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TPS用于茂名乙烯100万t改扩建裂解装置干燥器控制 |
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作者： |
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作为中国第一个年产能力达到100万t的乙烯装置，茂名乙烯的裂解装置干燥器顺控及其程序的实现对其他乙烯项目提供了借鉴，本文介绍了茂名乙烯根据工艺条件整个系统采用HONEYWELL的TPS系统进行控制，在TPS上可以完成对整个程序的逻辑控制及工艺监视。
茂名乙烯是我国第一个年生产能力达到100万t的乙烯装置，也是我国惟一长周期运行6年的乙烯装置，已经达到了同行业国际领先水平。茂名乙烯的100万t改扩建无论从技术上还是管理上在我国都处于领先位置，其龙头装置裂解装置共有3组干燥器，VB320裂解液气相干燥器、VB321裂解气气相干燥器和VB421氢气干燥器。他们的控制方案大致相同，现在将以VB321裂解气气相干燥器作为例子说明其控制原理。
干燥器的控制方案
裂解气液相干燥器VB321共有两台干燥器VB321A和VB321B，其作用是用于从裂解气中脱除水分。必须有一台干燥器处于干燥裂解气凝液的操作状态，而另一台处于再生或备用状态。
结构图
干燥器的操作模式
HS23002：DCS转换开关，共有三个位置。位置1：干燥器A操作而干燥器B再生或备用；位置2：干燥器A和干燥器B同时操作；位置3：干燥器A再生或备用而干燥器B操作。
HS23003：DCS转换开关，有两个位置AUTO和MANUAL。AUTO模式：HS23002所选的动作将自动完成。在操作人员启动启动按钮后，所有再生步骤（排液、泄压、再充压、加热、冷却、充压和使用干燥器置于“备用”状态等）均将自动完成，将不能通过按钮开/关各个阀门。
MANUAL模式：操作人员在DCS上通过转换开关HS23002和开关阀的按钮来手动完成全部顺序操作。此时启动按钮不起作用，任何阀门实现手动操作的前提是要将HS23002置于正确的位置。
整个设计的操作基本功能
对于每个干燥器来说，在画面上应该出现如下指示：在自动模式下：“再生正在进行”、每一步的“步骤正在进行”、“再生循环完成”。如果某一个步骤在给定时间内无法完成或者某一个阀没有动作在系统中将引发顺控故障报警。在自动和手动两个模式中：每个干燥器的“在线”、“离线”和“备用”、每个阀的“开”和“关”、每个“步骤完成”均有显示。
无论自动模式还是手动模式，只有在确认前一部已经完成的情况下，才允许进行下一步操作。确认方法包括阀的限位开关，工艺参数的测量值，以及定时器的时间。
在自动模式下，如果任何一个步骤发生故障，自动程序将会选择保持现状。但是已经完成的步骤将会被记录并显示下来。操作人员需要将HS23003设置为手动位置，并根据发生的问题手动解决。当该步骤完成时，操作人员可根据需要手动完成剩余的步骤，也可将开关切换到自动模式下自动完成剩余步骤。
干燥器的控制步骤
第一步：将VB321B投入，使A、B两台干燥器同时在线。
HS23002切换到2位置；
将手动和自动切换开关HS23003切换至自动；
按下顺控启动按钮HB23012，VB321B裂解气凝液入口阀打开；
VB321B裂解气凝液入口旁路充液阀关闭。
第二步：将VB321A切换到再生状态。
将HS23003切换到手动；
将HS23002切换到3位置；
将HS23003切换至自动位置；
按下顺控启动按钮，VB321A裂解气凝液入口主切断阀和裂解气凝液出口阀关闭VB321A切断完成；
VB321A充压阀“逐渐”打开，然后VB321A排液阀打开，当VB321A的液位LI23050A的测量值达到设定值后，计时10min，然后关闭VB321A充压阀和排液阀。
第三步：泄压。
令VB321A泄压阀全开，然后“逐渐”打开VB321A排液阀；
当PI23081A测量值达到0.5MPa，令VB321A泄压阀泄压阀全关。
第四步：用再生气充压。
保持再生气温度调节阀关闭，令VB321A再生气入口切断阀打开，同时再生气流量调节阀逐渐从0开至20%；
在”第四步”中，只要VB321A入口PI23081A达到0.38MPa时立即关闭再生气入口切断阀。
第五步：冷吹扫和冷再生。
再生气流量控制转为自动，设定流量为4800kg/h，VB321A再生气入口切断阀和吹气去TB210切断阀打开，冷吹扫1h；
关闭VB321A吹扫气去TB210切断阀，再将VB321A再生气出口切断阀打开，维持4800kg/h流量下冷再生1h。
第六步：热再生。
当冷再生时间结束，将再生气温度控制器转为自动，使其设定值逐渐升高，使再生气以20℃/h的速度升温；
热再生气4800kg/h的流量。
第七步：热再生的保持。
当反应器出口温度TI23055A的测量值达到215℃时计时器开始计时；
计时器计时2h。
第八步：冷却。
令再生气温度控制器的设定值以40℃/h的速度降至40℃；
再生器温度控制器TIC23006转为手动，并关闭温度调节阀，维持冷再生气4800kg/h继续吹扫。
第九步：再生结束。
当TI23055A的测量值达到40℃时，再生气流量控制器转为手动，并关闭再生气流量调节阀FV23028；
令再生气入口切断阀和再生气出口切断阀关闭。
第十步：充压、充液、将VB321A转入备用。
令VB321A充压阀全开；
当PI23081测量值达到1.7MPa时，令VB321A充压阀关闭；
令VB321A裂解气凝液入口旁路充液阀和罐顶排气阀同时打开；
当LI23049A测量值达到高液位之后，令VB321A罐顶排气阀同时打开，VB321A进入备用状态。
此时干燥器A向B切换结束，之后进行干燥器B向A切换，从而达到两台干燥器之间的互相切换。
干燥器顺控程序的实现
顺控程序的选用
裂解装置所使用的DCS是HONEYWELL的TPS，裂解气压缩机和三元制冷压缩机部分选用的是TRICON公司的TS3000和BENTLY的3500系列。ESD部分选用的是HIMA。为了使整个程序持续安全的进行而且便于修改，又不能影响正常生产的进行。干燥器的逻辑控制部分直接在TPS上的逻辑点（LogicPoint点）实现，VB321A/B干燥器顺控部分的实现是用HONEYWELL的CL程序实现。CL程序是一种建立在过程模件点（ProcessModulePoint）的APM控制语言,常常需要用户利用程序的灵活性，以实现连续、批量或混合操作。一个APM可以处理多于5 000CL/APM语句，语句的容量取决于组态的情况。使用操作站，各个程序可以很容易地进行编辑和存储，而不影响调节控制、逻辑块以及其它用户子程序。所有的过程模件中的程序可以共享系统的公共数据库，通过数据库进行通信。这个数据库可以驻存模拟输入输出、数字输入输出、逻辑块状态、报警状态以及故障状态、数值变量和标志。还可以访问UCN系统数据库中的所有信息。能支持操作员的信息通信并有多级的异常状况处理能力。过程模件点可以很好地适应于执行批量过程控制功能。强有力的多级异常处理能力接受用户规定的条件，如触发及保持、停车、紧急停车顺序。
上位显示功能
裂解装置的上位显示和工艺操作画面是用HONEYWELL的DISPLAYBUILD编制。为了方便工艺操作干燥器顺控的上位显示部分是在DISPLAYBUILD上增加了顺控监视画面，在画面上实现相应的操作，并用CASE语句限制了几种使用权限，并用条件语句在AUTO状态下画面上一些调节阀的SELECT属性取消以限制画面在AUTO状态下的操作权限，防止误操作。
结语
在调试阶段，除程序部分在外专的建议下对部分判断语句的位置做了少量修改外一切比较顺利，在现场设备上由于部分调节阀的阀位反馈开关安装问题导致阀位反馈信号无法返回中央控制室，程序中断为手动控制，经维修后正常。目前乙烯装置从2006年9月27日开车算起已经连续生产9个多月，为我国乙烯生产行业跨出领先一步。
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(7/20/2008) |
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