連續(xù)重整裝置反應(yīng)壓力的自動控制

羅楠　鄭天一　謝忠旭

摘要：連續(xù)重整裝置的反應(yīng)壓力的控制對重整裝置意義重大，本文詳細的描述了反應(yīng)壓力自動投用過程中所遇到的問題以及解決的過程。

關(guān)鍵詞：防喘振、反應(yīng)壓力、分程控制

某煉化有限公司共有3套320萬噸/年連續(xù)重整裝置，采用法國Axens超低壓工藝技術(shù)，反應(yīng)壓力和機組轉(zhuǎn)速、喘振控制分別在DCS和CCS執(zhí)行。開工階段，在投用反應(yīng)壓力自動控制過程中，發(fā)現(xiàn)原工藝包設(shè)計的壓力分程控制、轉(zhuǎn)速串級及喘振控制存在不合理因素，投不上自動控制;現(xiàn)場只能定轉(zhuǎn)速手動操作機組，導致反應(yīng)系統(tǒng)壓力波動大、機組運行不穩(wěn)定、頻繁喘振和停車，給生產(chǎn)造成極大影響。為徹底解決上述問題，決定對DCS和CCS的控制方案進行優(yōu)化。

反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制回路介紹

反應(yīng)系統(tǒng)的壓力控制由兩個壓力控制器來執(zhí)行，即：

控制器PIC-1101：整個反應(yīng)部分的壓力控制都是通過分離罐V-102頂部的壓力控制器PIC-1101來實現(xiàn)的。PIC-1101通過由排放閥A/B和壓縮機轉(zhuǎn)速構(gòu)成的分程調(diào)節(jié)來控制。

控制器PIC-1601：PIC-1601位于高壓吸收罐V-106的頂部，通過對PV-1601和富氫壓縮機轉(zhuǎn)速的分程控制，達到控制壓縮機出口壓力和轉(zhuǎn)速。

當V-106中的壓力降低時，控制系統(tǒng)提高汽輪機的速度，直到最大速度和功率;如果壓力仍然低于PIC-1601設(shè)定值，關(guān)閉出口閥至氫氣總管的PV-1601，當有轉(zhuǎn)速信號輸至SIC時，進而影響到壓縮機入口的反應(yīng)壓力。

當V-106中的壓力增加時，控制器PIC-1601將打開出口閥PV-1601，如果壓力仍然增加，則汽輪機的速度將減小以限制外送氫氣的流量，同樣，因為機組轉(zhuǎn)速的變化，進而影響到壓縮機入口的反應(yīng)壓力。

富氫壓縮機轉(zhuǎn)速自動投用

富氫壓縮機采用意大利新比隆制造的三段筒式壓縮機，每個缸體有獨立的防喘振閥。轉(zhuǎn)速和防喘振控制在德國西門子公司的壓縮機控制系統(tǒng)（CCS）完成，而反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制在橫河DCS完成，轉(zhuǎn)速自動的投用需在CCS和DCS協(xié)作完成，即分離罐壓力控制器PIC-1101換算成需要的轉(zhuǎn)速傳給CCS調(diào)整轉(zhuǎn)速。

DCS轉(zhuǎn)速串級投用后，富氫壓縮機的轉(zhuǎn)速和反應(yīng)系統(tǒng)的壓力波動幅度較大，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因如下：

DCS轉(zhuǎn)速和壓力投用串級時，沒有做到無擾動切換;即DCS轉(zhuǎn)速輸出和CCS實際轉(zhuǎn)速偏差較大，壓縮機轉(zhuǎn)速調(diào)整過大造成系統(tǒng)壓力波動。

投壓力自動控制時，設(shè)定值和實際值偏差較大，造成轉(zhuǎn)速調(diào)整過快，從而導致系統(tǒng)壓力波動不穩(wěn)定。

壓縮機正常工作時的出口壓力高于級間容器的設(shè)計壓力，導致安全閥起跳造成下一段的入口流量低防喘振閥打開，壓縮機三個防喘振閥工作不協(xié)調(diào)，嚴重時壓縮機出口壓力高高聯(lián)鎖。

4）CCS防喘振控制運行點在防喘振控制線（SCL）上距離階躍線（RTL快開線）2%太接近，很容易運行點超過階躍線導致防喘振閥開度增加20%，造成壓縮機乃至反應(yīng)系統(tǒng)壓力波動，而且三段式壓縮機一個防喘振閥動作其他均受影響。

出口控制器PIC-1601與反應(yīng)壓力控制器PIC-1101功能沖突，PIC-1601受管網(wǎng)壓力（壓縮機出口壓力）影響很大，氫氣管網(wǎng)壓力高于設(shè)計值。當PIC-1101壓力低需要降低轉(zhuǎn)速，而PIC-1601需要更高的轉(zhuǎn)速才能滿足出口設(shè)定壓力時，通過高選，只能有一個信號能控制轉(zhuǎn)速，反之也是。這勢必會造成系統(tǒng)的入口壓力、出口壓力、轉(zhuǎn)速的頻繁波動，不利工藝的穩(wěn)定。

控制方案的修改

針對反應(yīng)壓力投自動控制過程中發(fā)現(xiàn)的上述問題，決定對DCS和CCS控制部分進行修改，具體方案如下：

DCS控制方案的修改：

壓力自動控制時控制器PIC-1101的MV值的兩倍即為轉(zhuǎn)速控制的SV值，所以我們要求控制器PIC-1101的MV可以手動鍵入，所以投用前把轉(zhuǎn)速控制的SV值（實際轉(zhuǎn)速反饋值）除以二后鍵入控制器PIC-1101的MV值即可做到無擾動切換。

DCS轉(zhuǎn)速控制器輸出要有升速率要求，即：PI-1101壓力偏差小于±10%轉(zhuǎn)速輸出≤4RPM/S，超過偏差范圍轉(zhuǎn)速輸出按≤8RPM/S。由于轉(zhuǎn)速輸出，若反應(yīng)系統(tǒng)壓力出現(xiàn)大幅波動時轉(zhuǎn)速跟蹤不上，控制器PIC-1101輸出超過50%時，放空閥將會根據(jù)控制器的輸出緩慢打開，同時兼顧了穩(wěn)定和安全。

由控制器PIC-1601和PIC-1101輸出高選來控制轉(zhuǎn)速，這導致對反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制造成干擾，連續(xù)重整反應(yīng)壓力控制是核心，而壓縮機出口只要滿足再接觸和外送壓力即可，故改為壓力單回路控制或者取消控制器PIC-1601將閥門PV-1601全開。

CCS控制系統(tǒng)的功能修改：

增設(shè)壓縮機各段出口壓力高限，一旦壓縮機出口壓力快速升高到設(shè)定高限，三個防喘振控制器就陸續(xù)打開防喘振回流閥，以保證它們各自的出口最高壓力不高于安全閥起跳壓力，避免了安全閥起跳引起各級壓力波動而造成停機的風險?？紤]到壓縮機出口至分離罐存在一定的阻力故壓力高限設(shè)定值和分離罐設(shè)計壓力一致。

3）對防喘振控制部分進行修改，由于SCL距離RTL太近（2%）導致機組運行不穩(wěn)定，所以我們在SCL右側(cè)增加了CAL（Close to Antisurge line Low）距離SCL有3%，機組運行點將控制在CAL上，修改后運行點距離RTL變遠（距離由2%變成5%），不易造成防喘振閥快開，增加了機組運行的穩(wěn)定性。

SURGE PID、出口壓力高限、手操給定值三個參數(shù)高選輸出至防喘振閥，防喘振閥可選擇自動控制、半自動控制兩種控制方式。

投用后的效果

在DCS和CCS優(yōu)化控制方案后對反應(yīng)系統(tǒng)壓力投用自動控制，從5月份運行至今非常穩(wěn)定，徹底解決了由于手動控制壓縮機轉(zhuǎn)速導致反應(yīng)系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定、壓縮機頻繁喘振甚至停機的情況。

小結(jié)

重整反應(yīng)壓力主要由富氫壓縮機轉(zhuǎn)速控制，因重整裝置反應(yīng)過程復雜特殊，傳統(tǒng)控制方案中，重整富氫壓縮機的入口壓力和防喘振基本是手動操作，開工時壓縮機容易喘振、氫氣放空量變化大、工藝控制不穩(wěn)定等成為操作難點。我們優(yōu)化了控制方案，在開工初期就投用了自動控制，實現(xiàn)了機組和工藝的平穩(wěn)運行。

參考文獻：

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