底蓋機(jī)控制系統(tǒng)改進(jìn)

王少勇

（中海石油煉化有限責(zé)任公司惠州煉油分公司，廣東 惠州 516086）

惠州煉油分公司4 200 kt/a延遲焦化裝置從國(guó)外首次引進(jìn)了四臺(tái)自動(dòng)控制底蓋機(jī)，不僅現(xiàn)場(chǎng)儀表特殊、控制方案復(fù)雜，而且842點(diǎn)的底蓋機(jī)控制系統(tǒng)配置過(guò)于復(fù)雜，無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循，導(dǎo)致調(diào)試及試車不能順利完成，需對(duì)底蓋機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

一、控制系統(tǒng)的構(gòu)成

底蓋機(jī)控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制盤(pán)ACP（actuator control panel）、現(xiàn)場(chǎng)控制盤(pán)LCP（localcontrolpane）l和液壓站HPU(hydraulicpowerunit)四部分構(gòu)成，其中HPU由冗余的PLC機(jī)柜和液壓控制部分現(xiàn)場(chǎng)儀表構(gòu)成，同時(shí)具備CPU、電源、通信、I/O冗余的Allen-Bradley Logix 5000 PLC為控制系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

從圖1中可以看出，底蓋機(jī)自身的自動(dòng)控制方式分三種：通過(guò)LCP的開(kāi)、關(guān)按鈕可實(shí)現(xiàn)底蓋機(jī)的正常一鍵式快速自動(dòng)開(kāi)關(guān)或常觸式開(kāi)關(guān)；在液壓系統(tǒng)故障的情況下可應(yīng)急通過(guò)風(fēng)動(dòng)馬達(dá)由ACP操作慢速完成底蓋機(jī)開(kāi)關(guān)；另外，在控制系統(tǒng)故障時(shí)可通過(guò)HPU上手閥緊急手動(dòng)開(kāi)關(guān)底蓋機(jī)。

用于焦炭塔塔底切斷的底蓋機(jī)同時(shí)又必須受全裝置自動(dòng)順序控制系統(tǒng)的制約和限制，以打開(kāi)底蓋機(jī)為例，只有當(dāng)裝置順序控制操作執(zhí)行到冷焦放水完成后才能打開(kāi)底蓋機(jī)，即底蓋機(jī)控制系統(tǒng)接收到SIS（SafetyInstrumentedSystem）發(fā)出允許命令后現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)底蓋機(jī)；當(dāng)SIS接收到底蓋機(jī)全開(kāi)回信后，發(fā)出允許除焦信號(hào)至水力除焦控制系統(tǒng)，開(kāi)始下一步水力除焦。該部分涉及信號(hào)均采用硬接線，底蓋機(jī)的連續(xù)量開(kāi)度信號(hào)在LCP顯示的同時(shí)，硬接線得到DCS指示。由此可見(jiàn)，底蓋機(jī)控制系統(tǒng)與裝置DCS（Distributed ControlSystem）、SIS、MCC（MotorControlCenter）等系統(tǒng)通過(guò)硬接線、通信方式進(jìn)行信號(hào)往來(lái)和控制。

二、試車過(guò)程中的改進(jìn)

由于底蓋機(jī)控制系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)的不足和與多套控制系統(tǒng)相結(jié)合的難度，試車過(guò)程遇到了一些困難。

1.現(xiàn)場(chǎng)儀表

出現(xiàn)連續(xù)量開(kāi)度指示儀表零點(diǎn)不穩(wěn)定、指示不準(zhǔn)確等多次故障。通過(guò)整改接線消除信號(hào)干擾、改變安裝方式以及整定變送模塊參數(shù)得以解決；通過(guò)調(diào)整安裝間隙及優(yōu)化程序中響應(yīng)時(shí)間參數(shù)解決了底蓋機(jī)限位開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作；底蓋機(jī)開(kāi)度、推力顯示儀故障則通過(guò)整改LCP接線、接地及更換新顯示儀處理；儀表漏點(diǎn)、限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)故障等問(wèn)題也通過(guò)更換相關(guān)備件得以解決，并從設(shè)計(jì)選型的角度進(jìn)行整改，以保障儀表的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

2.控制系統(tǒng)

由于一套控制系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)過(guò)多和I/O冗余的系統(tǒng)配置復(fù)雜，底蓋機(jī)控制系統(tǒng)在軟硬件及集成方面均存在一些不足。硬件構(gòu)成上選用了較多的特殊卡件及元器件，如為實(shí)現(xiàn)I/O冗余而配置的分線板和為本安電磁閥配置的安全柵等就曾出現(xiàn)集成電路短路故障，常用的DO模塊也曾出現(xiàn)某一點(diǎn)故障；系統(tǒng)集成方面主要是未整體考慮系統(tǒng)抗干擾、未考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及防雨防護(hù)。通過(guò)統(tǒng)籌考慮HPU、LCP、現(xiàn)場(chǎng)儀表的情況進(jìn)行接地改造消除頻繁干擾報(bào)警故障隱患、通過(guò)增加防護(hù)措施達(dá)到防護(hù)防爆要求。直接影響試車的是組態(tài)程序問(wèn)題，冗余信號(hào)的判斷、底蓋機(jī)開(kāi)關(guān)到位延伸時(shí)間等諸多參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試調(diào)整，快速、慢速開(kāi)關(guān)過(guò)程邏輯優(yōu)化等均做了大量試驗(yàn)和調(diào)整。

3.接口部分

底蓋機(jī)作為裝置自動(dòng)順序控制過(guò)程的一個(gè)設(shè)備，其動(dòng)作過(guò)程與全裝置監(jiān)控密切相關(guān)，按照工藝控制要求，SIS和DCS控制底蓋機(jī)開(kāi)關(guān)并可監(jiān)視其運(yùn)行狀態(tài)，其中每臺(tái)底蓋機(jī)的允許開(kāi)、允許關(guān)、開(kāi)到位、關(guān)到位、開(kāi)度、推力等六個(gè)監(jiān)控信號(hào)硬接線聯(lián)系，其余信號(hào)通過(guò)冗余的MODBUS RS-485接口通信到DCS（可參見(jiàn)圖1）顯示。但底蓋機(jī)控制系統(tǒng)為每臺(tái)底蓋機(jī)預(yù)留了開(kāi)關(guān)允許旁路、保護(hù)蒸汽允許等11個(gè)硬接線控制信號(hào)，通過(guò)多方協(xié)調(diào)結(jié)合論證，將保護(hù)蒸汽限制合并至開(kāi)關(guān)允許邏輯、通過(guò)增加DCS軟按鈕實(shí)現(xiàn)底蓋機(jī)關(guān)邏輯限制等優(yōu)化完善，最終既達(dá)到底蓋機(jī)自身控制保護(hù)要求，又保證了裝置自動(dòng)順序控制的邏輯及監(jiān)控需求。

三、投產(chǎn)后的優(yōu)化

投產(chǎn)后，由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化以及工況變化，部分存在隱患的現(xiàn)場(chǎng)儀表和不夠合理的控制邏輯逐漸暴露出問(wèn)題，主要故障及解決方案如下。

1.故障現(xiàn)象

投產(chǎn)初期主要出現(xiàn)的故障有：（1）油溫低報(bào)時(shí)電加熱器不能按程序自動(dòng)啟動(dòng)，造成因油溫過(guò)低而無(wú)法自動(dòng)開(kāi)關(guān)。（2）主泵、備泵不能啟動(dòng)或故障報(bào)警無(wú)法動(dòng)作。（3） 液壓站壓力報(bào)警或漏油報(bào)警造成系統(tǒng)停運(yùn)。（4）PLC無(wú)法實(shí)現(xiàn)冗余死機(jī)，底蓋機(jī)控制系統(tǒng)不工作。

2.改進(jìn)措施

（1）修改電加熱器現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定及組態(tài)程序，消除低溫引起的故障。

（2）修改泵啟動(dòng)及故障報(bào)警邏輯：如將主泵P20、P21的故障延時(shí)由原來(lái)主泵啟動(dòng)后的5 000ms改為10 000ms；將增壓泵P23的故障報(bào)警由原來(lái)啟動(dòng)5 000ms后，PT23的壓力值低于2.41MPa時(shí)就會(huì)故障報(bào)警，改為自動(dòng)啟動(dòng)增壓泵啟動(dòng)20 000ms后PT23的壓力值低于1.38MPa時(shí)，P23故障報(bào)警；將開(kāi)、關(guān)底蓋機(jī)時(shí)由增壓泵先運(yùn)行改為增壓泵和首先啟動(dòng)的主泵同時(shí)啟動(dòng)等。

（3）通過(guò)檢查試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)原液壓站壓力變送器（羅斯蒙特2088）響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，更換為響應(yīng)時(shí)間滿足要求的變送器（羅斯蒙特3051）后，又進(jìn)一步改造引壓管線和修改程序中相應(yīng)時(shí)間常數(shù)，確保了各種工況和工作環(huán)境下的控制要求。

（4） 底蓋機(jī)用PLC FIRMWARE版本15.60曾發(fā)現(xiàn)過(guò)死機(jī)現(xiàn)象，升級(jí)到15.61版并進(jìn)一步多方式冗余測(cè)試消除隱患。

四、結(jié)束語(yǔ)

單臺(tái)重達(dá)58.6t的自動(dòng)底蓋機(jī)，不僅最大操作壓力近20MPa，而且有手動(dòng)、自動(dòng)、風(fēng)動(dòng)、慢速、快速、LCP、HPU等多種操作控制模式從自控制系統(tǒng)選型談判開(kāi)始就明確了統(tǒng)籌配置思路和接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并執(zhí)行全廠統(tǒng)一的控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過(guò)試車和投用初期的改造，目前運(yùn)行良好。