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作者：王馳（1988-），男，山東人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國(guó)石油大連石化分公司，從事儀表技術(shù)相關(guān)工作。

于淼謙（1989-），男，黑龍江人，助理工程師，本科，現(xiàn)就職于中國(guó)石油大連石化分公司，從事儀表技術(shù)相關(guān)工作。

李清源（1993-），男，遼寧人，助理工程師，本科，現(xiàn)就職于中國(guó)石油大連石化分公司，從事儀表維護(hù)相關(guān)工作。

摘要：文中簡(jiǎn)述了中國(guó)石油大連石化分公司360萬(wàn)噸/年加氫裂化裝置反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖的構(gòu)成和改造原因，探討了床層溫度聯(lián)鎖改造的重要性及必要性，介紹了改造過(guò)程及改造效果，通過(guò)聯(lián)鎖可靠性提升改造，有效減少聯(lián)鎖誤動(dòng)作發(fā)生，有效避免計(jì)劃外停車(chē)造成的經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)鍵詞：床層溫度；聯(lián)鎖；可靠性；誤動(dòng)作

Abstract: In this paper, the composition and revamping reasons of reactorbed temperature interlock in the 3.6 million tons/year hydrocrackingunit in Dalian Petrochemical Company of PetroChina has beensummarized. Not only the importance and necessity of bed temperatureinterlock transformation are discussed, but also the process and effectare introduced. Through the improvement of interlock reliability, theoccurrence of interlock misoperation is effectively reduced, and theeconomic loss caused by unplanned shutdown is effectively avoided.

Key words: Bed temperature; Interlock; Reliability; Misoperation

1、引言

中國(guó)石油大連石化分公司360萬(wàn)噸/年加氫裂化裝置現(xiàn)共有2臺(tái)反應(yīng)器同時(shí)在用，每臺(tái)反應(yīng)器均設(shè)有用于測(cè)量反應(yīng)器床層溫度的儀表和裝置緊急停車(chē)的單點(diǎn)聯(lián)鎖，以保證反應(yīng)安全可靠運(yùn)行。如果床層溫度聯(lián)鎖不可靠則會(huì)引起聯(lián)鎖誤動(dòng)作，造成裝置聯(lián)鎖停車(chē)，影響裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。

2、反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖構(gòu)成

360萬(wàn)噸/年加氫裂化裝置安全儀表系統(tǒng)由洛陽(yáng)石化工程公司設(shè)計(jì)，于2008年裝置投產(chǎn)時(shí)交付使用。安全儀表系統(tǒng)包括傳感器、邏輯運(yùn)算器和最終執(zhí)行元件，即檢測(cè)單元、控制單元和執(zhí)行單元。反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖分別由反應(yīng)器床層熱電偶，電壓信號(hào)中繼器，報(bào)警設(shè)定器，控制器，電磁閥和緊急泄壓放空閥組成。反應(yīng)器床層熱電偶采用高思科生產(chǎn)的22點(diǎn)柔性鎧裝熱電偶和鎧裝T—bar三點(diǎn)熱電偶；電壓信號(hào)中繼器采用倍加福生產(chǎn)的KFD2-VR2-Ex1.50M，將mV信號(hào)從危險(xiǎn)區(qū)傳遞到安全區(qū)；報(bào)警設(shè)定器采用摩爾工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)的SPA2，一路模擬量輸出將輸入的mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為4~20mA至DCS系統(tǒng)顯示，另一路通過(guò)自身內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖值比較，并通過(guò)內(nèi)部繼電器輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)至SIS系統(tǒng)參與聯(lián)鎖控制；控制器采用的是康吉森的三重冗余系統(tǒng)TRICON；電磁閥采用阿斯卡生產(chǎn)的隔爆電磁頭系列電磁閥；緊急泄壓放空閥采用霍普金森生產(chǎn)的雙平行閘板閥。

由于加氫裂化是強(qiáng)放熱反應(yīng)，其反應(yīng)速度明顯受控于溫度，若溫度失控，將會(huì)造成催化劑床層“飛溫”的嚴(yán)重后果。因此加氫裂化裝置的操作運(yùn)轉(zhuǎn)，務(wù)必防止反應(yīng)器超溫事故的發(fā)生，避免人員傷亡、設(shè)備和催化劑損壞。在任何情況下，反應(yīng)器內(nèi)任何一點(diǎn)溫度不能超過(guò)正常值20℃，即床層溫度超過(guò)454℃，反應(yīng)器床層溫度單點(diǎn)聯(lián)鎖，裝置緊急停車(chē)。

3、反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖改造原因

2016年1月27日23時(shí)36分，加氫裂化反應(yīng)器R1701-2六床層下部溫度TSHH7330信號(hào)聯(lián)鎖動(dòng)作，觸發(fā)裝置2.1MPa/min高速泄壓，裝置緊急停車(chē)。從SIS系統(tǒng)的時(shí)間序列記錄（SOE）上看，TSHH7330是觸發(fā)裝置停車(chē)聯(lián)鎖動(dòng)作的首條報(bào)警信息記錄，該報(bào)警持續(xù)900ms后自動(dòng)恢復(fù)正常。同時(shí)，在DCS系統(tǒng)的報(bào)警記錄上顯示該回路也出現(xiàn)了“IOP-”報(bào)警，持續(xù)1s后自動(dòng)恢復(fù)正常。

從故障現(xiàn)象上分析基本認(rèn)定這是一個(gè)虛假的溫度報(bào)警信息，DCS系統(tǒng)顯示報(bào)警設(shè)定器輸出的模擬量信號(hào)TI7330信號(hào)出現(xiàn)了“IOP-”故障報(bào)警（表示該輸入電流值低于3.8mA），但是SIS系統(tǒng)顯示報(bào)警設(shè)定器輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)出現(xiàn)高高報(bào)警，從報(bào)警設(shè)定器的工作方式上看，這兩路輸出信號(hào)所代表的含義是矛盾的，即報(bào)警設(shè)定器的輸入信號(hào)處于正常情況或異常情況下都不應(yīng)該導(dǎo)致報(bào)警設(shè)定器的二路輸出出現(xiàn)互相矛盾的判斷結(jié)果，因此可以排除報(bào)警設(shè)定器輸入側(cè)信號(hào)存在故障的可能，故障應(yīng)該處于報(bào)警設(shè)定器本身。在針對(duì)報(bào)警設(shè)定器做進(jìn)一步排查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該報(bào)警設(shè)定器內(nèi)部的繼電器頻繁異常動(dòng)作，暴露出報(bào)警設(shè)定器在出現(xiàn)故障時(shí)輸出信號(hào)無(wú)法進(jìn)行有效控制，會(huì)錯(cuò)誤輸出聯(lián)鎖信號(hào)。此類(lèi)故障將造成聯(lián)鎖誤動(dòng)作，導(dǎo)致裝置計(jì)劃外停車(chē)，對(duì)裝置尤其是高壓裝置的安全、平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

反應(yīng)器床層溫度共涉及164個(gè)單點(diǎn)聯(lián)鎖，任何一個(gè)聯(lián)鎖誤動(dòng)作都直接導(dǎo)致裝置停車(chē)，由于加氫裂化裝置高溫高壓的特點(diǎn)，裝置開(kāi)車(chē)過(guò)程一般不少于7天才能產(chǎn)出合格產(chǎn)品，所以聯(lián)鎖誤動(dòng)作對(duì)本裝置和上下游裝置造成巨大損失。

4、反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖改造方案

針對(duì)加氫裂化裝置床層溫度聯(lián)鎖中報(bào)警設(shè)定器故障危害嚴(yán)重的問(wèn)題，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)要提高聯(lián)鎖可靠性必須注意設(shè)備的選擇，需選擇性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的設(shè)備及附件。報(bào)警設(shè)定器隨著使用年限的增加，內(nèi)部電路逐漸老化耗損，故障率可能日益上升。通過(guò)以上分析，聯(lián)鎖可靠性的提升要考慮到系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，即消除“短板”。確認(rèn)取消床層溫度聯(lián)鎖中的報(bào)警設(shè)定器，可為生產(chǎn)裝置長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，由于此次改造施工量較大且涉及聯(lián)鎖眾多，選擇裝置停車(chē)大檢修過(guò)程中進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，技術(shù)方案和具體實(shí)施內(nèi)容如下：

更改聯(lián)鎖系統(tǒng)的構(gòu)成，將現(xiàn)場(chǎng)熱電偶mV信號(hào)直接通過(guò)安全柵進(jìn)行信號(hào)處理，并同時(shí)輸出二路信號(hào)，其中一路信號(hào)直接進(jìn)入SIS系統(tǒng)，在控制器內(nèi)部邏輯中進(jìn)行聯(lián)鎖邏輯判斷；另一路信號(hào)輸送至DCS系統(tǒng)作為溫度指示，圖1為改造前后的聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 改造前后的聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

首先將原有電壓信號(hào)中繼器進(jìn)行換型，更換為一進(jìn)二出溫度轉(zhuǎn)換式安全柵KFD2-UT2-Ex2，將mV信號(hào)轉(zhuǎn)換成與溫度成線性的4~20mA信號(hào)。溫度轉(zhuǎn)換式安全柵嚴(yán)格按照規(guī)格書(shū)進(jìn)行量程組態(tài)，設(shè)置好兩路輸出功能和斷線檢查功能，共需拆除電壓信號(hào)中繼器和報(bào)警設(shè)定器各164臺(tái)，拆除原柜間電纜492根，重新安裝溫度轉(zhuǎn)換式安全柵164臺(tái)，重新敷設(shè)柜間電纜328根。

其次對(duì)SIS控制器硬件進(jìn)行更換和軟件升級(jí)，將原有作為聯(lián)鎖輸入信號(hào)的DI卡3503E全部更換為AI卡3721。由于軟件系統(tǒng)版本較低，此次升級(jí)還將原TriStation1131（4.1.0）升級(jí)至TriStation1131（4.9.0），共升級(jí)CPU一塊，拆除DI卡6塊，安裝AI卡6塊，改造原報(bào)警設(shè)定器柜為AI卡端子板柜1面。

再對(duì)SIS控制器組態(tài)進(jìn)行修改，保證原有聯(lián)鎖邏輯不變，將AI卡采集到的模擬量信號(hào)直接進(jìn)行運(yùn)算處理，通過(guò)軟件內(nèi)部計(jì)算進(jìn)行聯(lián)鎖值比較，直接通過(guò)中間變量代替原有DI卡采集到的開(kāi)關(guān)信號(hào)；為了進(jìn)一步消除溫度假信號(hào)的干擾，將反應(yīng)器床層溫度聯(lián)鎖輸出信號(hào)增加2S延時(shí)確認(rèn)。

最后對(duì)本次改造完成后的內(nèi)容全部進(jìn)行回路聯(lián)校及聯(lián)鎖測(cè)試，其中回路校驗(yàn)164個(gè)，聯(lián)鎖測(cè)試164次，保證安全儀表系統(tǒng)投用萬(wàn)無(wú)一失。

5、結(jié)論

提升聯(lián)鎖可靠性，是為了保證生產(chǎn)裝置人員的人身安全，是為了保證設(shè)備的安全運(yùn)行，更是為了生產(chǎn)的安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)效。因此，聯(lián)鎖的可靠性要求必然是極其重要的。針對(duì)加氫裂化裝置床層溫度聯(lián)鎖報(bào)警設(shè)定器故障危害嚴(yán)重的問(wèn)題，通過(guò)分析取消報(bào)警設(shè)定器的方案，在相關(guān)煉化企業(yè)加氫裂化裝置尚無(wú)先例，按照此次改造方案，共減少164個(gè)單點(diǎn)聯(lián)鎖中的設(shè)備薄弱點(diǎn)，杜絕由報(bào)警設(shè)定器故障造成的聯(lián)鎖誤動(dòng)作，大幅提升了床層溫度聯(lián)鎖的可靠性，達(dá)到了此次改造的目的，為加氫裂化裝置的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有效保障。2017年4月改造完成投用至今，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用考驗(yàn)，從未出現(xiàn)床層溫度聯(lián)鎖誤動(dòng)作，設(shè)備運(yùn)行情況良好，有效避免加氫裂化裝置計(jì)劃外開(kāi)停車(chē)對(duì)本裝置和上下游裝置效益損失。

參考文獻(xiàn)：

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摘自《自動(dòng)化博覽》2020年7月刊