丙烯腈焚燒爐聯鎖控制方案改造

摘?要：大慶煉化公司新增廢液焚燒爐系統采用熱力焚燒+雙級脫硝（SNCR+SCR）+堿洗技術處理丙烯腈裝置產生的廢氣廢液?，F場安裝的聯鎖切斷閥既是控制閥又是聯鎖切斷閥，聯鎖切斷閥的風線上裝有兩臺電磁閥，其中一臺電磁閥由DCS系統控制另一臺電磁閥由SIS系統控制，現場設備供電方式不同，串聯電磁閥有很大安全隱患等問題，針對以上問題對焚燒爐聯鎖控制方案進行了改造。

關鍵詞：DCS;SIS;Modbus

1、生產工藝概述

丙烯腈焚燒爐系統采用熱力焚燒+雙級脫硝（SNCR+SCR）+堿洗技術處理丙烯腈裝置產生的廢氣廢液。處理丙烯腈混合廢液、硫銨廢液等進入焚燒單元進行焚燒，焚燒后煙氣進入余熱回收單元進行余熱回收。除塵后的煙氣經引風機循環回焚燒爐降溫，其余煙氣送入SCR反應器進行低溫選擇性催化還原反應脫除煙氣中的NOx，脫硝除塵后的含硫煙氣進入脫硫單元，凈化后的煙氣經塔頂再熱器升溫約20℃后由堿洗塔頂部煙囪排入大氣。

2、控制系統

該焚燒爐DCS控制系統為橫河CENTUM CS3000系統，安全儀表SIS系統為浙江中控中控的TCS-900系統。

3、存在問題

現場安裝的切斷閥既是控制閥又是聯鎖切斷閥，控制方案如圖1，聯鎖切斷閥的風線上裝有兩臺電磁閥，其中一臺電磁閥由DCS系統控制另一臺電磁閥由SIS系統控制，當兩臺電磁閥同時帶電那么風線導通切斷閥執行氣缸在風壓的作用下推動氣缸內活塞，打開閥門。當有聯鎖發生時SIS系統控制的電磁閥關閉切斷風路，切斷閥在彈簧的作用下復位關閉。在聯鎖回路正常情況下，SIS控制電磁閥常開，此時切斷閥的開關由DCS電磁閥根據DCS指令進行開關。

以下問題將可能嚴重影響裝置安全平穩運行以及故障的處理。

1）由于控制聯鎖切斷閥的雙電磁閥為串聯連接，如果有一臺電磁閥發生故障或意外失電，電磁閥將切斷聯鎖切斷閥的氣源，使聯鎖切斷閥復位關閉，造成焚燒爐停工。

2）現場設備供電方式不同，焚燒爐SIS系統輸出為雙電源供電，而DCS系統輸出為單電源供電，降低了整個裝置的安全等級和系統的可靠性。

4、解決方案

將裝置聯鎖切斷閥的電磁閥控制全部引入SIS系統，將DCS控制信號改為輸出至SIS系統，把DCS來的控制信號作為電磁閥帶電的一個條件。所有的控制電磁閥全部由SIS統一控制，從而消除雙系統控制帶來的安全隱患，保證裝置聯鎖系統的安全性和可靠性。

4.1、將聯鎖電磁閥控制信號線全部轉到SIS系統

在SIS系統卡籠箱增加一塊數字量輸出模塊（SDO9010）和輸出端子板（TDO9010）及連接電纜（DB37），將DCS輸出至電磁閥信號電纜拆下移至SIS系統端子柜與SIS輸出端子相連。

利用DCS串行通訊模塊ALR121與SIS系統網絡通訊模塊SCM9040連接，使用Modbus通訊協議將DCS控制電磁閥信號引入SIS系統中。

4.2、修改DCS系統、SIS系統組態

4.2.1修改DCS系統組態

1）接口參數設置

在組態畫面中找到相應通訊卡選擇屬性。對接口參數設置，在屬性選項卡中設置卡件類型和位置，通訊協議，通訊端口1和通訊端口2的接線方式、奇偶校驗、通訊速率等。

2）卡件組態

在“Communication I/O Builder”中進行通訊I/O組態。

在“WBTagDef”中組態數字量點，在“Communication I/O Builder”液面點擊“Tools”在下拉菜單中選擇“%WB Tag Number Definition Call（W）”。

在Element中填寫通訊的數字工位，在Tag Name中填寫工位名稱，在Tag Comment中填寫相對應的工位注釋，填寫完畢后下裝完成通訊I/O組態。

4.2.2 修改SIS系統組態

1）增加操作變量

將DCS通訊來變量填入操作變量表中，注意MODBUS序號要與DCS來地址一一對應，不能有錯。

2）修改控制組態

在SIS組態中原功能塊MODULE178（賦值模塊）后增加兩個功能塊MODULE51（邏輯與模塊）和MODULE209（賦值模塊），在MODULE51（邏輯與模塊）和DCS移入SIS的控制信號進行與邏輯運算，結果輸出至MODULE209（賦值模塊）分別賦值到現場電磁閥（原SIS控制）和（原DCS控制）。

在原聯鎖邏輯終端增加一個與邏輯塊，原聯鎖邏輯沒改變。當聯鎖條件滿足，與邏輯輸入IN1為1，此時若DCS沒有開閥信號即與邏輯輸入IN2為0則與邏輯模塊輸出為0，賦值模塊輸入為0，現場兩個電磁閥處于失電關閉狀態，切斷閥不打開。若DCS有開閥信號即與邏輯輸入IN2為，1則與邏輯模塊輸出為1，賦值模塊輸入為0，現場兩個電磁閥處于帶電打開狀態，此時切斷閥打開。當聯鎖觸發，與邏輯輸入IN1為0，與邏輯模塊輸出為0，現場兩個電磁閥失電關閉，切斷閥關閉。

4.3更改聯鎖電磁閥氣動管線連接方式

焚燒爐聯鎖切斷閥電磁閥動作為故障安全型，即正常運行時電磁閥帶電勵磁，聯鎖時失電關閉切斷閥。如兩臺電磁閥串聯連接如果其中一臺電磁閥發生機械故障或電纜斷線都會時氣路切斷，使聯鎖切斷閥關閉，造成裝置停工。

5、結論

丙烯腈焚燒爐聯鎖控制方案改造后，現場兩臺電磁閥全部由SIS系統統一供電控制，聯鎖切斷閥統一由SIS系統輸出控制，能夠充分發揮SIS系統的SOE功能，及時準確查找聯鎖切斷閥動作的原因，不會再發生由于掃描時間不同而造成先后順序不能確定的困擾，同時DCS信號引入SIS系統后，輸出信號全部變為雙電源供電，保證了輸出信號的可靠性。

參考文獻

[1]何衍慶. 控制閥工程設計與應用 [J]. 金川科技， 2013.

[2]江壽林，游碧龍，高志強等. 催化裂化裝置煙氣輪機入口閥門的配置 [J]. 《石油化工設備技術》 ， 2013

作者簡介：

陳恒翔 2010年7月畢業于齊齊哈爾大學通信工程專業，2015年獲得東北石油大學控制工程專業工程碩士學位，現任大慶煉化公司電儀運行中心技術工程師