1 引言
随着汽油质量的升级,对汽油组分提出了更高的要求。重整汽油高辛烷值、低烯烃、几乎无硫是理想的汽油调和组分,因此催化重整汽油在清洁汽油生产中具有十分重要的地位及作用。各石化企业连续重整装置的相继建成、投产,装置的安、稳、优长周期运行对仪表设备、系统提出了更高的要求。在连续重整装置中有较多的设备配套独立的控制系统,在设备的安装、后期维护及备品备件上都将投入很大的人力、物力、财力,因此将部分设备的控制功能转移至DCS中完成将是一种安全、可靠的选择。
中石化荆门分公司60万吨/年连续重整装置于2011年12月建成并投产一次成功。该装置催化剂再生系统引用美国的UOP(美国环球油品公司)专利技术。催化剂粉尘收集器采用珠海德特空气净化设备有限公司的产品,设备型号为LN13-2363。该粉尘收集器是用来回收连续重整装置含铂催化剂因在反应器、再生器提升器、下降管运动过程中产生的粉尘。设备生产厂家控制方案是在现场配置一套独立的PLC控制系统,系统控制柜将安装在装置现场,需要提供电源、通讯电缆等。通过对控制功能的理解,我方在设备技术协议时取消了配套的PLC控制器,将反吹顺控程序逻辑在DCS中实现。
2 流程简述
LN13粉尘收集系统由粉尘收集器和粉尘料斗组成,为平衡反吹N2压力,特设置N2入口反吹缓冲罐一台。粉尘收集器由滤芯与上部4个脉冲式反吹阀(V1-V4)组成。
在粉尘收集器投运后,含有粉尘的N2通过过滤组件,滤芯将粉尘阻隔,N2由滤芯上部排出。随着滤芯上截留的粉尘增多,滤饼的厚度越来越厚,进、出口总管之间的差压逐渐增大,当此差压达到某一设定值时,反吹顺控程序启动电磁阀进行反吹,粉尘收集器进入反吹工作状态。反吹高压N2将附在滤芯外表面的滤饼吹落,粉尘掉入下部的粉尘料斗内。各组滤芯按程序逐一反吹完毕后,差压恢复到初始值,系统转入正常工作状态,等待下一次反吹信号。
3 反吹顺控程序功能
粉尘收集器主要仪表设备有:4台脉冲式反吹电磁阀,1台差压变送器。通过DCS顺控逻辑程序可实现以下控制功能:差压超限自动反吹、定时周期反吹、手动单次反吹。三种功能平行独立,任一条件满足,就执行系统反吹,具有灵活的可操作性并最大限度保护滤芯。
3.1 参数设定
粉尘收集器可以设置1个差压报警值和3个时间常数:
差压报警值:1.24kPa(建议设定值)
周期反吹时间T1:120分钟,时基为分钟(建议设定值)
阀门反吹间隔时间T2:120秒,时基为秒(建议设定值)
阀门脉冲宽度T3:2秒,时基为秒(建议设定值)
周期反吹时间可根据装置开工阶段和工艺操作条件,参考差压测量值的大小设定。一般装置开工初期或条件比较苛刻时,粉尘量较大,过滤差压上升较快,可减小周期反吹时间,一般设置为30-120分钟,但反吹频率过快将使反吹高压氮气消耗量过大,对工艺装置造成较大扰动。
阀门反吹间隔时间须设置＞90秒,以使每次反吹均在前次反吹对系统的压力扰动消失后进行,避免因间隔时间过短,扰动叠加造成压力反弹,触发差压超限自动反吹,重复多次反吹。
阀门脉冲宽度可根据过滤表面速度和反吹压力来选择,反吹时间长,喷入的气量多,清灰效果愈好,但时间过大也会导致氮气消耗量及压力波动,一般设置1-4秒。
3.2 差压超限自动反吹
在程序处于运行状态下,只要差压值≥差压报警设定值,反吹控制将自动启动“差压”模式,完成一个反吹周期。如反吹后压差仍未降至报警设定值以下,将再次启动反吹,直至差压值＜差压报警设定值。差压报警设定值再线可调。
3.3 定时周期反吹
当操作人员在DCS画面上选择“周期”模式后,顺控程序将按周期反吹时间的设定执行循环操作。当4路反吹阀顺序反吹操作结束且延迟T2时间后,如果差压值≥差压报警设定值则自动设置为“差压”模式且立即执行反吹操作。
3.4 手动单次反吹
当操作人员在DCS画面上选择“手动”模式后,顺控程序将执行单周期4路反吹阀的顺序反吹操作。反吹结束后将自动反回到差压超限自动反吹模式。
4 反吹顺控程序逻辑方框图(图1)
5 反吹顺控程序逻辑功能在DCS上的组态
5.1 粉尘收集器与DCS间的仪表信号
一个模拟输入信号:用于粉尘收集器差压显示
四个数字输出信号:用于4台脉冲式反吹电磁
5.2 DCS画面上的组态
在DCS画面上要实现如下功能:
三个功能选择按钮:“周期”模式;“手动”模式;“差压”模式
三个计时器输入接口:周期反吹时间T1;阀门反吹间隔时间T2;阀门脉冲宽度T3
一个差压报警值设置接口:差压报警设定值
5.3 顺序控制逻辑在DCS上的组态
DCS以横河CS3000系统为例,顺控逻辑用了如下控制块:
TM计时块三个,分别用于T1、T2、T3的计时
CALCU计算块一个,用于操作画面输入计时值及报警设定值与逻辑块ST16的接口
ST16顺控逻辑块一个,用于顺控逻辑编程
%SW内部开关变量三个,分别用于三种操作模式变量赋值
6 结束语
对装置现场多套小型的控制系统整合到统一的控制平台,减少投资成本,提高操作维护的便捷及提高系统的稳定性,是项目设计人员、业主、成套商在项目准备时期应探讨的问题[9]。通过对上述粉尘收集器设备的投用,其功能均完全满足工艺及设备的要求。实际应用表明,该方式通用并可行,能够为新建装置及旧装置改造中控制系统方案选择提供一定的借鉴。
参考文献:
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作者简介:阳子建(1975-),男,工程师,主要从事生产装置仪表设备及控制系统维护的工作。