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摘要：文中介紹了液化氣分離裝置的工藝過程及控制原理；同時(shí)介紹了HOLLiAS-MACS系統(tǒng)的特點(diǎn)，組態(tài)步驟及應(yīng)用中遇到的問題及解決方法。
關(guān)鍵詞：液化氣分離；丙烯；DCS；組態(tài)

Abstract：The process characteristic and control schemes of LPG separation plant are introduced.It also describes the characteristic, trouble case and solution of HOLLiAS-MACS.
Key words：LPG separation; propylene; DCS; configration

1  前言

    HOLLiAS-MACS系統(tǒng)是天津中油大港石化公司使用的繼HS2000系統(tǒng)后第二套北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司的DCS系統(tǒng)。HOLLiAS-MACS系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上較上一代產(chǎn)品有質(zhì)的變化。采用了Profibus-DP現(xiàn)場總線，作為I/O模塊或其他智能現(xiàn)場設(shè)備與主控單元的通信網(wǎng)絡(luò)，真正做到了“危險(xiǎn)分散，控制分散，集中監(jiān)控”；采用了“域”的概念，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為若干個(gè)功能完整、相對(duì)獨(dú)立、又能共享管理和操作數(shù)據(jù)的分系統(tǒng)。具有開放的體系結(jié)構(gòu)，可以提供多層的開放數(shù)據(jù)接口；靈活方便的組態(tài)軟件；強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力；系統(tǒng)的冗余、容錯(cuò)、自診斷功能使系統(tǒng)具有極高的可靠性。具有 Web Server 功能的控制系統(tǒng)可提供 INTERNET 訪問、 遠(yuǎn)程瀏覽工廠生產(chǎn)過程、遠(yuǎn)程生產(chǎn)報(bào)警和遠(yuǎn)程故障診斷。

2  工藝過程簡介

    現(xiàn)代石化工業(yè)發(fā)展推動(dòng)了丙烯需求的不斷增長，近年其增長幅度甚至超過了乙烯需求的增速。該公司液化氣分離裝置年處理20萬噸液化氣，年連續(xù)操作8 400小時(shí)，裝置年運(yùn)轉(zhuǎn)率95.89%，采用一條線連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)副產(chǎn)貧丙烯液化石油氣產(chǎn)品。裝置采用蒸餾方法將原料液化石油氣進(jìn)行分離，采用了首創(chuàng)的先脫乙烷的二塔流程，在丙烯精餾塔中實(shí)現(xiàn)丙烯與丙烷及以上餾分的分離。原料液化石油氣經(jīng)脫乙烷、脫丙烷及以上餾分后得到丙烯產(chǎn)品。乙烷及乙烯和丙烷及以上餾分混合后，得到貧丙烯液化石油氣副產(chǎn)品。

3  系統(tǒng)概述

    整個(gè)系統(tǒng)包括I/O總點(diǎn)數(shù)為94點(diǎn)，其中模擬輸入61點(diǎn)，模擬輸出16點(diǎn)，數(shù)字輸入8點(diǎn)，數(shù)字輸出9點(diǎn)。HOLLiAS-MACS控制系統(tǒng)基本配置為：1臺(tái)I/O控制站、2臺(tái)操作員站（其中1臺(tái)兼工程師站）、25個(gè)I/O模塊。
    ?  I/O控制站由主控單元、智能I/O單元、電源單元和專用機(jī)柜四部分組成，完成現(xiàn)場信號(hào)采集、工程單位變換、通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到操作員。
    ?  操作員站是最重要的人機(jī)交互界面，由高檔工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、專用工業(yè)鍵盤組成。進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)視和管理。
    ?  HOLLiAS-MACS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由上至下分為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)層次，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制站與系統(tǒng)操作員站的互連，控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場控制站與智能I/O單元的通訊。

4  工藝流程簡述

    (1)  脫乙烷工序
    首先，經(jīng)流調(diào)節(jié)以使流量穩(wěn)定在2 378kg/h左右，原料液化石油氣進(jìn)入脫乙烷塔(C-101)。塔釜再沸量通過調(diào)節(jié)進(jìn)C-101塔塔底再沸器(E-101)的低壓蒸汽流量來控制，而低壓蒸汽流量通過脫乙烷塔的敏感溫度控制。塔頂氣體離開脫乙烷塔進(jìn)入C-101的塔塔頂冷凝器(E-102)，用冷卻水冷卻。冷卻到41的塔頂回流泵(P-101)加壓，回流至脫乙烷塔。未冷凝氣體進(jìn)入回流罐D(zhuǎn)-101出口冷凝器(E-103)，經(jīng)循環(huán)冷卻水冷卻，冷凝液流回D-101，不凝的氣體通過壓力控制閥后與貧丙烯液化石油氣混合。
    (2)  丙烯精餾工序
    來自脫乙烷塔的液化石油氣進(jìn)入1#丙烯精餾塔(C-102)中部。塔釜再沸量通過調(diào)節(jié)進(jìn)C-102塔塔底再沸器(E-104)的低壓蒸汽流量來控制，而低壓蒸汽流量通過1#丙烯精餾塔的敏感溫度控制。塔頂氣體物料離開1#丙烯精餾塔進(jìn)入2#丙烯精餾塔(C-103)底部。1#丙烯精餾塔塔底物料通過液位調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入產(chǎn)品LPG冷卻器(E-108)，利用循環(huán)冷卻水冷卻到40與D-101罐出口冷凝器不凝氣混合后作為LPG產(chǎn)品送到原液化氣罐區(qū)的產(chǎn)品液化氣球罐中。2#丙烯精餾塔底部物料通過C-103塔塔底泵(P-105)加壓后，作為回流進(jìn)入1#丙烯精餾塔上部。塔頂氣體離開2#丙烯精餾塔進(jìn)入C-103塔塔頂冷凝器(E-105)，用冷卻水冷卻。冷卻到44的塔頂冷凝液，進(jìn)入C-103塔塔頂回流罐(D-102)。液體通過C-103塔塔頂回流泵(P-103)加壓，全部返回至2#丙烯精餾塔。丙烯產(chǎn)品從2#丙烯精餾塔上部側(cè)線抽出，在丙烯產(chǎn)品冷卻器(E-106)中，利用循環(huán)冷卻水將丙烯產(chǎn)品冷卻到40后，通過管道送到丙烯罐區(qū)的丙烯球罐。

圖1  工藝流程圖

5  主要控制方案

5.1  脫乙烷塔、1#丙烯精餾塔壓力聯(lián)鎖保護(hù)
    塔釜再沸量通過調(diào)節(jié)進(jìn)C-101塔塔底再沸器(E-101)的低壓蒸汽流量來控制，當(dāng)脫乙烷塔底PIA102壓力超過正常操作壓力2.9MPa時(shí)，PIA102報(bào)警顯示框變紅，超過3.1MPa觸發(fā)高高報(bào)警顯示變紅并閃爍，提醒操作人員注意，當(dāng)壓力超過3.3MPa時(shí)通過DO點(diǎn)觸發(fā)FVS101電磁閥切斷進(jìn)C-101塔塔底再沸器(E-101)的低壓蒸汽的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣源，強(qiáng)制切斷低壓蒸汽控制C-101塔釜再沸量，保證裝置的安全。為了使控制可靠，選擇了ConMaker 軟件ST結(jié)構(gòu)化文本語言編寫控制條件，使控制條件在FM811控制站內(nèi)運(yùn)行。1#丙烯精餾塔壓力聯(lián)鎖保護(hù)方案同上。

圖2  壓力聯(lián)鎖保護(hù)

5.2  串級(jí)控制
    脫乙烷塔、1#丙烯精餾塔的塔釜再沸量、LPG流量記錄控制、塔頂回流流量記錄控制、塔釜液位指示控制、2#丙烯精餾塔塔頂回流流量控制、D-101、D-102液位控制等都采用串級(jí)調(diào)節(jié)，保證了乙烯裝置的平衡運(yùn)行。

6  組態(tài)步驟 

    HOLLiAS-MACS系統(tǒng)組態(tài)軟件分為：
    ?  ConMaker 控制器軟件
    負(fù)責(zé)系統(tǒng)控制站的運(yùn)行與維護(hù)；
    ?  FacView 人機(jī)界面軟件
    負(fù)責(zé)系統(tǒng)的在線監(jiān)視、操作、控制、調(diào)試、維護(hù)；
    組態(tài)軟件平臺(tái)為中文WinNT 4.0。
    (1)  前期準(zhǔn)備工作
    確定系統(tǒng)硬件配置、數(shù)據(jù)點(diǎn)清單、控制運(yùn)算方案；詳細(xì)的整體規(guī)劃，將為組態(tài)工作節(jié)省了大量的時(shí)間。
    (2)  控制器組態(tài)
    HOLLiAS-MACS系統(tǒng)在算法組態(tài)方面提供了多種途徑；能滿足復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。ConMaker 軟件具有六種控制編程語言：① 結(jié)構(gòu)化文本語言；② 指令表語言；③ 順序流程；④ 梯形圖；⑤ 功能塊圖；⑥ 連續(xù)功能圖。
    ?  執(zhí)行ConMaker建立相應(yīng)工程，定義工程名，設(shè)定工程屬性。定義系統(tǒng)硬件配置及相應(yīng)屬性。
    ?  按照模板格式用OFFICE-EXECEL編寫數(shù)據(jù)點(diǎn)，用導(dǎo)入工具M(jìn)acsdbload生成相關(guān)數(shù)據(jù)庫，啟動(dòng)ConMaker, 選擇ConMaker的菜單項(xiàng)：“工程”（或“project”）|“導(dǎo)入…”（或“Import…”）。
    ?  組態(tài)控制算法。首先定義相關(guān)局部變量和全局變量，選擇相應(yīng)的算法組態(tài)工具編制控制運(yùn)算程序。
    ?  編譯工程，下裝控制站。
    (3)  上位機(jī)組態(tài)
    ?  配置Facview軟件；
    ?  添加數(shù)據(jù)庫點(diǎn)；
    ?  建立圖形、報(bào)表及軟硬點(diǎn)報(bào)警組態(tài)項(xiàng)目；
    ?  編譯下裝。

7  總結(jié)

    HOLLiAS-MACS系統(tǒng)具有開放的體系結(jié)構(gòu)，可以提供多層的開放數(shù)據(jù)接口；支持多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)未來的擴(kuò)展需要；系統(tǒng)具備強(qiáng)大的處理功能，并提供了方便的組態(tài)復(fù)雜控制系統(tǒng)的能力；系統(tǒng)冗余、容錯(cuò)、自診斷能力較強(qiáng)，可靠性高。技術(shù)支持能力強(qiáng)大，售后服務(wù)及時(shí)。在經(jīng)濟(jì)效益上，比同類型產(chǎn)品價(jià)格少，備品備件有保障。2003年7月液化氣分離裝置正式投運(yùn)以來，系統(tǒng)一直安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，界面友好，操作方便，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了整體控制、操作管理水平，為裝置的長期可靠運(yùn)行提供了有力保障。