乙烯“三机”控制系统改造后的操作方式探讨.pdf
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1、压缩机乙烯工业2 0 2 4,3 6(1)5 1 5 4ETHYLENE INDUSTRY乙烯“三机”控制系统改造后的操作方式探讨孔令江(中国石油化工股份有限公司天津分公司,天津3 0 0 2 7 1)摘要:简述乙烯装置“三机”控制系统改造的内容、目的,介绍了改造后的新系统的操作条件和操作步骤,新系统以保护机组、防喘振为中心,三组超速保护、机组状态监护、机组联锁保护(紧急停车系统)结合汇集于1套ITCC系统中,为生产运行提供了安全、可靠的操作平台。使得“三机”控制系统性能得到提升,功能进一步完善,降低了操作负荷,在整合在一起的操作界面上实现对机组的全面控制和操作,提高了操作效率。关键词:压缩机
2、控制系统ITCC模块联锁状态乙烯装置的“三机”控制系统包括裂解气压缩机、乙烯制冷压缩机和丙烯制冷压缩机,改造项目是基于装置控制系统更新进行的提升项目。改造后系统状态监控仪表测量精度提高,解决了分立元件老化,工作可靠性下降的问题,改造后的操作方式也有所变化。1改造内容及目的“三机 控制系统改造采取先进的ITCC汽轮机-压缩机控制系统。硬件核心是TRICON的基于三重模件允余容错(TMR)结构的容错控制器,能同时满足高可靠性、高可用性的容错控制能力,控制系统可以识别控制系统元件的故障,自动把故障的元件加以排除,并允许在继续完成指定任务的同时对故障元件进行在线修复而不中断过程的操作。硬件配置上,采用
3、2 套TRICON控制系统2操作方法和步骤三机组调速操作类似,以GB201调速程序为例详细说明。GB201升速曲线见图1。最大运行转速6248(uu.)/505730001200r/min-1 0000机组升速操作界面见图2。GB201升速面面速厚曲费最小运行转速1200 r/min-临界区21-31002900临界区1680图1GB201升速曲线45000时间M裂解气压缩机(GB201)控制1套,丙烯制冷压缩机(GB501)与乙烯制冷压缩机(GB601)使用另一套,2 套系统的主处理器均采用三重穴余,每个机日GISOO架上的供电卡件为双重余。GB501与GB601系统中的I/O卡件(除PI卡
4、外)独立配置,互不影响。每套系统均采用两对43 2 9 通讯模块,两路光纤对主控室操作台实现双重?余通讯,任何一路出问题,均不会影响机组监控。图2 压缩机升速操作画面收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 1;修改稿收到日期:2 0 2 4-0 2-0 5。作者简介:孔令江,男,19 9 1年毕业于哈尔滨工业大学光学仪器专业,学士,长期从事仪表专业管理工作,高级工程师。52TRICON系统在汽轮机启机过程中可根据机组所处的不同状态模式来实现机组的速度控制。启动顺序由一系列方式和状态来组成,系统中的顺序逻辑指定在任何当前方式下,程序将会约束机组以规定的方式运行,以保证确定的程序进程以及在某一特定机
5、械特性情况下采取的动作。在不同的模式状态,相应的模式指示会变绿色,表明机组所处的状态。GB201在各模式下的目标速度设定值如表1所示。表1GB201在各模式下的目标速度设定/min目标速度模式序号模式状态MODEO系统停机MODE1准备启动MODE 2暖机1MODE3暖机2MODE4加速MODE5正常运行MODE6正常停车6913(机械超速保护)/MODE7超速试验6873(电子超速保护)2.1NMODE0:系统停车当系统收到任意一个联锁信号时,机组将进人模式0 状态,即停车状态。只要联锁信号不正常,机组将不会向下一模式进行。2.2MODE1:准备启动CB201机组的启动条件如下:1汽轮机,压
6、缩机振动位移信号、轴温信号正常。2)密封油FA01、F A 0 2、F A 0 3 液位正常。3)润滑油出口压力正常;紧急停车按钮在正常位置。4)润滑油温度、压力正常;润滑油箱液位正常;联锁条件正常;主蒸汽切断阀开回讯正常。当机组的上述允许启动条件满足后,确定现场T&T阀全关,抽汽阀全关,空载/额定按钮位置,首次冷态启机应在空载位置(此按钮启机前可选择)。此时,按下启动条件画面上的“允许启动”按钮,进入模式1。乙烯工业2.3MODE2:暖机1当机组的上述允许启动条件满足后,LP阀会缓慢关闭,此时按下HMI上的“启动”按钮,进人模式2。升速系统动作如下:1)当前转速目标设定值为10 0 0 r/
7、min;2)转速设定值以12 0 r/min速率,升速到10 0 0 r/min;3)机组转速在10 0 0 r/min开始进行1级暖机,时间先定位40(冷态)和10 min。此时中控室人员注意观察机组的运行状况,振动,轴温等。注:当不想暖机时,可按当前模式上面的下一步按钮,即可进人下一模式。目标速度最大值0010003 000505762486248第3 6 卷最小值2.4MODE3:暖机20当处于空载/额定按钮在空载状态时,暖机10计时结束后,需要按下一步按钮才会进入模式30(暖机2);如果空载/额定按钮在额定位,此时不1000需要按下一步按钮,计时结束可以直接进人模式33.0005.05
8、706248(暖机2)。升速系统动作如下:1)当前转速目标设定值为3 0 0 0 r/min;2)转速设定值以12 0 r/min速率,升速到3 0 0 0 r/min;3)机组转速在3 0 0 0 r/min开始进行2 级暖机,时间5 min。此时中控室人员注意观察机组的运行状况,振动,轴温等。2.5MODE4:加速在暖机时,检查所有系统正常后,将现场盘转换开关转至“额定”位置,系统进入模式4。如果在空载状态下,暖机计时结束后,可以点击升速按钮进人模式4,机组会按照事先确定的升速速率120 r/min 升速。由于临界转速在此升速范围内(1 680 2 900 r/min、3 10 0 5 0
9、 0 0 r/m in),故在临界区内,机组的升速速率会由12 0 r/min 变为1200 r/min,可快速通过临界区,防止机组振动过高。2.6MODE5:正常运行当机组转速超过5 0 5 7 r/min后,系统进入模式5,正常运行模式。机组进人正常运行模式后,通过HMI上的升降速按钮输入目标转速,速度控制区间为:5 0 5 7 6 2 48 r/min。第3 6 卷确认系统正常后,进行抽汽操作:调整LP调节器输出下限阈值至0,根据转速情况,缓慢打开抽汽阀至全开。人口蒸汽解耦控制:当机组进人正常运行后,机组运行平稳且蒸汽人口压力达到机组操作手册规定的压力值后,可以投用人口蒸汽压力与转速解耦
10、控制。解耦模块接收从转速控制器和抽汽控制器来的输出信号,通过内部计算后输出2 个信号,一个控制 HP阀,另一个控制 LP阀;解耦模块将使这2 个输出信号保持在汽轮机蒸汽平衡图的界线内。解耦模块通过控制 HP 阀和 LP 阀的内部相互作用,使汽轮机的转速和入口蒸汽压力维持在正常的水平。对于在正常操作范围内运行的汽轮机,当需要增加转速时,就开大LP阀。同时,HP阀开度由控制器计算动作,以保证转速恒定。在需要增加人口蒸汽压力时,需要打开LP阀,减少抽汽;同时,要关小HP阀以维持转速不变,并提高入口压力。解耦模块可计算汽轮机的转速和人口蒸汽压力之间的内部关系,使汽轮机保持在正常范围内运行,如果转速和人
11、口蒸汽压力的需求使汽轮机达到蒸汽平衡图的运行极限时,则解耦模块会根据预先选择好的优先性(转速优先或抽汽优先来限制HP阀和LP阀的输出信号,以维持汽轮机转速或抽汽压力不变(一般情况下选择转速优先)。性能控制:当机组进人正常运行,装置运行平稳时,可投用性能控制。通过控制入口压力来调节机组转速,注意只能在机组的正常调速范围(50576248r/min)内调节。当人口测量压力低于设定压力时,调速器会关小HP阀降低机组转速,达到升高压力的目的。反之当入口测量压力高于设定压力,调速器会开大HP阀升高机组转速,达到降低压力的目的。2.7MODE6:正常停车在正常运行模式下,现场盘转换开关打到“空载”位置,机
12、组进入正常停车模式,系统设定目标转速变为0 r/min。调速系统会按照一定的速率平稳降低转速,当转速降到 r/min后,调速系统进入模式0。孔令江.乙烯“三机”控制系统改造后的操作方式探讨速试验按钮才可操作。选择超速试验后,机组的转速运行范围将扩大,只有通过升速按钮方可将机组升至大于6 2 48r/min的转速。跳车转速为6 8 7 3 r/min,通过调速系统跳车。当进入超速保护器的3 个转速中有2个超过设定转速时,超速保护器发出跳车信号。在以上的各模式中,只要发生联锁停车,均将使系统回到模式0。3结语1)新系统以保护机组、防喘振为中心,三组超速保护、机组状态监护、机组联锁保护(紧急停车系统
13、)结合汇集于1套ITCC系统中。解决了以前工艺操作时,操作界面要在DCS和5 0 5 E之间切换,DCS、SI S、5 0 5 E 和状态监控系统相互之间通讯复杂,通讯可靠性低,以及相互失调的可能。2)新系统安全性能进一步提高。ITCC 系统采用成熟的模块化控制技术实现了防喘振控制功能。为每套汽轮机增加3 个测速探头,GB201和GB501各安装1套独立的三选二电子超速保护器,实现机组超速的三取二联锁保护(GB601三选二电子超速保护集成在ITCC 中)。系统性能得到跨代提升,扫描速度达到毫秒级,MTBF(平均无故障率时间)极大延长(达百年),安全性能进一步提高。3)新的机组控制系统状态监护系
14、统(本特利3500)和计算机振动信息系统可保留重要操作信息。提供了评价旋转式压缩机组的机械状态所需的信息,这些系统可连续测量和检查各种监测参数,为早期识别机械故障,如不平衡、不对中、轴裂532.8MODE7:超速试验机组进人超速试验模式后,此时仅可通过升降速按钮进行调速,正常升速速率为12 0 r/min,快速升速速率为12 0 0 r/min。要进行超速试验首先要选择“超速试验选择开关,操作前有3 个必要条件:1)机组处于正常运行的模式;2)系统不处于压力性能控制;3)抽汽调节阀全开(调整LP下限调节器输出至10 0)。只有满足上述3 个条件,超:5 4纹和轴承故障提供重要信息。4)新系统的
15、投用节省人力。机组控制系统将与机组相关的控制、显示、报警等从装置的SIS系统分离出来。机组控制系统的功能:机组的逻辑联锁、辅机控制、调速/抽汽、防喘振控制等集成在ITCC系统,在整合在一起的操作界面上实现对机乙烯工业组的操作。将原来至少2 人同时操作变成只需1人即可控制和操作。5)新系统功能完善。将 ITCC 系统作为 DCS的UCN节点,实现DCS操作站访问ITCC数据的无缝链接,用于完成ITCC系统在DCS上的通讯、组态,实现工艺对原系统的操作、控制等功能。第3 6 卷乙烯在线乙烯产量突破百万吨广东石化全力推进产业链转型升级截至2 0 2 3 年12 月2 5 日,广东石化12 0 0 k
16、t/a乙烯装置连续运行3 16 d。在装置投产后的首个运行之年,乙烯产品累计产量达到1 0 2 8 kt。广东石化公司地处华南地区,市场空间较大,对化工产品需求较为旺盛。该公司充分发挥靠近市场前沿和消费终端的优势,积极践行“分子炼油”理念,坚持以市场为导向、以效益为中心,加强协调联动,通过内部原料直供和外购液化石油气等方式,助力乙烯装置“开足马力”,实现高负荷平稳运行。自2 0 2 3 年2 月12 日投产以来,乙烯装置生产负荷一直维持在 8 0%10 0%。在提高装置负荷过程中,原料供应不稳定给乙烯生产带来较大压力。对此,该公司成立攻关团队,以精细化操作管理为核心,从操作各项参数人手,深人开
17、展行业对标,优化操作运行,装置运行日趋平稳高效,单月乙烯收率最高达43.2 5%,单月能耗(标油)最低至5 2 9.5 8 kg/t,创国内同类装置最优。气体炉单炉最长运行周期达10 1d,液体炉单炉最长运行周期达8 4d,裂解炉热效率为9 4.7%,达到行业领先水平。目前,乙烯装置已开启“8 台炉”满负荷运行模式,日产量最高达到4.015 t。作为国内外唯一可全部加工劣质重油的炼化基地,广东石化以“利用两种资源两个市场、建设供产销贸储一体化示范企业为发展定位,持续开展深度炼化一体化研究,加快布局新材料,延伸产业链,全力推进结构调整、产品优化、技术升级,持续推进炼油转型和化工产品升级换代,推动
18、产品实现差异化、品牌化、高端化,从而提高市场竞争力,进一步提升产品美誉度,建立良好的企业品牌形象。摘自中国石油新闻中心2 0 2 3-12-2 7全球最大乙醇项目一次开车成功日前,随着全流程一次开车成功,安徽碳鑫科技有限公司甲醇综合利用项目6 0 0 k/a乙醇联合装置成功产出第一桶优质乙醇。据介绍,该项目位于安徽(淮北)新型煤化工合成材料基地,是目前建成的全球规模最大的乙醇装置。该项目乙醇生产装置依托一期主产品甲醇为原料,采用中国科学院大连化学物理研究所具有自主知识产权的DMTE工艺技术,经二甲醚、炭基化、加氢及产品分离等工序产出合格乙醇产品,对于当地完善基础产业配套、高水平打造先进高分子结
19、构材料和精细化工产业集群具有重要意义。项目达产后可实现年产6 0 0 kt无水乙醇的生产能力。甲醇综合利用项目作为淮北矿业集团煤炭产业强链、化工产业延链、战略性新兴产业补链的重要一环,对推动煤化工产业走向高端化、多元化、低碳化有着重要意义。第一桶优质乙醇成功产出,开发了煤炭清洁高效低碳利用的新路线,开辟了非粮燃料乙醇技术的新赛道;每年实现减排约5 0 kt二氧化碳当量,也为推动国家“双碳”目标实现贡献了“淮矿智慧”。据介绍,该项目装置包括煤气化装置、净化装置、气体分离装置、乙醇装置及配套公辅工程等。自2 0 2 1年底开工建设以来,项目团队克服装置大型化带来的挑战,克服疫情影响、加班赶制关键设
20、备,精心组织实施方案,与各参建方团结协作,确保项目按期中交。项目于2 0 2 3 年10 月2 0 日正式中交,2 0 2 3 年12 月2 8 日启动试生产。随后,项目团队与业主共同战斗在试生产一线,确保项目一次性开车成功,先后实现了2 0 个月建成项目、2 个月全流程开车。摘自中国化工报2 0 2 4-0 3-0 7ABSTRACTSaffecting the normal operation.The simulation calculation based onCFD technology can accurately predict the flow of decoking efflu
21、entin pipelines,providing technical reference for the piping layout forrecycling decoking effluent to firebox of large-scale cracking fur-nace.Key words:cracking furnace;CFD;recycling to firebox;piping;decoking effluentINFLUENCE OF OPERATING MODE OF FIVE OPERA-TING CRACKING FURNACES ON QUENCH SYSTEM
22、 ANDTHEOPTIMIZATIONMEASURES37Zhang Lei,Luo Lingli,Li Zhonghua,Ren Chongxin,LyuXiaogang.PetroChina Dushanzi Petrochemical Company,Dushanzi,Xinjiang,P.C.833699Abstract:In order to reduce the energy consumption of the 220 kt/aethylene plant in Dushanzi,it was proposed to change the operatingmode of cra
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