梁官軍

（中國石油蘭州石化公司檢維修中心）

中國石油蘭州石化公司年產(chǎn)11萬噸聚丙烯裝置系引進(jìn)日本三井油化工藝技術(shù)。裝置原設(shè)計年生產(chǎn)能力為4萬噸，經(jīng)過擴(kuò)建改造后年生產(chǎn)能力達(dá)到7萬噸，第2次擴(kuò)能改造后年生產(chǎn)能力達(dá)到11萬噸。裝置采用三反應(yīng)器流程（由兩個液相反應(yīng)器和一個氣相反應(yīng)器串聯(lián)構(gòu)成）、液相本體和氣相本體結(jié)合的聚合工藝。裝置包括丙烯精制、催化劑配制、聚合、干燥、造粒、包裝和公用工程7個工段。工藝控制采用DeltaV DCS，安全儀表系統(tǒng)（SIS）采用H41/H51Q-HRS系統(tǒng)，生產(chǎn)操作自動化程度高，運(yùn)行可靠。

裝置第三反應(yīng)器D-203是流化床反應(yīng)器，維持聚丙烯流態(tài)化的丙烯氣從D-203頂部出來經(jīng)過E-203冷卻后，一部分經(jīng)C-203機(jī)組增壓后循環(huán)回D-203以維持其正常流化。其中，C-203是第三反應(yīng)器D-203保持流化和控制溫度的核心設(shè)備，如果C-203出現(xiàn)故障，將造成D-203無法流化，發(fā)生蹋床事故，使裝置全面停工。由此可見C-203在裝置生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，保證其穩(wěn)定運(yùn)行對實現(xiàn)裝置的正常生產(chǎn)具有重要意義。

年產(chǎn)11萬噸聚丙烯裝置C-203機(jī)組運(yùn)行至今，控制系統(tǒng)的控制元件出現(xiàn)不同程度的老化損壞，隨著儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)技術(shù)的更新?lián)Q代，儀表生產(chǎn)廠家無法向用戶單位提供相應(yīng)的備品備件，這為機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行埋下了安全隱患。為保證機(jī)組設(shè)備和裝置的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行，在裝置大檢修期間對C-203機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行升級改造和優(yōu)化。

1 C-203機(jī)組控制系統(tǒng)改造

1.1 C-203機(jī)組原控制方案

C-203機(jī)組原控制系統(tǒng)是獨(dú)立控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)聯(lián)鎖和控制邏輯全部由繼電器搭建，控制柜放置于中央控制室機(jī)柜間，包含7個報警回路、4個聯(lián)鎖回路和20個設(shè)備啟?？刂苹芈?，具有遠(yuǎn)區(qū)和本地兩種控制模式。本地由機(jī)組現(xiàn)場就地操作柱上的開關(guān)進(jìn)行主電機(jī)、潤滑油泵的操作控制；遠(yuǎn)區(qū)由控制柜上的開關(guān)進(jìn)行主電機(jī)、潤滑油泵的操作控制?，F(xiàn)場操作柱和機(jī)柜間控制柜上設(shè)有相應(yīng)的操作開關(guān)、急停按鈕和聲光報警儀表。操作間控制柜內(nèi)集成有兩臺潤滑油泵控制交流接觸器，潤滑油泵的動力電通過電氣配電室接入交流接觸器驅(qū)動潤滑油泵；控制系統(tǒng)的控制電由機(jī)柜間配電柜內(nèi)的儀表市電供電回路提供。

機(jī)組的潤滑油、密封油壓力、潤滑油回油溫度由彈簧式壓力、溫度開關(guān)將對應(yīng)的報警聯(lián)鎖信號傳送到機(jī)柜間控制柜內(nèi)的報警聯(lián)鎖系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)報警和聯(lián)鎖邏輯控制；本地顯示由彈簧管式儀表完成。

主電機(jī)啟?？刂戚^為簡單，通過選擇開關(guān)“遠(yuǎn)區(qū)/本地”即可選擇現(xiàn)場操作柱開停機(jī)還是機(jī)柜間開停機(jī)，當(dāng)來自電氣的“允許開機(jī)”條件和機(jī)組“潤滑油壓力正常”條件全部滿足時，即可啟動/停止壓縮機(jī)。潤滑油泵的啟?？刂戚^為復(fù)雜，其控制流程如圖1所示。

1.2 C-203機(jī)組控制系統(tǒng)改造方案

本次C-203機(jī)組控制系統(tǒng)改造，拆除控制柜內(nèi)繼電器搭建的陳舊、不可靠的控制聯(lián)鎖報警系統(tǒng)，保留控制柜內(nèi)兩臺潤滑油泵控制交流接觸器，通過相應(yīng)的隔離繼電器和安全柵將信號引入裝置原SIS，同時增加擴(kuò)容卡件，對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)組態(tài)，以滿足機(jī)組控制聯(lián)鎖報警需求；現(xiàn)場拆除原潤滑油、密封油機(jī)械式壓力開關(guān)和軸瓦回油溫度測量機(jī)械溫包式溫度開關(guān)，更新為智能壓力變送器和PT100鎧裝熱電阻，作為測量元件與智能溫度變送器配套，將測量參數(shù)遠(yuǎn)程傳送到控制室SIS，同時通信到DCS。保留操作室機(jī)組控制柜內(nèi)交流接觸器的380V（AC）三相交流電，實現(xiàn)了對機(jī)組潤滑油泵的電源供給；取消機(jī)組控制柜內(nèi)的24V（DC）穩(wěn)壓電源，改由市電和UPS冗余供電的24V（DC）供電系統(tǒng)，同時照明亦改由儀表供電系統(tǒng)專用照明供電回路供電，使機(jī)組控制柜內(nèi)控制供電滿足專業(yè)要求。取消機(jī)組控制柜急停按鈕，增加裝置輔操臺急停按鈕及機(jī)組運(yùn)行、停運(yùn)狀態(tài)指示燈。機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)、潤滑油泵自動控制啟停及SIS的相關(guān)顯示、報警均在SIS組態(tài)完成，并通信至DCS信號組態(tài)進(jìn)行顯示，同時相關(guān)報警也在DCS中組態(tài)完成。

2 C-203機(jī)組控制系統(tǒng)優(yōu)化

2.1 C-203原控制方案直改的缺陷

機(jī)組原控制系統(tǒng)由機(jī)組現(xiàn)場操作柱控制部分、機(jī)組控制柜人工控制部分和機(jī)組控制柜內(nèi)由繼電器搭建的機(jī)組控制系統(tǒng)3部分組成，具有遠(yuǎn)區(qū)與本地切換控制、自動與手動切換控制模式，并且在改造時根據(jù)工藝要求增加了SIS控制主電機(jī)、潤滑油泵開停等功能。如果直接將原控制方案改造為現(xiàn)控制方案，就會使機(jī)組操作步驟繁瑣復(fù)雜，操作人員對機(jī)組的控制理解難度增大，機(jī)組操作出錯幾率增加，機(jī)組發(fā)生故障的概率增大，降低了機(jī)組安全、長周期運(yùn)行的可靠性。

另外，原潤滑油控制方案中未考慮人為現(xiàn)場停止單臺潤滑油泵的情況，若發(fā)生此情況將會造成兩臺潤滑油壓力表中的一臺出現(xiàn)故障，導(dǎo)致潤滑油壓力低低時備用潤滑油泵不能啟動而造成機(jī)組損壞，為機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行埋下安全隱患。

2.2 C-203控制方案優(yōu)化

2.2.1 機(jī)組

考慮到機(jī)組和潤滑油泵手動啟停的緊急程度以及SIS對機(jī)組和潤滑油泵啟停的必要性，經(jīng)與工藝人員協(xié)商，決定取消機(jī)組開停和兩臺潤滑油泵開停的SIS人工操作功能；取消輔操臺啟停潤滑油泵功能；取消機(jī)組SIS控制畫面中現(xiàn)場與系統(tǒng)之間繁雜的手動切換控制功能，簡化繁瑣復(fù)雜的控制操作。C-203原控制系統(tǒng)儀表控制柜與電氣控制柜內(nèi)信號通過繼電器進(jìn)行隔離，而3個急停聯(lián)鎖信號分別由電氣柜、現(xiàn)場就地操作柱和儀表控制柜并聯(lián)后再與自控跳閘信號并聯(lián)，通過一個跳閘繼電器隔離后將控制接電送至電氣控制柜，如果中間節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，就會造成機(jī)組在需要急停時按下急停按鈕后而控制信號拒動的情況，使電氣控制柜無法切斷機(jī)組供電，導(dǎo)致機(jī)組損壞。

在本次改造中，取消了操作室機(jī)柜間控制柜急停按鈕，增加了輔操臺自鎖急停按鈕，并取消了輔操臺自鎖急停按鈕和現(xiàn)場自鎖急停按鈕到電氣停機(jī)控制柜中間的轉(zhuǎn)換，使現(xiàn)場急停信號直接進(jìn)入電氣跳閘回路啟動電氣開關(guān)柜。

2.2.2 機(jī)組潤滑油系統(tǒng)

2.2.2.1 機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下確保潤滑油泵可靠運(yùn)行的方案優(yōu)化

在SIS機(jī)組控制邏輯中增設(shè)機(jī)組開機(jī)信號，單臺潤滑油泵運(yùn)行時對機(jī)組現(xiàn)場操作柱手動停泵信號進(jìn)行鎖定，防止在機(jī)組開機(jī)狀態(tài)下人為操作失誤致使?jié)櫥捅猛Ｖ?，造成停機(jī)事故和機(jī)組損壞。其控制流程如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后的C-203潤滑油泵啟?？刂屏鞒?/p>

2.2.2.2 潤滑油壓低低啟動潤滑油泵方案優(yōu)化

將原潤滑油壓力低低聯(lián)鎖PS236、PS237二選二啟動輔助潤滑油泵變更為二選一啟動輔助潤滑油泵。為了確保機(jī)組潤滑油壓力變送器在工作過程中出現(xiàn)故障后能夠及時被發(fā)現(xiàn)并修復(fù)，提高在線維修的可靠性，在本次改造中，分別在SIS和DCS兩套系統(tǒng)中，對兩臺壓力變送器指示偏差的絕對值進(jìn)行實時記錄。當(dāng)兩臺變送器指示出現(xiàn)偏差時，說明至少有1臺變送器處于故障狀態(tài)，當(dāng)偏差大于5kPa時DCS首先報警，若偏差快速增加，則提醒操作人員進(jìn)行應(yīng)急處理，若偏差大于10kPa，則SIS報警，需進(jìn)一步提醒維護(hù)人員對故障變送器進(jìn)行切出檢查，杜絕兩路潤滑油壓力回路中某一路出現(xiàn)故障時，潤滑油壓力低低輔助潤滑油泵無法啟動，出現(xiàn)由于儀表原因造成的機(jī)組異常停機(jī)和損壞。

2.2.3 增加聯(lián)鎖事件首出判斷鎖定功能

為了在C-203機(jī)組觸發(fā)聯(lián)鎖停機(jī)后，讓工藝人員第一時間判斷出造成機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)的原因，同時在短時間內(nèi)排除故障，恢復(fù)生產(chǎn)，在本次改造中在SIS中搭建聯(lián)鎖事件首出判斷功能，并對首出事件進(jìn)行鎖定。當(dāng)機(jī)組由于聯(lián)鎖觸發(fā)停機(jī)后，聯(lián)鎖原因會一直鎖定，直到下一次機(jī)組運(yùn)行信號到位后，鎖定的首出事件才會自動復(fù)位，同時在原C-203控制柜門進(jìn)行指示，方便操作人員及時判斷故障并處理故障。

3 結(jié)束語

在本次C-203機(jī)組控制系統(tǒng)改造中，采用先進(jìn)可靠的控制系統(tǒng)代替落后老舊的由繼電器搭建的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，克服了機(jī)組控制老舊、資料缺失、施工時間緊等困難；采用可靠精確的智能測量儀表代替老舊落后的機(jī)械動作儀表，使機(jī)組控制系統(tǒng)的控制更加精準(zhǔn)；借鑒原繼電器搭建的機(jī)組控制原理，與工藝多次溝通后取消繁雜冗余邏輯，增加增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠邏輯條件，增設(shè)了輔操臺急停按鈕，簡化了人員操作，保證了機(jī)組運(yùn)行的可靠性，降低了誤操作對機(jī)組造成損壞的幾率，按時完成了機(jī)組的更新改造。通過本次改造優(yōu)化，簡化了機(jī)組控制系統(tǒng)的控制邏輯，提高了機(jī)組控制的可靠性，為機(jī)組的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行奠定了堅實的基礎(chǔ)。