發生點火控制信號完成對火炬裝置的點火操作。除此之外，還可以通過手動點火按鈕來完成火炬裝置的強制性點火[1]。

二、自動電打火系統的隱患

由于此自動電打火系統的元器件老化，所以在使用期間很容易出現故障問題，故障時只能夠通過人工點火的方式來保證點火裝置的正常燃燒，所以運行維護人員的勞動強度得到了大幅度提升，而且還影響到了點火裝置的生產安全性，自動電打火系統難以保證正常運行的主要原因如下：第一，供電環節失電，程控儀、回路儀表設備難以正常運行。第二，接觸器與繼電器的線路、端子因長期運行而老化。第三，火炬裝置的頂部消煙蒸汽在寒冷天氣下容易產生冷凝現象，而且形成的積冰墜落還造成了火焰探測器的探頭角度改變，因此火焰探測器無法正常檢測到火炬裝置的火焰信號。第四，程控儀PLC卡件受損，容易出現失誤點火。第五，寒冷天氣下壓力變送器的伴熱保溫性能不足，容易出現失靈。第六，火炬裝置頂部放電探針與金屬支架之間進行了接觸，并由此導致的高壓電接地，程控儀因為沒有過程參數記錄與歷史記錄而導致故障診斷難以順利完成。

三、改進方案

（一）程控儀程序解讀

壓力變送器與程控儀設定值比較時，若水封罐的壓力大于10kPa，則PLC進行邏輯判斷，計時時長120s。計時器此時會出現兩路信號，分別對電磁閥、高壓發生器進行控制。電磁閥的控制信號會經由計時器、計數器等元器件至點火瓦斯電磁閥A、B。而高壓發生器的控制信號則在15s延遲之后經由計時器、計數器等元器件至高壓發生器A、B進行點火作用。然后程控儀則會根據火焰探測器的探測信號來進行動作：第一，火焰探測器A、B如果都探測到了火焰信號，程控儀便會通過控制高壓發生器來停止點火，火炬裝置如果被點燃則程控儀會關閉點火瓦斯電測閥。第二，火焰探測器A如果采集到了火炬裝置的火焰信號，而B沒有采集到信號，此時點火瓦斯電磁閥A會開啟，而高壓發生器A也會進行點火作業，通過持續3次點火來點燃火炬裝置，點燃后則點火結束。如果沒有點燃火炬則會切換至B來進行點火，如果120s以內沒有點燃則代表點火失敗需要手動強制點火。

（二）自動電打火系統在DCS中的應用

裝置改造之前，該裝置的控制系統選用的是傳統的控制系統，自動電打火系統與火炬裝置的控制系統之間相互獨立，而且此時打火系統并沒有植入到火炬控制系統中。而經過升級改造之后，自動電打火系統的邏輯關系重新植入到了火炬裝置控制系統DCS中，此時便取消了控制室內部原有的控制柜，打火系統改造完成之后直接由DCS進行控制。

（三）改造方案

為了能夠確保緊急狀態下火炬裝置能夠快速點燃，火炬裝置的點火系統控制方案重新完成了改造升級，改造期間主要完善了以下內容：第一，拆除控制柜，將控制柜中的繼電器、接觸器等元器件全部移動到DCS控制柜中，并將儀表信號重新進行布置，原控制柜拆除之后單路供電會變成冗余供電，因此自動電打火系統的供電能力得到了保障。第二，在打火系統現場加設了兩路水封壓力信號，并在DCS系統中將三取二邏輯當作點火條件，以免在壓力變速器發生故障時自動點火。除此之外還額外提升了壓力變送器在寒冷天氣下的伴熱保溫能力。第三，原本安裝在儀表箱中的轉換器、高壓發生器移動到防爆箱中，然后對火焰探測轉換器進行了升級，消除了原有的安全隱患。第四，在火炬裝置運行期間定期清理過濾器，以免點火電磁閥在運行過程中出現卡澀的情況，然后在其頂部加裝防護罩，以免因雨雪天氣而出現干擾。第五，重新制作點火電極，防止其與火炬支架接觸而導致故障的發生[2]。

結論：總而言之，火炬自動電打火系統在DCS中的應用非常重要。通過自動電打火系統可以使工作效率、穩定性得到大幅度提高。相信隨著更多人了解到火炬自動電打火系統的優勢，自動電打火系統一定會更加完善。

參考文獻：

[1]張海蛟，白建軍，張磊.基于國產控制系統的火炬控制策略研究與實現[J].工業控制計算機，2020，33（02）：55+58.

[2]謝文奮.火炬自動電打火系統在DCS中的實現[J].石油化工自動化，2019，55（05）：84-86.