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     （青海格爾木煉油廠機(jī)動設(shè)備科，甘肅 慶陽 816000）朱 紅
                              

    朱紅（1975-）女，甘肅慶陽人，助理工程師，現(xiàn)就職于青海格爾木煉油廠機(jī)動設(shè)備科。

    摘要：本文介紹了TRICONEX的TS3000機(jī)組控制系統(tǒng)在格爾木煉油廠催化裝置四機(jī)組的應(yīng)用，重點介紹用TRICONEX的TS3000控制系統(tǒng)代替原來的SIMATIC S5 PLC 的優(yōu)點和系統(tǒng)的可靠性、可用性和靈活性。最后闡述了該系統(tǒng)在格爾木煉油廠的長周期運行以及創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益。

    關(guān)鍵詞：聯(lián)鎖保護(hù)；調(diào)速控制；超速保護(hù)；信息監(jiān)控；事件記錄

    Abstract: The paper introduces the application of the TRICONEX’S TS3000 control system in Catalytic cracking device in Golmud Refinery.The advantages, system reliability, availability and flexibility of using the TRICONEX’S TS3000 CONTROL SYSTEM to replace the original control system of SIMATIC S5 PLC are emphasized . Finally, this paper also explains the long-term running situation and the gained economic benefits of the system in the Golmud Refinery.

    Key words: Interlock protection; Speed control; Overspeed protection;Information monitoring; SOE

    1 概述

    格爾木煉油廠催化裝置是在1993年正式投產(chǎn)，已運行多年。

    該裝置的機(jī)組主要有：發(fā)電機(jī)/電動機(jī)—蒸汽透平—主風(fēng)機(jī)—煙機(jī)四機(jī)組：一臺電機(jī)驅(qū)動的備用風(fēng)機(jī)；三臺電機(jī)驅(qū)動的增壓機(jī)；一臺蒸汽透平驅(qū)動的氣壓機(jī)，控制系統(tǒng)為老式的分散控制系統(tǒng)。具體如下：

    單PLC實現(xiàn)機(jī)組（包括主風(fēng)機(jī)、備用風(fēng)機(jī)、增壓機(jī)及氣壓機(jī)）的聯(lián)鎖保護(hù)（ESD）；

    日本富士的架裝調(diào)節(jié)器完成防喘振控制；室內(nèi)手操器輸出至現(xiàn)場機(jī)械式液壓調(diào)速機(jī)構(gòu)實現(xiàn)調(diào)速功能；

    本特利3300監(jiān)控組軸振動、位移；

    普通的架裝調(diào)節(jié)器實現(xiàn)機(jī)組過程參數(shù)（如溫度、流量、壓力等）的監(jiān)控；

    架裝記錄儀記錄事件。

    此種控制方案技術(shù)落后，控制方案交叉、復(fù)雜，采用多種控制器分別監(jiān)控，不利于綜合控制和集中管理，防喘振和調(diào)速功能的實現(xiàn)方式落后，且現(xiàn)場控制器及設(shè)備由于投用時間較長，老化嚴(yán)重，易發(fā)生裝置的誤報警及誤停車，已不適應(yīng)目前大規(guī)模生產(chǎn)的要求。另外，由于原系統(tǒng)只有幾臺記錄儀，沒有SOE功能，在發(fā)生事故時很難查找其真正原因。同時，本催化裝置的反—再聯(lián)鎖ESD用單PLC實現(xiàn)，沒有T V的SIL3級認(rèn)證和SOE功能，存在安全隱患。

                    
                                  圖1  主風(fēng)機(jī)控制室現(xiàn)狀

                    
                            圖2  四機(jī)組的現(xiàn)場透平機(jī)械式液壓調(diào)速機(jī)構(gòu)

    為了長周期運行和對機(jī)組各個性能進(jìn)行一個全面的監(jiān)控、控制和自動保護(hù)，該廠選用TRICONEX的TS3000機(jī)組綜合控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對原有機(jī)組SIMATIC S5 PLC系統(tǒng)和裝置ESD進(jìn)行全面改造和升級，改造后的系統(tǒng)涵蓋原系統(tǒng)所有控制，并且極大的提高了裝置的自控水平。四機(jī)組控制室設(shè)立主機(jī)架和一個遠(yuǎn)程機(jī)架，氣壓機(jī)控制室設(shè)立遠(yuǎn)程機(jī)架和一個擴(kuò)展機(jī)架，催化反—再聯(lián)鎖ESD設(shè)立一個獨立的機(jī)架，遠(yuǎn)程機(jī)架之間通過三重化的遠(yuǎn)程光纖傳遞數(shù)據(jù)。在硬件上設(shè)立單獨的I/O卡件，軟件上設(shè)立單獨的程序塊獨立運行。保證了系統(tǒng)的各個機(jī)組控制的獨立性。

    2 TS3000系統(tǒng)的主要優(yōu)點

                 
                                 圖3  改造后系統(tǒng)界面圖

    2.1 功能強(qiáng)大的軟硬件服務(wù)

    TS3000系統(tǒng)硬件基于三重冗余容錯的TRICON V9系統(tǒng)，軟件基于Win2000環(huán)境的Tristation1131編程軟件，將聯(lián)鎖邏輯功能和包括防喘振、調(diào)速功能控制在內(nèi)的調(diào)節(jié)功能集成于一個系統(tǒng)平臺上完成，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的高度可靠性、集成性及完整性。系統(tǒng)的安全等級可以達(dá)到T V的AK6級要求。

    TS3000系統(tǒng)專用的Tristation1131編程軟件包將安裝在Win2000操作系統(tǒng)下，用來實現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、應(yīng)用編程、程序離線模擬、程序下裝、在線修改、在線下裝及系統(tǒng)維護(hù)等功能。提供包括功能塊圖、梯形圖、結(jié)構(gòu)化文本等編程語言，包含多種現(xiàn)成的邏輯塊、控制塊，并可根據(jù)自身控制要求創(chuàng)建特定功能塊，為編程提供了極大的方便。

    監(jiān)控軟件選用Wonderware公司的Intouch8.0軟件，其系統(tǒng)平臺基于WIN 2000操作系統(tǒng)，可以提供良好的中文人機(jī)界面。該軟件通過高速網(wǎng)絡(luò)及通訊卡與下層控制器保持通訊，確保數(shù)據(jù)的及時刷新；通過此軟件能夠?qū)崿F(xiàn)繪制流程圖形及報警顯示、記錄過程報警、記錄歷史數(shù)據(jù)及歷史趨勢、完成過程操作等功能,并能夠直觀動態(tài)地顯示當(dāng)前壓縮機(jī)的工作點，從而更好地實現(xiàn)操作人員監(jiān)控和操作。

    2.2 高性能、高可靠的聯(lián)鎖保護(hù)

    主要有以下聯(lián)鎖保護(hù)

    （1）催化四機(jī)組(電動/發(fā)電機(jī)—汽輪機(jī)—風(fēng)機(jī)—煙機(jī))的安全聯(lián)鎖（ ESD）系統(tǒng)；

    （2）備用主風(fēng)機(jī)組和增壓機(jī)組的ESD系統(tǒng)；

    （3）富氣壓縮機(jī)組(汽輪機(jī)—壓縮機(jī)) ESD系統(tǒng)；

    （4）汽輪機(jī)、煙機(jī)的調(diào)速和超速保護(hù)系統(tǒng)；

    （5）四機(jī)組的防喘振控制系統(tǒng)；

    （6）富氣壓縮機(jī)、備用主風(fēng)機(jī)的防喘振控制系統(tǒng)；

    （7）其它參數(shù)（如主風(fēng)機(jī)流量、負(fù)荷、壓力、溫度、振動及位移等）的監(jiān)控；

    （8）催化裝置的反—再聯(lián)鎖自保系統(tǒng)（ESD）。

    2.2.1 機(jī)組的聯(lián)鎖保護(hù)及邏輯功能

    來自現(xiàn)場的各類過程輸入和輸出信號經(jīng)過相應(yīng)的端子板、I/O卡件與TS3000系統(tǒng)連接，通過主處理器內(nèi)部的用戶程序來實現(xiàn)機(jī)組的聯(lián)鎖停機(jī)邏輯和開機(jī)啟動順序控制等。即，采用三重冗余容錯的控制系統(tǒng)替代了原有的PLC系統(tǒng)，在極大地提高系統(tǒng)可靠性、可用性和靈活性的同時，給操作工提供了一個非常直觀的邏輯關(guān)系圖，這一點不管是儀表維護(hù)工或者是操作工都不會在聯(lián)鎖投用的時候犯錯誤使得裝置非正常自保。

    2.2.2 汽輪機(jī)、煙機(jī)的調(diào)速控制和超速保護(hù)

    TRICONEX根據(jù)汽輪機(jī)主機(jī)廠的起機(jī)曲線編制自動或半自動起機(jī)程序。在通常應(yīng)用中，機(jī)組的速度控制可以有多種運行方式，包括停機(jī)、啟動、暖機(jī)、加速、運行等。在自動起機(jī)模式下，根據(jù)起機(jī)曲線的升速率，蒸汽透平將自動從零轉(zhuǎn)速升到最小轉(zhuǎn)速或額定轉(zhuǎn)速。另外，還將組態(tài)迅速越過臨界轉(zhuǎn)速的控制。在半自動起機(jī)模式下，操作員可在從零轉(zhuǎn)速到最小轉(zhuǎn)速之間的任何轉(zhuǎn)速下停留。一旦達(dá)到最小轉(zhuǎn)速，操作員可將轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高到工作轉(zhuǎn)速。同時，汽輪機(jī)、煙機(jī)的超速保護(hù)可以在控制系統(tǒng)內(nèi)部通過三取二算法對機(jī)組進(jìn)行超速保護(hù)。操作工在清晰而直觀的流程圖中，能夠得心應(yīng)手一步一步進(jìn)行操作，簡單易學(xué)，真正實現(xiàn)自動控制和聯(lián)鎖保護(hù)功能。

    2.2.3 壓縮機(jī)、備用風(fēng)機(jī)及氣壓機(jī)的防喘控制

    壓縮機(jī)、備用風(fēng)機(jī)、增壓機(jī)和氣壓機(jī)的防喘控制依據(jù)機(jī)組的機(jī)械性能特性及喘振曲線，結(jié)合相關(guān)的理論計算公式來實現(xiàn)，具有直觀的人機(jī)界面和工作點狀態(tài)，從而使壓縮機(jī)工作于最佳工作點，完全替代防喘振調(diào)節(jié)器。機(jī)組投入運行后，TS3000系統(tǒng)根據(jù)壓縮機(jī)入口流量、入口壓力、出口壓力及相應(yīng)的溫度，利用TRICONEX獨特的防喘振技術(shù)來判斷是否發(fā)生喘振。如發(fā)生喘振，則由防喘振控制器的輸出值進(jìn)行調(diào)節(jié)防喘振控制閥，實現(xiàn)提前保護(hù)，達(dá)到防喘振的目的。
               
                

    2.2.4 過程功能調(diào)節(jié)

    對于其它的各種流量、壓力、溫度、液位等過程調(diào)節(jié)，也通過TS3000內(nèi)置的固有控制模塊或創(chuàng)建的特定控制算法來實現(xiàn)控制功能，替代原有調(diào)節(jié)器。畫面集中、調(diào)節(jié)簡便、控制精度高，實現(xiàn)了優(yōu)化操作。

    2.2.5 催化裝置的聯(lián)鎖保護(hù)實現(xiàn)

    將現(xiàn)有催化裂化裝置ESD的I/O信號直接引入位于四機(jī)組機(jī)柜室內(nèi)的主機(jī)架中，卡件獨立放置，軟件獨立運行。使機(jī)組和裝置聯(lián)鎖互不干擾，大大降低了風(fēng)險。

    2.2.6 過程信息監(jiān)控

    在聯(lián)合中心控制室中設(shè)置兩臺監(jiān)控操作站，操作站通過冗余的以太網(wǎng)卡、冗余的鎧裝光纖與位于四機(jī)組機(jī)柜室內(nèi)的主機(jī)架TS3000控制器通訊。所有操作站的系統(tǒng)軟件環(huán)境為中文Win2000平臺，通過用戶名和口令保護(hù)設(shè)置多個訪問級別；在操作站上，實現(xiàn)工藝流程圖、動態(tài)工作點、報警日志、歷史趨勢等各項顯示，同時完成包括啟停機(jī)、手/自動調(diào)節(jié)、負(fù)荷設(shè)定調(diào)整等在內(nèi)的各項操作。另外，TS3000系統(tǒng)具有很強(qiáng)的通訊能力，可以實現(xiàn)與主裝置DCS的通訊，并在DCS上進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)顯示。

    2.2.7 編程及維護(hù)

    編程軟件Tristation1131也工作在Win2000環(huán)境下，完全符合國際IEC1131標(biāo)準(zhǔn)，人機(jī)界面友好，可以非常簡便地對用戶的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，對具體的應(yīng)用程序進(jìn)行編程、編譯、下裝和在線修改，可以對所編程序進(jìn)行離線模擬，可以對系統(tǒng)的軟件和硬件狀態(tài)進(jìn)行在線診斷，可以根據(jù)實際需要對過程變量進(jìn)行強(qiáng)制等。

    2.2.8 事件記錄（SOE）

    系統(tǒng)內(nèi)置的SOE功能以毫秒級的速率采集和記錄發(fā)生的事件，系統(tǒng)最多可記錄60000條事件，可以記錄故障報警，捕捉第一報警信息，為事故分析提供第一手詳實的信息；對SOE的記錄和檢索功能將集成于工程師站內(nèi)；采集的SOE數(shù)據(jù)可實時存貯在硬盤的歷史中，并可通過打印機(jī)打印出來。為事件的分析創(chuàng)造了非常好的證據(jù)。便于總結(jié)經(jīng)驗排除故障，盡快恢復(fù)操作。

    2.2.9 系統(tǒng)通訊能力

    系統(tǒng)可以根據(jù)需要提供包括以太網(wǎng)、MODBUS在內(nèi)的多種通訊接口，實現(xiàn)與DCS系統(tǒng)、操作監(jiān)控站、編程維護(hù)站、在線設(shè)備診斷系統(tǒng)等的通訊，為用戶的設(shè)備管理提供更大的便利。

    3 總結(jié)

    新的TS3000系統(tǒng)將傳統(tǒng)上需要多個分立儀表如防喘調(diào)節(jié)器、聯(lián)鎖自保單元、電子調(diào)速器、負(fù)荷調(diào)節(jié)器等實現(xiàn)的功能集成在一套可靠性極高的系統(tǒng)中完成；同時在減少器件間的連接和通信、減少故障發(fā)生幾率的同時，降低了長周期運行成本，并提供了更加良好的操作監(jiān)控界面。具有改造的工程量最小，改造的投資最小，集成化最高以及最大限度地方便了將來主風(fēng)機(jī)和氣壓機(jī)改造擴(kuò)能的系統(tǒng)擴(kuò)展。

    升級改造能夠徹底消除系統(tǒng)隱患，確保系統(tǒng)操作靈活、控制可靠、長周期安全、穩(wěn)定運行，最大限度的為該廠催化裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運轉(zhuǎn)提供前提保障，使其為該廠的經(jīng)濟(jì)建設(shè)更好的服務(wù)。

    摘自《自動化博覽》2010年第五期