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作者：王馳（1988-），男，山東人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國石油大連石化分公司，從事儀表技術(shù)相關(guān)工作。

于淼謙（1989-），男，黑龍江人，助理工程師，本科，現(xiàn)就職于中國石油大連石化分公司，從事儀表技術(shù)相關(guān)工作。

李清源（1993-），男，遼寧人，助理工程師，本科，現(xiàn)就職于中國石油大連石化分公司，從事儀表維護相關(guān)工作。

摘要：文中簡述了中國石油大連石化分公司360萬噸/年加氫裂化裝置反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖的構(gòu)成和改造原因，探討了床層溫度聯(lián)鎖改造的重要性及必要性，介紹了改造過程及改造效果，通過聯(lián)鎖可靠性提升改造，有效減少聯(lián)鎖誤動作發(fā)生，有效避免計劃外停車造成的經(jīng)濟損失。

關(guān)鍵詞：床層溫度；聯(lián)鎖；可靠性；誤動作

Abstract: In this paper, the composition and revamping reasons of reactorbed temperature interlock in the 3.6 million tons/year hydrocrackingunit in Dalian Petrochemical Company of PetroChina has beensummarized. Not only the importance and necessity of bed temperatureinterlock transformation are discussed, but also the process and effectare introduced. Through the improvement of interlock reliability, theoccurrence of interlock misoperation is effectively reduced, and theeconomic loss caused by unplanned shutdown is effectively avoided.

Key words: Bed temperature; Interlock; Reliability; Misoperation

1、引言

中國石油大連石化分公司360萬噸/年加氫裂化裝置現(xiàn)共有2臺反應(yīng)器同時在用，每臺反應(yīng)器均設(shè)有用于測量反應(yīng)器床層溫度的儀表和裝置緊急停車的單點聯(lián)鎖，以保證反應(yīng)安全可靠運行。如果床層溫度聯(lián)鎖不可靠則會引起聯(lián)鎖誤動作，造成裝置聯(lián)鎖停車，影響裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。

2、反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖構(gòu)成

360萬噸/年加氫裂化裝置安全儀表系統(tǒng)由洛陽石化工程公司設(shè)計，于2008年裝置投產(chǎn)時交付使用。安全儀表系統(tǒng)包括傳感器、邏輯運算器和最終執(zhí)行元件，即檢測單元、控制單元和執(zhí)行單元。反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖分別由反應(yīng)器床層熱電偶，電壓信號中繼器，報警設(shè)定器，控制器，電磁閥和緊急泄壓放空閥組成。反應(yīng)器床層熱電偶采用高思科生產(chǎn)的22點柔性鎧裝熱電偶和鎧裝T—bar三點熱電偶；電壓信號中繼器采用倍加福生產(chǎn)的KFD2-VR2-Ex1.50M，將mV信號從危險區(qū)傳遞到安全區(qū)；報警設(shè)定器采用摩爾工業(yè)自動生產(chǎn)的SPA2，一路模擬量輸出將輸入的mV信號轉(zhuǎn)換為4~20mA至DCS系統(tǒng)顯示，另一路通過自身內(nèi)部電路實現(xiàn)聯(lián)鎖值比較，并通過內(nèi)部繼電器輸出開關(guān)信號至SIS系統(tǒng)參與聯(lián)鎖控制；控制器采用的是康吉森的三重冗余系統(tǒng)TRICON；電磁閥采用阿斯卡生產(chǎn)的隔爆電磁頭系列電磁閥；緊急泄壓放空閥采用霍普金森生產(chǎn)的雙平行閘板閥。

由于加氫裂化是強放熱反應(yīng)，其反應(yīng)速度明顯受控于溫度，若溫度失控，將會造成催化劑床層“飛溫”的嚴(yán)重后果。因此加氫裂化裝置的操作運轉(zhuǎn)，務(wù)必防止反應(yīng)器超溫事故的發(fā)生，避免人員傷亡、設(shè)備和催化劑損壞。在任何情況下，反應(yīng)器內(nèi)任何一點溫度不能超過正常值20℃，即床層溫度超過454℃，反應(yīng)器床層溫度單點聯(lián)鎖，裝置緊急停車。

3、反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖改造原因

2016年1月27日23時36分，加氫裂化反應(yīng)器R1701-2六床層下部溫度TSHH7330信號聯(lián)鎖動作，觸發(fā)裝置2.1MPa/min高速泄壓，裝置緊急停車。從SIS系統(tǒng)的時間序列記錄（SOE）上看，TSHH7330是觸發(fā)裝置停車聯(lián)鎖動作的首條報警信息記錄，該報警持續(xù)900ms后自動恢復(fù)正常。同時，在DCS系統(tǒng)的報警記錄上顯示該回路也出現(xiàn)了“IOP-”報警，持續(xù)1s后自動恢復(fù)正常。

從故障現(xiàn)象上分析基本認定這是一個虛假的溫度報警信息，DCS系統(tǒng)顯示報警設(shè)定器輸出的模擬量信號TI7330信號出現(xiàn)了“IOP-”故障報警（表示該輸入電流值低于3.8mA），但是SIS系統(tǒng)顯示報警設(shè)定器輸出的開關(guān)信號出現(xiàn)高高報警，從報警設(shè)定器的工作方式上看，這兩路輸出信號所代表的含義是矛盾的，即報警設(shè)定器的輸入信號處于正常情況或異常情況下都不應(yīng)該導(dǎo)致報警設(shè)定器的二路輸出出現(xiàn)互相矛盾的判斷結(jié)果，因此可以排除報警設(shè)定器輸入側(cè)信號存在故障的可能，故障應(yīng)該處于報警設(shè)定器本身。在針對報警設(shè)定器做進一步排查過程中，發(fā)現(xiàn)該報警設(shè)定器內(nèi)部的繼電器頻繁異常動作，暴露出報警設(shè)定器在出現(xiàn)故障時輸出信號無法進行有效控制，會錯誤輸出聯(lián)鎖信號。此類故障將造成聯(lián)鎖誤動作，導(dǎo)致裝置計劃外停車，對裝置尤其是高壓裝置的安全、平穩(wěn)運行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

反應(yīng)器床層溫度共涉及164個單點聯(lián)鎖，任何一個聯(lián)鎖誤動作都直接導(dǎo)致裝置停車，由于加氫裂化裝置高溫高壓的特點，裝置開車過程一般不少于7天才能產(chǎn)出合格產(chǎn)品，所以聯(lián)鎖誤動作對本裝置和上下游裝置造成巨大損失。

4、反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖改造方案

針對加氫裂化裝置床層溫度聯(lián)鎖中報警設(shè)定器故障危害嚴(yán)重的問題，通過分析發(fā)現(xiàn)要提高聯(lián)鎖可靠性必須注意設(shè)備的選擇，需選擇性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的設(shè)備及附件。報警設(shè)定器隨著使用年限的增加，內(nèi)部電路逐漸老化耗損，故障率可能日益上升。通過以上分析，聯(lián)鎖可靠性的提升要考慮到系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，即消除“短板”。確認取消床層溫度聯(lián)鎖中的報警設(shè)定器，可為生產(chǎn)裝置長期安全穩(wěn)定運行提供保障，由于此次改造施工量較大且涉及聯(lián)鎖眾多，選擇裝置停車大檢修過程中進行項目實施，技術(shù)方案和具體實施內(nèi)容如下：

更改聯(lián)鎖系統(tǒng)的構(gòu)成，將現(xiàn)場熱電偶mV信號直接通過安全柵進行信號處理，并同時輸出二路信號，其中一路信號直接進入SIS系統(tǒng)，在控制器內(nèi)部邏輯中進行聯(lián)鎖邏輯判斷；另一路信號輸送至DCS系統(tǒng)作為溫度指示，圖1為改造前后的聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 改造前后的聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

首先將原有電壓信號中繼器進行換型，更換為一進二出溫度轉(zhuǎn)換式安全柵KFD2-UT2-Ex2，將mV信號轉(zhuǎn)換成與溫度成線性的4~20mA信號。溫度轉(zhuǎn)換式安全柵嚴(yán)格按照規(guī)格書進行量程組態(tài)，設(shè)置好兩路輸出功能和斷線檢查功能，共需拆除電壓信號中繼器和報警設(shè)定器各164臺，拆除原柜間電纜492根，重新安裝溫度轉(zhuǎn)換式安全柵164臺，重新敷設(shè)柜間電纜328根。

其次對SIS控制器硬件進行更換和軟件升級，將原有作為聯(lián)鎖輸入信號的DI卡3503E全部更換為AI卡3721。由于軟件系統(tǒng)版本較低，此次升級還將原TriStation1131（4.1.0）升級至TriStation1131（4.9.0），共升級CPU一塊，拆除DI卡6塊，安裝AI卡6塊，改造原報警設(shè)定器柜為AI卡端子板柜1面。

再對SIS控制器組態(tài)進行修改，保證原有聯(lián)鎖邏輯不變，將AI卡采集到的模擬量信號直接進行運算處理，通過軟件內(nèi)部計算進行聯(lián)鎖值比較，直接通過中間變量代替原有DI卡采集到的開關(guān)信號；為了進一步消除溫度假信號的干擾，將反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖輸出信號增加2S延時確認。

最后對本次改造完成后的內(nèi)容全部進行回路聯(lián)校及聯(lián)鎖測試，其中回路校驗164個，聯(lián)鎖測試164次，保證安全儀表系統(tǒng)投用萬無一失。

5、結(jié)論

提升聯(lián)鎖可靠性，是為了保證生產(chǎn)裝置人員的人身安全，是為了保證設(shè)備的安全運行，更是為了生產(chǎn)的安全、平穩(wěn)、長效。因此，聯(lián)鎖的可靠性要求必然是極其重要的。針對加氫裂化裝置床層溫度聯(lián)鎖報警設(shè)定器故障危害嚴(yán)重的問題，通過分析取消報警設(shè)定器的方案，在相關(guān)煉化企業(yè)加氫裂化裝置尚無先例，按照此次改造方案，共減少164個單點聯(lián)鎖中的設(shè)備薄弱點，杜絕由報警設(shè)定器故障造成的聯(lián)鎖誤動作，大幅提升了床層溫度聯(lián)鎖的可靠性，達到了此次改造的目的，為加氫裂化裝置的長期安全穩(wěn)定運行提供了有效保障。2017年4月改造完成投用至今，通過實際應(yīng)用考驗，從未出現(xiàn)床層溫度聯(lián)鎖誤動作，設(shè)備運行情況良好，有效避免加氫裂化裝置計劃外開停車對本裝置和上下游裝置效益損失。

參考文獻：

[1] 李艷芝. 加氫裂化裝置反應(yīng)器溫度測量[J] . 儀表技術(shù)與傳感器, 2010, (10) : 97 – 99.

[2] 郝報, 苗厚利. 石化裝置安全儀表系統(tǒng)可靠性探討[J] . 石油化工自動化. 2007, (06) : 11 – 13.

摘自《自動化博覽》2020年7月刊