碎煤加壓氣化爐煤鎖、灰鎖就地操作方式應(yīng)用的探討

齊洪鵬

摘要：通過對國內(nèi)碎煤加壓氣化爐的煤鎖、灰鎖就地操作方式的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，比較各自優(yōu)缺點(diǎn)以及提出優(yōu)化方案進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：碎煤加壓氣化爐 煤鎖、灰鎖就地操作 觸摸屏 優(yōu)化方案

【中圖分類號】TQ545

內(nèi)蒙古某煤制天然氣有限公司為國內(nèi)首家大型煤制天然氣示范項(xiàng)目，年產(chǎn)40億立方米天然氣，項(xiàng)目分三期建設(shè)，其中一期項(xiàng)目已順利投產(chǎn)，產(chǎn)品已成功輸往北京，大大緩解北京天然氣用氣緊張局面。

1氣化爐工藝流程簡介

內(nèi)蒙古某煤制天然氣公司一期16臺制氣設(shè)備為賽鼎工程公司設(shè)計(jì)的4.0MPa碎煤加壓氣化爐，以劣質(zhì)褐煤為原料，相當(dāng)于魯奇第三代MARK-IV型氣化爐，屬于移動床氣化工藝，單臺氣化爐氧氣負(fù)荷設(shè)計(jì)為5232Nm3/h。碎煤加壓氣化爐采用圓筒形、 雙層夾套式容器設(shè)計(jì)， 內(nèi)外殼由鋼板制成。 主要由煤倉、煤鎖、爐體、洗滌冷卻器、灰鎖、灰鎖膨脹冷凝器、廢熱鍋爐、粗煤氣分離器、氣化劑入口和煤氣出口以及公用的液壓潤滑系統(tǒng)等部分組成。流程如圖1：

2 煤鎖/灰鎖控制系統(tǒng)方案要求簡介

2.1 煤/灰鎖控制系統(tǒng)的配置

煤/灰鎖的操作是一個順序控制，其操作方式分為：1、控制室遙控；2、現(xiàn)場手動（就地觸摸屏）。

控制室遙控分為全自動、半自動和手動，這三種方式全部通過DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，煤鎖控制室與灰鎖控制室各配置4套DCS操作站（DOS01～04），分別實(shí)現(xiàn)對1#～8#氣化爐的煤/灰鎖進(jìn)行監(jiān)控，其中DOS01～02操作站完成1#～4#煤/灰鎖進(jìn)行監(jiān)控，即兩個操作站互為備用，其功能完全相同；DOS03～04操作站完成5#～8#煤/灰鎖進(jìn)行監(jiān)控。煤鎖、灰鎖操作完全獨(dú)立，互不關(guān)聯(lián)。

現(xiàn)場手動一般用于試車、開車及儀表故障的場合。每個煤/灰鎖各設(shè)立一個現(xiàn)場防爆觸摸屏，放置在相應(yīng)設(shè)備附近。每個現(xiàn)場防爆觸摸屏機(jī)架都有一個兩位置（ON，OFF）方式鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制室配置與之對應(yīng)的開關(guān)，兩處開關(guān)使用同一把鑰匙，不同系列的煤/灰鎖使用不同的鑰匙。鑰匙只能在“OFF”位置拔出，從而使兩處操作不能同時(shí)進(jìn)行。觸摸屏相當(dāng)于DCS放在現(xiàn)場的操作站。

從工藝安全考慮，閥門之間設(shè)置一系列聯(lián)鎖，不管控制室遙控，還是就地手動操作，都要遵從這些聯(lián)鎖。特別是煤鎖給煤閥CF“只關(guān)一次，關(guān)后不能再開”這一聯(lián)鎖不適用就地控制，因?yàn)楫?dāng)煤倉堵塞使煤鎖加煤中斷時(shí)，必須切換到就地操作方式以排除這一故障，CF的開和關(guān)要在就地反復(fù)進(jìn)行。

2.2 控制方式的切換

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證了控制方式的切換為無擾動切換，即切換過程中閥門狀態(tài)保持不變，且在無控制方式期間即控制室與就地方式切換過程，兩處操作全部無效，具有“封鎖現(xiàn)場”的功能。

當(dāng)自動順序由于過程故障而產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，順序自動停止，這時(shí)操作員必須把操作方式切換到手動狀態(tài)（現(xiàn)場手動或控制室手動），以排除這些故障。

要想從手動狀態(tài)（現(xiàn)場手動或控制室手動）進(jìn)入自動控制方式，必須在一個操作周期手動完成之后進(jìn)行，即自動順序只有一個固定入口。其它方式間的互相切換，則在任何時(shí)候都可進(jìn)行，當(dāng)煤/灰鎖處于某一操作方式時(shí)，其它方式均不起作用。

3 內(nèi)蒙古某煤制天然氣公司煤/灰鎖就地操作方式

加壓氣化爐煤/灰鎖就地操作采用就地觸摸屏，分別設(shè)置在氣化廠房的二層和六層。觸措屏安裝在防護(hù)等級為IP55的防爆儀表機(jī)柜內(nèi)，柜子規(guī)格為：2100（高）*800（寬）*600（深），前后單開門，右軸方式。儀表柜與觸摸屏由FOXBORO公司成套提供，防爆觸摸屏為MTL進(jìn)口產(chǎn)品，每2臺氣化爐設(shè)置1套觸摸屏進(jìn)行就地操作。實(shí)施方案如圖2、圖3：

圖2觸摸屏配置方案

圖3煤/灰鎖實(shí)施方案簡圖

4某煤基油公司氣化爐煤/灰鎖就地操作方式

某煤基油公司氣化爐也是由賽鼎工程公司設(shè)計(jì)的碎煤加壓氣化爐，煤/灰鎖就地操作采用就地操作柜式方式，即操作柜盤面板上有相關(guān)流程指示、閥門狀態(tài)及工況參數(shù)的顯示燈和各種操作按鈕、鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，而且還多了爐篦的就地操作功能。每臺氣化爐分別有一臺煤鎖操作裝置和灰鎖操作裝置，如圖4。

圖4 某煤/灰鎖操作柜面板

在線路連接上，控制現(xiàn)場閥門的電磁閥是由DCS電源柜供電，一套電源供電?？刂剖业倪h(yuǎn)程控制時(shí)是通過DCS程序?qū)崿F(xiàn)。但在就地操作時(shí)，閥門開關(guān)的控制再通過現(xiàn)場按鈕觸發(fā)100多個繼電器組成繼電線路，而且很多過程參數(shù)也通過接點(diǎn)信號方式參與繼電器動作，實(shí)現(xiàn)就地操作以及閥門互鎖邏輯。

就地操作盤與DCS遠(yuǎn)程操作臺上各有一個鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，這兩個開關(guān)共用一把鑰匙，只有在就地操作盤上的鑰匙拔下時(shí)，DCS遠(yuǎn)程操作臺上鑰匙插上并打到ON時(shí)，遠(yuǎn)控才能進(jìn)行煤/灰鎖閥門的操作，而鑰匙在OFF位置時(shí)才能被拔下。反之在就地操作時(shí)亦然。

這樣就達(dá)到無論在就地操作還是遠(yuǎn)程操作都可以保證閥門動作的安全性。

5 兩種煤/灰鎖就地操作方式比較

內(nèi)蒙古某煤制天然氣公司煤/灰鎖就地操作采用先進(jìn)的觸摸屏，觸摸屏有著與DCS操作站相同的工藝流程畫面，操作方便、可靠，并且兩臺爐可共用一臺觸摸屏，節(jié)約安裝空間與減少連接設(shè)備，無需設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，連接方式簡單可靠，故障率低，相當(dāng)于DCS操作站的一個遠(yuǎn)程操作端，為氣化爐開車、試車、故障狀態(tài)排除試驗(yàn)與檢修測試提供便利。但上述方式能夠可靠操作是以整個DCS系統(tǒng)安全可靠為前提，一旦DCS故障，就地觸摸屏操作也將無法進(jìn)行。就地操作需由控制室操作人員統(tǒng)一協(xié)調(diào)，否則很難判別是從就地還是在控制室發(fā)出的操作指令，所以目前克旗煤制公司在正常操作時(shí)很少使用就地觸屏操作，一旦需就地觸屏操作也由當(dāng)班值長統(tǒng)一安排。

某煤基油公司煤/灰鎖操作實(shí)現(xiàn)了就地操作與遠(yuǎn)程操作的無擾動切換，就地操作與遠(yuǎn)程操作得以獨(dú)立進(jìn)行，不會出現(xiàn)操作混亂，并且能夠保證在DCS突發(fā)故障時(shí)（而非是DCS電源故障、繼電器損壞），可通過就地操作來實(shí)現(xiàn)煤/灰鎖操作。但其分離元件比較多，繼電線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障和不容易快速判斷與處理。

6煤/灰鎖就地操作方式優(yōu)化方案探討

上述兩公司的煤/灰鎖就地操作方式均有不同程度的缺點(diǎn)，若是把兩者的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合會使操作更加便捷和安全，特提出PLC加觸摸屏方式來實(shí)現(xiàn)煤/灰鎖的就地操作以供探討。

PLC英文全稱programmable logic controller ，中文全稱為可編程邏輯控制器，是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

PLC具有高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，故障自診斷保護(hù)功能，體積小，能耗低、易于操作，配套齊全，功能完善，編程組態(tài)靈活。替代繼電線路有著巨大的優(yōu)勢，PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。從PLC的機(jī)外電路來說，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單，維修時(shí)間短。

PLC具有強(qiáng)大編程組態(tài)功能配套觸摸屏具有友好的人機(jī)畫面，可以組態(tài)成與控制室相一致的流程畫面，操作靈活、方便。具體方案構(gòu)想是控制現(xiàn)場閥門的電磁閥電源統(tǒng)一由DCS電源配電柜供給，在控制室流程圖畫面與就地觸摸屏畫面設(shè)置遠(yuǎn)程/就地切換的軟開關(guān)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程與就地切換，遠(yuǎn)程操作完全由DCS系統(tǒng)進(jìn)行手動或自動控制，而就地操作只有手動方式，可大大減少編程組態(tài)難度和減少硬件數(shù)量與投資，便于就地檢查、試驗(yàn)以及故障排除。通過編程實(shí)現(xiàn)閥門之間的一系列聯(lián)鎖，不管控制室遙控，還是就地手動操作，都會遵從這些聯(lián)鎖關(guān)系。

此方案比之前評論的兩公司的方案優(yōu)越得多，也一定會取得良好的效果，但會增加設(shè)備購置成本。

結(jié)束語

我們需要不斷創(chuàng)新的精神去探索，還應(yīng)不斷在實(shí)踐中總結(jié)，在全面考慮設(shè)備安全及操作便利的情況下，選擇性價(jià)比較高的就地操作方式是未來發(fā)展的方向。endprint

摘要：通過對國內(nèi)碎煤加壓氣化爐的煤鎖、灰鎖就地操作方式的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，比較各自優(yōu)缺點(diǎn)以及提出優(yōu)化方案進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：碎煤加壓氣化爐 煤鎖、灰鎖就地操作 觸摸屏 優(yōu)化方案

【中圖分類號】TQ545

內(nèi)蒙古某煤制天然氣有限公司為國內(nèi)首家大型煤制天然氣示范項(xiàng)目，年產(chǎn)40億立方米天然氣，項(xiàng)目分三期建設(shè)，其中一期項(xiàng)目已順利投產(chǎn)，產(chǎn)品已成功輸往北京，大大緩解北京天然氣用氣緊張局面。

1氣化爐工藝流程簡介

內(nèi)蒙古某煤制天然氣公司一期16臺制氣設(shè)備為賽鼎工程公司設(shè)計(jì)的4.0MPa碎煤加壓氣化爐，以劣質(zhì)褐煤為原料，相當(dāng)于魯奇第三代MARK-IV型氣化爐，屬于移動床氣化工藝，單臺氣化爐氧氣負(fù)荷設(shè)計(jì)為5232Nm3/h。碎煤加壓氣化爐采用圓筒形、 雙層夾套式容器設(shè)計(jì)， 內(nèi)外殼由鋼板制成。 主要由煤倉、煤鎖、爐體、洗滌冷卻器、灰鎖、灰鎖膨脹冷凝器、廢熱鍋爐、粗煤氣分離器、氣化劑入口和煤氣出口以及公用的液壓潤滑系統(tǒng)等部分組成。流程如圖1：

2 煤鎖/灰鎖控制系統(tǒng)方案要求簡介

2.1 煤/灰鎖控制系統(tǒng)的配置

煤/灰鎖的操作是一個順序控制，其操作方式分為：1、控制室遙控；2、現(xiàn)場手動（就地觸摸屏）。

控制室遙控分為全自動、半自動和手動，這三種方式全部通過DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，煤鎖控制室與灰鎖控制室各配置4套DCS操作站（DOS01～04），分別實(shí)現(xiàn)對1#～8#氣化爐的煤/灰鎖進(jìn)行監(jiān)控，其中DOS01～02操作站完成1#～4#煤/灰鎖進(jìn)行監(jiān)控，即兩個操作站互為備用，其功能完全相同；DOS03～04操作站完成5#～8#煤/灰鎖進(jìn)行監(jiān)控。煤鎖、灰鎖操作完全獨(dú)立，互不關(guān)聯(lián)。

現(xiàn)場手動一般用于試車、開車及儀表故障的場合。每個煤/灰鎖各設(shè)立一個現(xiàn)場防爆觸摸屏，放置在相應(yīng)設(shè)備附近。每個現(xiàn)場防爆觸摸屏機(jī)架都有一個兩位置（ON，OFF）方式鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制室配置與之對應(yīng)的開關(guān)，兩處開關(guān)使用同一把鑰匙，不同系列的煤/灰鎖使用不同的鑰匙。鑰匙只能在“OFF”位置拔出，從而使兩處操作不能同時(shí)進(jìn)行。觸摸屏相當(dāng)于DCS放在現(xiàn)場的操作站。

從工藝安全考慮，閥門之間設(shè)置一系列聯(lián)鎖，不管控制室遙控，還是就地手動操作，都要遵從這些聯(lián)鎖。特別是煤鎖給煤閥CF“只關(guān)一次，關(guān)后不能再開”這一聯(lián)鎖不適用就地控制，因?yàn)楫?dāng)煤倉堵塞使煤鎖加煤中斷時(shí)，必須切換到就地操作方式以排除這一故障，CF的開和關(guān)要在就地反復(fù)進(jìn)行。

2.2 控制方式的切換

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證了控制方式的切換為無擾動切換，即切換過程中閥門狀態(tài)保持不變，且在無控制方式期間即控制室與就地方式切換過程，兩處操作全部無效，具有“封鎖現(xiàn)場”的功能。

當(dāng)自動順序由于過程故障而產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，順序自動停止，這時(shí)操作員必須把操作方式切換到手動狀態(tài)（現(xiàn)場手動或控制室手動），以排除這些故障。

要想從手動狀態(tài)（現(xiàn)場手動或控制室手動）進(jìn)入自動控制方式，必須在一個操作周期手動完成之后進(jìn)行，即自動順序只有一個固定入口。其它方式間的互相切換，則在任何時(shí)候都可進(jìn)行，當(dāng)煤/灰鎖處于某一操作方式時(shí)，其它方式均不起作用。

3 內(nèi)蒙古某煤制天然氣公司煤/灰鎖就地操作方式

加壓氣化爐煤/灰鎖就地操作采用就地觸摸屏，分別設(shè)置在氣化廠房的二層和六層。觸措屏安裝在防護(hù)等級為IP55的防爆儀表機(jī)柜內(nèi)，柜子規(guī)格為：2100（高）*800（寬）*600（深），前后單開門，右軸方式。儀表柜與觸摸屏由FOXBORO公司成套提供，防爆觸摸屏為MTL進(jìn)口產(chǎn)品，每2臺氣化爐設(shè)置1套觸摸屏進(jìn)行就地操作。實(shí)施方案如圖2、圖3：

圖2觸摸屏配置方案

圖3煤/灰鎖實(shí)施方案簡圖

4某煤基油公司氣化爐煤/灰鎖就地操作方式

某煤基油公司氣化爐也是由賽鼎工程公司設(shè)計(jì)的碎煤加壓氣化爐，煤/灰鎖就地操作采用就地操作柜式方式，即操作柜盤面板上有相關(guān)流程指示、閥門狀態(tài)及工況參數(shù)的顯示燈和各種操作按鈕、鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，而且還多了爐篦的就地操作功能。每臺氣化爐分別有一臺煤鎖操作裝置和灰鎖操作裝置，如圖4。

圖4 某煤/灰鎖操作柜面板

在線路連接上，控制現(xiàn)場閥門的電磁閥是由DCS電源柜供電，一套電源供電。控制室的遠(yuǎn)程控制時(shí)是通過DCS程序?qū)崿F(xiàn)。但在就地操作時(shí)，閥門開關(guān)的控制再通過現(xiàn)場按鈕觸發(fā)100多個繼電器組成繼電線路，而且很多過程參數(shù)也通過接點(diǎn)信號方式參與繼電器動作，實(shí)現(xiàn)就地操作以及閥門互鎖邏輯。

就地操作盤與DCS遠(yuǎn)程操作臺上各有一個鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，這兩個開關(guān)共用一把鑰匙，只有在就地操作盤上的鑰匙拔下時(shí)，DCS遠(yuǎn)程操作臺上鑰匙插上并打到ON時(shí)，遠(yuǎn)控才能進(jìn)行煤/灰鎖閥門的操作，而鑰匙在OFF位置時(shí)才能被拔下。反之在就地操作時(shí)亦然。

這樣就達(dá)到無論在就地操作還是遠(yuǎn)程操作都可以保證閥門動作的安全性。

5 兩種煤/灰鎖就地操作方式比較

內(nèi)蒙古某煤制天然氣公司煤/灰鎖就地操作采用先進(jìn)的觸摸屏，觸摸屏有著與DCS操作站相同的工藝流程畫面，操作方便、可靠，并且兩臺爐可共用一臺觸摸屏，節(jié)約安裝空間與減少連接設(shè)備，無需設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，連接方式簡單可靠，故障率低，相當(dāng)于DCS操作站的一個遠(yuǎn)程操作端，為氣化爐開車、試車、故障狀態(tài)排除試驗(yàn)與檢修測試提供便利。但上述方式能夠可靠操作是以整個DCS系統(tǒng)安全可靠為前提，一旦DCS故障，就地觸摸屏操作也將無法進(jìn)行。就地操作需由控制室操作人員統(tǒng)一協(xié)調(diào)，否則很難判別是從就地還是在控制室發(fā)出的操作指令，所以目前克旗煤制公司在正常操作時(shí)很少使用就地觸屏操作，一旦需就地觸屏操作也由當(dāng)班值長統(tǒng)一安排。

某煤基油公司煤/灰鎖操作實(shí)現(xiàn)了就地操作與遠(yuǎn)程操作的無擾動切換，就地操作與遠(yuǎn)程操作得以獨(dú)立進(jìn)行，不會出現(xiàn)操作混亂，并且能夠保證在DCS突發(fā)故障時(shí)（而非是DCS電源故障、繼電器損壞），可通過就地操作來實(shí)現(xiàn)煤/灰鎖操作。但其分離元件比較多，繼電線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障和不容易快速判斷與處理。

6煤/灰鎖就地操作方式優(yōu)化方案探討

上述兩公司的煤/灰鎖就地操作方式均有不同程度的缺點(diǎn)，若是把兩者的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合會使操作更加便捷和安全，特提出PLC加觸摸屏方式來實(shí)現(xiàn)煤/灰鎖的就地操作以供探討。

PLC英文全稱programmable logic controller ，中文全稱為可編程邏輯控制器，是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

PLC具有高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，故障自診斷保護(hù)功能，體積小，能耗低、易于操作，配套齊全，功能完善，編程組態(tài)靈活。替代繼電線路有著巨大的優(yōu)勢，PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。從PLC的機(jī)外電路來說，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單，維修時(shí)間短。

PLC具有強(qiáng)大編程組態(tài)功能配套觸摸屏具有友好的人機(jī)畫面，可以組態(tài)成與控制室相一致的流程畫面，操作靈活、方便。具體方案構(gòu)想是控制現(xiàn)場閥門的電磁閥電源統(tǒng)一由DCS電源配電柜供給，在控制室流程圖畫面與就地觸摸屏畫面設(shè)置遠(yuǎn)程/就地切換的軟開關(guān)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程與就地切換，遠(yuǎn)程操作完全由DCS系統(tǒng)進(jìn)行手動或自動控制，而就地操作只有手動方式，可大大減少編程組態(tài)難度和減少硬件數(shù)量與投資，便于就地檢查、試驗(yàn)以及故障排除。通過編程實(shí)現(xiàn)閥門之間的一系列聯(lián)鎖，不管控制室遙控，還是就地手動操作，都會遵從這些聯(lián)鎖關(guān)系。

此方案比之前評論的兩公司的方案優(yōu)越得多，也一定會取得良好的效果，但會增加設(shè)備購置成本。

結(jié)束語

我們需要不斷創(chuàng)新的精神去探索，還應(yīng)不斷在實(shí)踐中總結(jié)，在全面考慮設(shè)備安全及操作便利的情況下，選擇性價(jià)比較高的就地操作方式是未來發(fā)展的方向。endprint

摘要：通過對國內(nèi)碎煤加壓氣化爐的煤鎖、灰鎖就地操作方式的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，比較各自優(yōu)缺點(diǎn)以及提出優(yōu)化方案進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：碎煤加壓氣化爐 煤鎖、灰鎖就地操作 觸摸屏 優(yōu)化方案

【中圖分類號】TQ545

內(nèi)蒙古某煤制天然氣有限公司為國內(nèi)首家大型煤制天然氣示范項(xiàng)目，年產(chǎn)40億立方米天然氣，項(xiàng)目分三期建設(shè)，其中一期項(xiàng)目已順利投產(chǎn)，產(chǎn)品已成功輸往北京，大大緩解北京天然氣用氣緊張局面。

1氣化爐工藝流程簡介

內(nèi)蒙古某煤制天然氣公司一期16臺制氣設(shè)備為賽鼎工程公司設(shè)計(jì)的4.0MPa碎煤加壓氣化爐，以劣質(zhì)褐煤為原料，相當(dāng)于魯奇第三代MARK-IV型氣化爐，屬于移動床氣化工藝，單臺氣化爐氧氣負(fù)荷設(shè)計(jì)為5232Nm3/h。碎煤加壓氣化爐采用圓筒形、 雙層夾套式容器設(shè)計(jì)， 內(nèi)外殼由鋼板制成。 主要由煤倉、煤鎖、爐體、洗滌冷卻器、灰鎖、灰鎖膨脹冷凝器、廢熱鍋爐、粗煤氣分離器、氣化劑入口和煤氣出口以及公用的液壓潤滑系統(tǒng)等部分組成。流程如圖1：

2 煤鎖/灰鎖控制系統(tǒng)方案要求簡介

2.1 煤/灰鎖控制系統(tǒng)的配置

煤/灰鎖的操作是一個順序控制，其操作方式分為：1、控制室遙控；2、現(xiàn)場手動（就地觸摸屏）。

控制室遙控分為全自動、半自動和手動，這三種方式全部通過DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，煤鎖控制室與灰鎖控制室各配置4套DCS操作站（DOS01～04），分別實(shí)現(xiàn)對1#～8#氣化爐的煤/灰鎖進(jìn)行監(jiān)控，其中DOS01～02操作站完成1#～4#煤/灰鎖進(jìn)行監(jiān)控，即兩個操作站互為備用，其功能完全相同；DOS03～04操作站完成5#～8#煤/灰鎖進(jìn)行監(jiān)控。煤鎖、灰鎖操作完全獨(dú)立，互不關(guān)聯(lián)。

現(xiàn)場手動一般用于試車、開車及儀表故障的場合。每個煤/灰鎖各設(shè)立一個現(xiàn)場防爆觸摸屏，放置在相應(yīng)設(shè)備附近。每個現(xiàn)場防爆觸摸屏機(jī)架都有一個兩位置（ON，OFF）方式鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，控制室配置與之對應(yīng)的開關(guān)，兩處開關(guān)使用同一把鑰匙，不同系列的煤/灰鎖使用不同的鑰匙。鑰匙只能在“OFF”位置拔出，從而使兩處操作不能同時(shí)進(jìn)行。觸摸屏相當(dāng)于DCS放在現(xiàn)場的操作站。

從工藝安全考慮，閥門之間設(shè)置一系列聯(lián)鎖，不管控制室遙控，還是就地手動操作，都要遵從這些聯(lián)鎖。特別是煤鎖給煤閥CF“只關(guān)一次，關(guān)后不能再開”這一聯(lián)鎖不適用就地控制，因?yàn)楫?dāng)煤倉堵塞使煤鎖加煤中斷時(shí)，必須切換到就地操作方式以排除這一故障，CF的開和關(guān)要在就地反復(fù)進(jìn)行。

2.2 控制方式的切換

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證了控制方式的切換為無擾動切換，即切換過程中閥門狀態(tài)保持不變，且在無控制方式期間即控制室與就地方式切換過程，兩處操作全部無效，具有“封鎖現(xiàn)場”的功能。

當(dāng)自動順序由于過程故障而產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，順序自動停止，這時(shí)操作員必須把操作方式切換到手動狀態(tài)（現(xiàn)場手動或控制室手動），以排除這些故障。

要想從手動狀態(tài)（現(xiàn)場手動或控制室手動）進(jìn)入自動控制方式，必須在一個操作周期手動完成之后進(jìn)行，即自動順序只有一個固定入口。其它方式間的互相切換，則在任何時(shí)候都可進(jìn)行，當(dāng)煤/灰鎖處于某一操作方式時(shí)，其它方式均不起作用。

3 內(nèi)蒙古某煤制天然氣公司煤/灰鎖就地操作方式

加壓氣化爐煤/灰鎖就地操作采用就地觸摸屏，分別設(shè)置在氣化廠房的二層和六層。觸措屏安裝在防護(hù)等級為IP55的防爆儀表機(jī)柜內(nèi)，柜子規(guī)格為：2100（高）*800（寬）*600（深），前后單開門，右軸方式。儀表柜與觸摸屏由FOXBORO公司成套提供，防爆觸摸屏為MTL進(jìn)口產(chǎn)品，每2臺氣化爐設(shè)置1套觸摸屏進(jìn)行就地操作。實(shí)施方案如圖2、圖3：

圖2觸摸屏配置方案

圖3煤/灰鎖實(shí)施方案簡圖

4某煤基油公司氣化爐煤/灰鎖就地操作方式

某煤基油公司氣化爐也是由賽鼎工程公司設(shè)計(jì)的碎煤加壓氣化爐，煤/灰鎖就地操作采用就地操作柜式方式，即操作柜盤面板上有相關(guān)流程指示、閥門狀態(tài)及工況參數(shù)的顯示燈和各種操作按鈕、鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，而且還多了爐篦的就地操作功能。每臺氣化爐分別有一臺煤鎖操作裝置和灰鎖操作裝置，如圖4。

圖4 某煤/灰鎖操作柜面板

在線路連接上，控制現(xiàn)場閥門的電磁閥是由DCS電源柜供電，一套電源供電?？刂剖业倪h(yuǎn)程控制時(shí)是通過DCS程序?qū)崿F(xiàn)。但在就地操作時(shí)，閥門開關(guān)的控制再通過現(xiàn)場按鈕觸發(fā)100多個繼電器組成繼電線路，而且很多過程參數(shù)也通過接點(diǎn)信號方式參與繼電器動作，實(shí)現(xiàn)就地操作以及閥門互鎖邏輯。

就地操作盤與DCS遠(yuǎn)程操作臺上各有一個鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，這兩個開關(guān)共用一把鑰匙，只有在就地操作盤上的鑰匙拔下時(shí)，DCS遠(yuǎn)程操作臺上鑰匙插上并打到ON時(shí)，遠(yuǎn)控才能進(jìn)行煤/灰鎖閥門的操作，而鑰匙在OFF位置時(shí)才能被拔下。反之在就地操作時(shí)亦然。

這樣就達(dá)到無論在就地操作還是遠(yuǎn)程操作都可以保證閥門動作的安全性。

5 兩種煤/灰鎖就地操作方式比較

內(nèi)蒙古某煤制天然氣公司煤/灰鎖就地操作采用先進(jìn)的觸摸屏，觸摸屏有著與DCS操作站相同的工藝流程畫面，操作方便、可靠，并且兩臺爐可共用一臺觸摸屏，節(jié)約安裝空間與減少連接設(shè)備，無需設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，連接方式簡單可靠，故障率低，相當(dāng)于DCS操作站的一個遠(yuǎn)程操作端，為氣化爐開車、試車、故障狀態(tài)排除試驗(yàn)與檢修測試提供便利。但上述方式能夠可靠操作是以整個DCS系統(tǒng)安全可靠為前提，一旦DCS故障，就地觸摸屏操作也將無法進(jìn)行。就地操作需由控制室操作人員統(tǒng)一協(xié)調(diào)，否則很難判別是從就地還是在控制室發(fā)出的操作指令，所以目前克旗煤制公司在正常操作時(shí)很少使用就地觸屏操作，一旦需就地觸屏操作也由當(dāng)班值長統(tǒng)一安排。

某煤基油公司煤/灰鎖操作實(shí)現(xiàn)了就地操作與遠(yuǎn)程操作的無擾動切換，就地操作與遠(yuǎn)程操作得以獨(dú)立進(jìn)行，不會出現(xiàn)操作混亂，并且能夠保證在DCS突發(fā)故障時(shí)（而非是DCS電源故障、繼電器損壞），可通過就地操作來實(shí)現(xiàn)煤/灰鎖操作。但其分離元件比較多，繼電線路復(fù)雜，易出現(xiàn)故障和不容易快速判斷與處理。

6煤/灰鎖就地操作方式優(yōu)化方案探討

上述兩公司的煤/灰鎖就地操作方式均有不同程度的缺點(diǎn)，若是把兩者的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合會使操作更加便捷和安全，特提出PLC加觸摸屏方式來實(shí)現(xiàn)煤/灰鎖的就地操作以供探討。

PLC英文全稱programmable logic controller ，中文全稱為可編程邏輯控制器，是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

PLC具有高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，故障自診斷保護(hù)功能，體積小，能耗低、易于操作，配套齊全，功能完善，編程組態(tài)靈活。替代繼電線路有著巨大的優(yōu)勢，PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。從PLC的機(jī)外電路來說，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單，維修時(shí)間短。

PLC具有強(qiáng)大編程組態(tài)功能配套觸摸屏具有友好的人機(jī)畫面，可以組態(tài)成與控制室相一致的流程畫面，操作靈活、方便。具體方案構(gòu)想是控制現(xiàn)場閥門的電磁閥電源統(tǒng)一由DCS電源配電柜供給，在控制室流程圖畫面與就地觸摸屏畫面設(shè)置遠(yuǎn)程/就地切換的軟開關(guān)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程與就地切換，遠(yuǎn)程操作完全由DCS系統(tǒng)進(jìn)行手動或自動控制，而就地操作只有手動方式，可大大減少編程組態(tài)難度和減少硬件數(shù)量與投資，便于就地檢查、試驗(yàn)以及故障排除。通過編程實(shí)現(xiàn)閥門之間的一系列聯(lián)鎖，不管控制室遙控，還是就地手動操作，都會遵從這些聯(lián)鎖關(guān)系。

此方案比之前評論的兩公司的方案優(yōu)越得多，也一定會取得良好的效果，但會增加設(shè)備購置成本。

結(jié)束語

我們需要不斷創(chuàng)新的精神去探索，還應(yīng)不斷在實(shí)踐中總結(jié)，在全面考慮設(shè)備安全及操作便利的情況下，選擇性價(jià)比較高的就地操作方式是未來發(fā)展的方向。endprint