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謝志玲，花茂全，牟建宏，李文波
1 概述
在石油加工工業(yè)中，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)組是裝置設(shè)備的重要組成部分，如催化裂化裝置的主風(fēng)機(jī)、氣壓機(jī)組、煙氣輪機(jī)及汽輪機(jī)組等。這些機(jī)組功率大，運(yùn)行條件苛刻，控制系統(tǒng)復(fù)雜，是化工生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備。因此，對這些設(shè)備在突發(fā)事故中的保護(hù)是至關(guān)重要的。現(xiàn)在各大石油化工企業(yè)普遍采用的是專用ESD緊急停車系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高（上百萬元）。針對上述情況，沈陽石蠟化工有限公司80x104 t/a 重油催化裂化氣壓機(jī)組的聯(lián)鎖-自保系統(tǒng)采用了PLC 進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建，其在隨后的生產(chǎn)過程中表現(xiàn)穩(wěn)定，動(dòng)作可靠，多次在事故狀態(tài)下對機(jī)組及生產(chǎn)裝置實(shí)行了自我保護(hù)，杜絕了惡性事故的擴(kuò)大和蔓延，取得了顯著的效果。
2 工藝設(shè)備及主要聯(lián)鎖參數(shù)
在催化裂化裝置中，從沉降器出來的油氣經(jīng)分餾塔分餾后得到粗汽油、柴油和富氣，富氣從分餾塔頂出來經(jīng)氣壓機(jī)壓縮后送到穩(wěn)定塔，與粗汽油在穩(wěn)定塔內(nèi)充分互溶，得到穩(wěn)定汽油。在這部分流程中，氣壓機(jī)是最關(guān)鍵的設(shè)備，它的運(yùn)行是否平穩(wěn)直接影響著整個(gè)流程。如果氣壓機(jī)受到損壞，會(huì)對單位的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生極大的影響。因此，對氣壓機(jī)組的保護(hù)是至關(guān)重要的。該廠80x104 t/a重油催化裂化氣壓機(jī)組采用的是電機(jī)-氣壓機(jī)-汽輪機(jī)三機(jī)組，在裝置開工時(shí)采用汽輪機(jī)啟動(dòng)機(jī)組，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速（6000轉(zhuǎn)）后開啟電動(dòng)機(jī)，采用雙動(dòng)力三機(jī)組的形式，主要是為了增加機(jī)組運(yùn)行的可靠性。機(jī)組的主要聯(lián)鎖參數(shù)包括氣壓機(jī)軸位移超標(biāo)停車、汽輪機(jī)軸位移超標(biāo)停車、潤滑油壓力低停車、密封油壓力低停車、汽輪機(jī)入口蒸汽流量低停車、汽輪機(jī)背壓低停車、機(jī)組轉(zhuǎn)速超標(biāo)停車、手動(dòng)緊急停車、供電跳閘停車等，這些量都是開關(guān)量輸入，其中任意一項(xiàng)或多項(xiàng)出現(xiàn)，都要求PLC能迅速切斷汽輪機(jī)入口蒸汽速關(guān)閥和電機(jī)電源，同時(shí)關(guān)閉氣壓機(jī)入口閥，打開放火炬閥，以保證氣壓機(jī)及裝置的安全。
3 方案的確定
自保-聯(lián)鎖系統(tǒng)是指將影響裝置安全和設(shè)備安全的重要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、溫度等引入ESD（緊急停車系統(tǒng)）系統(tǒng)，由ESD監(jiān)測，并以顯著的聲光形式進(jìn)行報(bào)警，達(dá)到聯(lián)鎖條件時(shí)自動(dòng)實(shí)行聯(lián)鎖保護(hù)，保障設(shè)備和裝置的安全，并打印出故障原因及時(shí)間，以利于事故分析。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品在功能和性能指標(biāo)上都得到了極大地豐富和完善，并以質(zhì)優(yōu)價(jià)廉受到用戶的歡迎。因此，從滿足工藝生產(chǎn)需求出發(fā)，考慮到安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性等因素，采用了OMRON公司生產(chǎn)的CPM2AH ?0CDR-A型PLC，并選用了OMRON公司的CX-Programmer軟件。
4 系統(tǒng)構(gòu)成
4.1 硬件構(gòu)成（如圖1所示）
其中CPM2AH自帶I/O接口，可以接36點(diǎn)輸入，24點(diǎn)輸出，輸出形式是繼電器，并且通過RS232C串口與PC機(jī)1通訊。PC機(jī)1位于氣壓機(jī)控制室內(nèi)，使用的是Windows2000操作系統(tǒng)，通過CX-Programmer軟件與PLC通訊，實(shí)現(xiàn)組態(tài)、監(jiān)控及事故記錄功能。由于我廠采用分散控制、集中管理，因此要求在主控室也可以直接看到氣壓機(jī)的自保聯(lián)鎖狀態(tài)。因此，利用微軟的Windows2000的終端服務(wù)功能，在主控室設(shè)置了PC機(jī)2，將氣壓機(jī)控制室內(nèi)的PC機(jī)1作為終端服務(wù)端，主控室內(nèi)的PC機(jī)2作為終端客戶端，兩臺PC機(jī)因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn)，采取光纖以太網(wǎng)連接，在主控室內(nèi)的PC機(jī)2上，可通過終端服務(wù)功能運(yùn)行位于氣壓機(jī)控制室內(nèi)PC機(jī)1上的CX-Programmer軟件，對PLC進(jìn)行監(jiān)控及各種操作。輸入、輸出定義見下表：
4.2 軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)工藝要求，自保聯(lián)鎖的邏輯圖如下：
其中，潤滑油壓力及密封油壓力低停車采取三取二邏輯，汽輪機(jī)入口蒸汽流量及汽輪機(jī)背壓采取二取二邏輯，以減少由于現(xiàn)場儀表失靈造成的自保誤動(dòng)情況。為滿足不同的工況需要，特別設(shè)置了手動(dòng)緊急停車按鈕，放在操作臺的隱蔽位置，供工藝人員使用。每一項(xiàng)自保條件動(dòng)作，PC機(jī)都會(huì)按時(shí)間順序記錄下來，供事后分析。PLC系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是依據(jù)上述邏輯關(guān)系，以梯形圖方式編寫后寫入PLC中。在PC機(jī)中，可實(shí)現(xiàn)在線組態(tài)、監(jiān)控，對輸入、輸出點(diǎn)可以強(qiáng)制狀態(tài)，以滿足調(diào)試、維護(hù)需要。
5 結(jié)語
本系統(tǒng)投入生產(chǎn)后，運(yùn)行良好，可靠性高，而且程序簡潔，維護(hù)方便，保證了裝置的長周期運(yùn)行，為工廠取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，將在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中，逐步考慮采用雙PLC或三PLC冗余的方案，以達(dá)到更高的可靠性。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號