（青海格爾木煉油廠(chǎng)機動(dòng)設備科，甘肅 慶陽(yáng) 816000）朱 紅
                              

    朱紅（1975-）女，甘肅慶陽(yáng)人，助理工程師，現就職于青海格爾木煉油廠(chǎng)機動(dòng)設備科。

    摘要：本文介紹了TRICONEX的TS3000機組控制系統在格爾木煉油廠(chǎng)催化裝置四機組的應用，重點(diǎn)介紹用TRICONEX的TS3000控制系統代替原來(lái)的SIMATIC S5 PLC 的優(yōu)點(diǎn)和系統的可靠性、可用性和靈活性。最后闡述了該系統在格爾木煉油廠(chǎng)的長(cháng)周期運行以及創(chuàng )造的經(jīng)濟效益。

    關(guān)鍵詞：聯(lián)鎖保護；調速控制；超速保護；信息監控；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(chǎng)催化裝置是在1993年正式投產(chǎn)，已運行多年。

    該裝置的機組主要有：發(fā)電機/電動(dòng)機—蒸汽透平—主風(fēng)機—煙機四機組：一臺電機驅動(dòng)的備用風(fēng)機；三臺電機驅動(dòng)的增壓機；一臺蒸汽透平驅動(dòng)的氣壓機，控制系統為老式的分散控制系統。具體如下：

    單PLC實(shí)現機組（包括主風(fēng)機、備用風(fēng)機、增壓機及氣壓機）的聯(lián)鎖保護（ESD）；

    日本富士的架裝調節器完成防喘振控制；室內手操器輸出至現場(chǎng)機械式液壓調速機構實(shí)現調速功能；

    本特利3300監控組軸振動(dòng)、位移；

    普通的架裝調節器實(shí)現機組過(guò)程參數（如溫度、流量、壓力等）的監控；

    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、復雜，采用多種控制器分別監控，不利于綜合控制和集中管理，防喘振和調速功能的實(shí)現方式落后，且現場(chǎng)控制器及設備由于投用時(shí)間較長(cháng)，老化嚴重，易發(fā)生裝置的誤報警及誤停車(chē)，已不適應目前大規模生產(chǎn)的要求。另外，由于原系統只有幾臺記錄儀，沒(méi)有SOE功能，在發(fā)生事故時(shí)很難查找其真正原因。同時(shí)，本催化裝置的反—再聯(lián)鎖ESD用單PLC實(shí)現，沒(méi)有T V的SIL3級認證和SOE功能，存在安全隱患。

                    
                                  圖1  主風(fēng)機控制室現狀

                    
                            圖2  四機組的現場(chǎng)透平機械式液壓調速機構

    為了長(cháng)周期運行和對機組各個(gè)性能進(jìn)行一個(gè)全面的監控、控制和自動(dòng)保護，該廠(chǎng)選用TRICONEX的TS3000機組綜合控制系統來(lái)實(shí)現對原有機組SIMATIC S5 PLC系統和裝置ESD進(jìn)行全面改造和升級，改造后的系統涵蓋原系統所有控制，并且極大的提高了裝置的自控水平。四機組控制室設立主機架和一個(gè)遠程機架，氣壓機控制室設立遠程機架和一個(gè)擴展機架，催化反—再聯(lián)鎖ESD設立一個(gè)獨立的機架，遠程機架之間通過(guò)三重化的遠程光纖傳遞數據。在硬件上設立單獨的I/O卡件，軟件上設立單獨的程序塊獨立運行。保證了系統的各個(gè)機組控制的獨立性。

    2 TS3000系統的主要優(yōu)點(diǎn)

                 
                                 圖3  改造后系統界面圖

    2.1 功能強大的軟硬件服務(wù)

    TS3000系統硬件基于三重冗余容錯的TRICON V9系統，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、調速功能控制在內的調節功能集成于一個(gè)系統平臺上完成，實(shí)現了控制系統的高度可靠性、集成性及完整性。系統的安全等級可以達到T V的AK6級要求。

    TS3000系統專(zhuān)用的Tristation1131編程軟件包將安裝在Win2000操作系統下，用來(lái)實(shí)現系統組態(tài)、應用編程、程序離線(xiàn)模擬、程序下裝、在線(xiàn)修改、在線(xiàn)下裝及系統維護等功能。提供包括功能塊圖、梯形圖、結構化文本等編程語(yǔ)言，包含多種現成的邏輯塊、控制塊，并可根據自身控制要求創(chuàng )建特定功能塊，為編程提供了極大的方便。

    監控軟件選用Wonderware公司的Intouch8.0軟件，其系統平臺基于WIN 2000操作系統，可以提供良好的中文人機界面。該軟件通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò )及通訊卡與下層控制器保持通訊，確保數據的及時(shí)刷新；通過(guò)此軟件能夠實(shí)現繪制流程圖形及報警顯示、記錄過(guò)程報警、記錄歷史數據及歷史趨勢、完成過(guò)程操作等功能,并能夠直觀(guān)動(dòng)態(tài)地顯示當前壓縮機的工作點(diǎn)，從而更好地實(shí)現操作人員監控和操作。

    2.2 高性能、高可靠的聯(lián)鎖保護

    主要有以下聯(lián)鎖保護

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

    （2）備用主風(fēng)機組和增壓機組的ESD系統；

    （3）富氣壓縮機組(汽輪機—壓縮機) ESD系統；

    （4）汽輪機、煙機的調速和超速保護系統；

    （5）四機組的防喘振控制系統；

    （6）富氣壓縮機、備用主風(fēng)機的防喘振控制系統；

    （7）其它參數（如主風(fēng)機流量、負荷、壓力、溫度、振動(dòng)及位移等）的監控；

    （8）催化裝置的反—再聯(lián)鎖自保系統（ESD）。

    2.2.1 機組的聯(lián)鎖保護及邏輯功能

    來(lái)自現場(chǎng)的各類(lèi)過(guò)程輸入和輸出信號經(jīng)過(guò)相應的端子板、I/O卡件與TS3000系統連接，通過(guò)主處理器內部的用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現機組的聯(lián)鎖停機邏輯和開(kāi)機啟動(dòng)順序控制等。即，采用三重冗余容錯的控制系統替代了原有的PLC系統，在極大地提高系統可靠性、可用性和靈活性的同時(shí)，給操作工提供了一個(gè)非常直觀(guān)的邏輯關(guān)系圖，這一點(diǎn)不管是儀表維護工或者是操作工都不會(huì )在聯(lián)鎖投用的時(shí)候犯錯誤使得裝置非正常自保。

    2.2.2 汽輪機、煙機的調速控制和超速保護

    TRICONEX根據汽輪機主機廠(chǎng)的起機曲線(xiàn)編制自動(dòng)或半自動(dòng)起機程序。在通常應用中，機組的速度控制可以有多種運行方式，包括停機、啟動(dòng)、暖機、加速、運行等。在自動(dòng)起機模式下，根據起機曲線(xiàn)的升速率，蒸汽透平將自動(dòng)從零轉速升到最小轉速或額定轉速。另外，還將組態(tài)迅速越過(guò)臨界轉速的控制。在半自動(dòng)起機模式下，操作員可在從零轉速到最小轉速之間的任何轉速下停留。一旦達到最小轉速，操作員可將轉速進(jìn)一步提高到工作轉速。同時(shí)，汽輪機、煙機的超速保護可以在控制系統內部通過(guò)三取二算法對機組進(jìn)行超速保護。操作工在清晰而直觀(guān)的流程圖中，能夠得心應手一步一步進(jìn)行操作，簡(jiǎn)單易學(xué)，真正實(shí)現自動(dòng)控制和聯(lián)鎖保護功能。

    2.2.3 壓縮機、備用風(fēng)機及氣壓機的防喘控制

    壓縮機、備用風(fēng)機、增壓機和氣壓機的防喘控制依據機組的機械性能特性及喘振曲線(xiàn)，結合相關(guān)的理論計算公式來(lái)實(shí)現，具有直觀(guān)的人機界面和工作點(diǎn)狀態(tài)，從而使壓縮機工作于最佳工作點(diǎn)，完全替代防喘振調節器。機組投入運行后，TS3000系統根據壓縮機入口流量、入口壓力、出口壓力及相應的溫度，利用TRICONEX獨特的防喘振技術(shù)來(lái)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)行調節防喘振控制閥，實(shí)現提前保護，達到防喘振的目的。
               
                

    2.2.4 過(guò)程功能調節

    對于其它的各種流量、壓力、溫度、液位等過(guò)程調節，也通過(guò)TS3000內置的固有控制模塊或創(chuàng )建的特定控制算法來(lái)實(shí)現控制功能，替代原有調節器。畫(huà)面集中、調節簡(jiǎn)便、控制精度高，實(shí)現了優(yōu)化操作。

    2.2.5 催化裝置的聯(lián)鎖保護實(shí)現

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

    2.2.6 過(guò)程信息監控

    在聯(lián)合中心控制室中設置兩臺監控操作站，操作站通過(guò)冗余的以太網(wǎng)卡、冗余的鎧裝光纖與位于四機組機柜室內的主機架TS3000控制器通訊。所有操作站的系統軟件環(huán)境為中文Win2000平臺，通過(guò)用戶(hù)名和口令保護設置多個(gè)訪(fǎng)問(wèn)級別；在操作站上，實(shí)現工藝流程圖、動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)、報警日志、歷史趨勢等各項顯示，同時(shí)完成包括啟停機、手/自動(dòng)調節、負荷設定調整等在內的各項操作。另外，TS3000系統具有很強的通訊能力，可以實(shí)現與主裝置DCS的通訊，并在DCS上進(jìn)行相關(guān)數據顯示。

    2.2.7 編程及維護

    編程軟件Tristation1131也工作在Win2000環(huán)境下，完全符合國際IEC1131標準，人機界面友好，可以非常簡(jiǎn)便地對用戶(hù)的系統進(jìn)行設置，對具體的應用程序進(jìn)行編程、編譯、下裝和在線(xiàn)修改，可以對所編程序進(jìn)行離線(xiàn)模擬，可以對系統的軟件和硬件狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)診斷，可以根據實(shí)際需要對過(guò)程變量進(jìn)行強制等。

    2.2.8 事件記錄（SOE）

    系統內置的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(shí)的信息；對SOE的記錄和檢索功能將集成于工程師站內；采集的SOE數據可實(shí)時(shí)存貯在硬盤(pán)的歷史中，并可通過(guò)打印機打印出來(lái)。為事件的分析創(chuàng )造了非常好的證據。便于總結經(jīng)驗排除故障，盡快恢復操作。

    2.2.9 系統通訊能力

    系統可以根據需要提供包括以太網(wǎng)、MODBUS在內的多種通訊接口，實(shí)現與DCS系統、操作監控站、編程維護站、在線(xiàn)設備診斷系統等的通訊，為用戶(hù)的設備管理提供更大的便利。

    3 總結

    新的TS3000系統將傳統上需要多個(gè)分立儀表如防喘調節器、聯(lián)鎖自保單元、電子調速器、負荷調節器等實(shí)現的功能集成在一套可靠性極高的系統中完成；同時(shí)在減少器件間的連接和通信、減少故障發(fā)生幾率的同時(shí)，降低了長(cháng)周期運行成本，并提供了更加良好的操作監控界面。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(lái)主風(fēng)機和氣壓機改造擴能的系統擴展。

    升級改造能夠徹底消除系統隱患，確保系統操作靈活、控制可靠、長(cháng)周期安全、穩定運行，最大限度的為該廠(chǎng)催化裝置安、穩、長(cháng)、滿(mǎn)、優(yōu)運轉提供前提保障，使其為該廠(chǎng)的經(jīng)濟建設更好的服務(wù)。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2010年第五期