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1、石油化工生产技术论文：小议乙烯ESD控制系统的应用设计摘要：石油化工属流程工业，具有高温、高压，易燃、易爆等特征，在生产中具有极高的危险性，因此实现生产装置的安全、稳定、高效运行不仅是提高效益的关键，而且对生产人员、生产设备，以及整个社区安全都十分重要。乙烯ESD系统的平时运行总会出现很多问题，为此，以下结合实践分析探讨了乙烯ESD控制系统的具体设计工艺。关键词：石油化工；乙烯ESD；控制系统1乙烯ESD系统部分的设计原则1.1为确保装置安全,稳定,可靠地运行,提高系统的运算速度,在扩建的新区设计中采用两套ESD系统分别控制两个重要的区域,一套用于控制裂解炉区,急冷区,压缩区,加氢区和公用工程
2、区,另一套用于冷区和热区。1.2中央控制室(CCR)在原有控制室内进行扩容,DCS在原有系统的基础上进行扩容,US操作站与原系统保持统一.ESD系统主机安装在新机柜(NRR)间,装在DCS辅操台上的按钮,开关,报警灯的控制采用远程控制站(RXM)控制,远程控制站设在CCR,CCR和NRR之间的通信由三冗余的光缆构成。1.3为提高程序的扫描速率,ESD系统内部未设计第一事故报警程序,区分第一事故的设备选用美国Ronan公司的分体式报警器,报警器的灯屏部分安装在辅助操作台上,作为操作人员的一种人机界面,控制部分安装在机柜间。1.4本着安全高于控制的原则,所有关键联锁检测点采用先进ESD系统,再通过
3、SMM(安全管理器模件)与DCS中的UCN(万能控制网络)通信,实现在US(通用操作站)上的数据显示。1.5新区和老区分别设计SOE(事故顺序记录仪)站,两套ESD系统共设有4个SOE站,各站间用以太网(Enternet)相连。2现场仪表的设计原则2.1 SIS控制部分采用了SIL3级标准(SIL为美国ISA-S84.01标准要求的安全等级),SIL3级ESD部分的检测仪表一律采用2oo3(3选2表决)的方式检测.如塔压和循环水的测量都采用3台变送器同时测量,电网电压采用3个电压检测器同时测量,压缩机轴位移采用3个探头和趋近器同时监测等.3个检测点的信号分别送入3个不同的三重化输入模块(TMR
4、),由主处理器执行3选2表决运算。2.2控制裂解炉,透平泵的联锁和其他一些常规联锁则采用单台检测仪表,信号被送入TMR型输入模块。2.3 SIL3级紧急停车部分用于控制切断阀门的电磁阀一律采用2个串联方式设置,以防止某一个电磁阀失效而造成联锁动作失效;切断阀上应设置阀位变送器,将阀位的准确状态及时反馈给控制室。2.4输入ESD的测量仪表均独立设置,不与控制回路合用,无需分配器分配。2.5所有重要的切断阀要求独立设置,切断阀均采用密封等级高的球阀,阀位开关信号由限位开关发出并传送入DCS指示。3 ESD系统的基本结构和技术特点3.1基本结构根据乙烯工艺SIL3级的要求,选用的ESD系统必须具有T
5、V的AK6级认证(TV认证是德国莱茵技术认证机构,该机构专门对电子产品的安全性进行认证,对安全型控制系统的认证具有最高权威性,TV的AK6级标准对应于IEC和ISA安全标准的3级).经过技术交流和商务投标,最后美国Triconex公司的TRICON系统中标.该公司是较早生产ESD的专业公司,主要生产表决型安全系统,该系统中所有软硬件都通过了TV的AK6级认证.TRICON系统是一套从主处理器到输入,输出模件完全三重化的容错控制系统。3.2主处理器的组成和硬件性能TRICON系统有3个主处理器(MP),用来控制系统的3个隔离的分电路,主处理器(3006)内含一个主CPU,一个通信CPU,一个I/
6、O通信CPU。每个MP内有一个专用的I/O通信(IOP),管理MP和I/O模件间的数据交换;另一个通信CPU(IOC)管理MP和通信模件间的数据交换.在每个输入模件采集数据的同时,新的输入数据通过I/O总线相应分电路传送到MP,存入输入表,通过专用TRIBus传送到相邻主处理器中,在传送的同时进行硬件表决出一个正确的输入值作为MP的输入,送到应用程序中(DI点采取三取二的方式,AI点采取取中值的方式)，CPU记录下识别到的错误,在扫描的末期用容错程序进行错误分析以判断是否为卡件故障。4系统配置及网络结构4.1系统配置乙烯装置的控制区域有裂解炉区,急冷区,压缩区,热区,冷区,汽油加氢区,包含设备
7、有4台100kt/a裂解炉,压缩机,反应器,精馏塔等,接入ESD系统的数据类型有DI,DO,AI.由于I/O点众多,数据类型复杂,为确保系统的可靠性和运算速度,设计上应用两套TRICON V9系统构成整个装置的ESD控制.考虑到控制机柜间和中央控制室距离比较远(相距800m),如将所有的操作开关及灯屏信号用信号电缆接入控制室,势必增大投资费用,为此充分利用了TRICON V9系统的远程扩展功能,将在中央控制室的操作信号接入远程机架,再利用光纤将其与在远方的主机架连接,实现远程通信.因为远程机架的连接也是三重化的,并且每个机架都采用了双路光纤进行通信,所以保证了信号的可靠性,并大大缩短了施工时间
8、.另外,整个ESD大部分槽位都有热备卡,这样,可确保系统的可靠性。4.2软件编制乙烯ESD编程软件是Tristation 1131,利用1131可进行系统组态,系统诊断及应用软件编制。此软件在Windows NT操作系统下运行,它有3种编程语言:功能块图,梯形图,结构语言。其中功能块图直接,易读。1131除自身带有大量、常用的功能块外,还允许用户根据需要编制功能块,方便重复使用。在乙烯装置中是利用功能块图进行编程,SYS1和SYS2的应用程序分别为Program1.PT2和Program2.PT2.在Program1.PT2中编写了2oo3表决功能块,模拟量输入处理,偏差报警等功能块,并输出至
9、用户功能库ETHYLENE.LT2,在Program2.PT2中调用。在两个程序中均设3个SOE块,所有DI点和内存点都可用SOE记录下来,Program1.PT和Program2.PT2的扫描时间分别为90ms,120ms。4.3现场仪表部分的ESD实现根据TEC的要求,SIL3级的联锁切断阀采用调节阀与切断阀合二为一的方法,ESD的控制信号控制电磁阀的动作,DCS控制阀门的开度.阀门定位器采用具有位置检测功能的FishDVC6000系列,阀位信号通过Moore公司的SPART检测出来。SPART是一种Hart信号检测器,它从智能阀门定位器中读出HART信号然后转换为420mA标准化信号输出
10、到DC显示;DCS系统再将此信号与该点的OP(输出信号)比较,当偏差大于*1%时系统发出报警。在ASCO电磁阀和Fisher智能定位器相配合使用时,应注意电磁阀的CV(流通能力)值必须大于0.49,否则阀门定位器会引起振荡,从而使调节阀振荡。用压力变送器代替压力开关,有利于信号在DCS上显示,同时防止压力开关出现动作不灵的弊病。乙烯扩建装置建成投产以来,ESD系统运行十分稳定.分离塔系统实现了SIS控制,装置的安全可靠性得到大大提高;但发生停车的概率提高了,停车的面积也扩大了,这也就降低了系统的可用性,这是一对矛盾。在专利商的要求下,SIS系统已经投用,由于此种技术在国内尚属首次使用,如何处理
11、好可靠性与可用性之间的关系,还要作深入的探讨,研究。乙烯装置ES系统的设计是一项十分复杂的系统工程,必须遵循的最主要原则就是要建立统一的设计标准,使用有成熟经验的产品,确保系统安全可靠在系统设计中要充分吸取以往工作中的经验和教训,结合工艺特点,并将此深刻地融化到设计中去,对于SIS系统的使用状况还要在投用后进行及时完善。参考文献1孙昌民.李育佳试论21世纪我国精细化工发展趋势J.化工时刊,2001.2刘炎在福建省精细化工发展研讨会上的讲话J.福建化工,2001.3汪新华,邝生鲁.对“十五”期间我国精细化工发展的思考J.化工技术经济,2001.4梁诚.浅析氯碱工业的精细化工发展对策:几种氯系化工中间体的生产与发展J.化工科技市场,2000.5加入WTO对我国精细化工发展的影响J.试剂与精细化学品,2000.6梁诚我国二十一世纪精细化工发展趋势J化工科技市场,2000.7新领域精细化工发展潜力大J.试剂与精细化学品,2000.
