探析火炬自動電打火系統(tǒng)在DCS中的實現(xiàn)

張堅

摘要：集散控制系統(tǒng)，簡稱DCS，集散控制系統(tǒng)最重要的特征便是集中管理功能與分散控制功能，集散控制系統(tǒng)的不斷完善讓其在多個行業(yè)中都得到了非常廣泛的運用。本文通過對自動電打火系統(tǒng)進行分析，并結(jié)合實際提出火炬自動電打火系統(tǒng)在DCS中的實現(xiàn)，希望為關(guān)注自動電打火系統(tǒng)的人群帶來幫助。

關(guān)鍵詞：火炬;自動電打火系統(tǒng);集散控制系統(tǒng)

引言：火炬裝置主要負責(zé)各種裝置在緊急條件下泄放壓力時的氣體燃燒，火炬裝置的應(yīng)用能夠降低有毒氣體、可燃物對于環(huán)境的影響。若自動電打火系統(tǒng)無法正常運行，就會導(dǎo)致火炬裝置無法自動燃燒，對大氣環(huán)境造成影響。因此，有必要對火炬自動電打火系統(tǒng)在DCS中的實現(xiàn)進行分析。

一、火炬自動電打火系統(tǒng)

按照點火方式進行區(qū)分，火炬自動點打火系統(tǒng)能夠分為電弧傳燃式、高能火花式等，不同的自動電打火系統(tǒng)其適用范圍各有不同。

某火炬裝置采用的是電弧傳燃式打火系統(tǒng)，其打火系統(tǒng)由程控儀、控制柜、點火電極等多種元器件組成。由于其實際運行時間較長，所以打火系統(tǒng)的部分元器件出現(xiàn)了老化的現(xiàn)象，而且在運行期間還具備非常高的故障率，因此無法滿足運行需求，只有通過對自動電打火系統(tǒng)進行合理改良才能保證的火炬裝置得以消除安全隱患，順利運行下去。

自動電打火系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心便是程控儀，打火系統(tǒng)能夠利用程控儀來完成對火炬裝置的全自動、半自動、硬手動、手動的點火作業(yè)。自動電打火系統(tǒng)的工作原理如下：第一，在程控儀采取全自動點火作業(yè)時，排放氣能夠突破水封，此時水封罐的壓力變送器會將采集到的壓力信號傳輸?shù)娇刂乒裰信c水封罐的壓力設(shè)定值進行對比。在對比過程中，如果壓力變送器測量到的信號更高，并且紫外火焰探測器并未探測到火焰信號，程控儀就會將控制信號輸出至電磁閥與高壓發(fā)生器中，完成對火炬裝置的全自動點火操作。在火炬裝置被點燃后，紫外火焰探測器會將探測到的火焰信號傳輸?shù)匠炭貎x中，通過程控儀將電磁閥、高壓發(fā)生器的點火信號關(guān)閉。此時的紫外火焰探測器會持續(xù)不斷地對火炬裝置的燃燒情況進行探測，如果火炬裝置因為意外而導(dǎo)致熄滅，火焰探測器就會將信號傳輸至程控儀重新點燃火炬。而當(dāng)壓力變送器采集到的信號小于設(shè)定值，則無需進行點火，在尾氣排放結(jié)束之后，火炬裝置能夠自動熄滅，此時程控儀會處于自動監(jiān)測狀態(tài)，等待尾氣排放。第二，在程控儀處于半自動點火作業(yè)時，壓力變送器采集到的信號如果超出設(shè)定值，則無論火焰探測器是否采集到火焰信號，程控儀都會發(fā)出點火控制信號來完成火炬裝置的點火作業(yè)。在半自動的點火狀態(tài)下，火炬裝置中的火焰探測器并不會參與到自動點火作業(yè)中。第三，在壓力變送器采集到的信號小于設(shè)定值且火焰探測器并未采集到火焰信號時，即為不滿足點火條件。則火炬裝置可以通過手動點火的操作模式來完成點火作業(yè)，此時程控儀會根據(jù)設(shè)定時間來發(fā)生點火控制信號完成對火炬裝置的點火操作。除此之外，還可以通過手動點火按鈕來完成火炬裝置的強制性點火[1]。

二、自動電打火系統(tǒng)的隱患

由于此自動電打火系統(tǒng)的元器件老化，所以在使用期間很容易出現(xiàn)故障問題，故障時只能夠通過人工點火的方式來保證點火裝置的正常燃燒，所以運行維護人員的勞動強度得到了大幅度提升，而且還影響到了點火裝置的生產(chǎn)安全性，自動電打火系統(tǒng)難以保證正常運行的主要原因如下：第一，供電環(huán)節(jié)失電，程控儀、回路儀表設(shè)備難以正常運行。第二，接觸器與繼電器的線路、端子因長期運行而老化。第三，火炬裝置的頂部消煙蒸汽在寒冷天氣下容易產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，而且形成的積冰墜落還造成了火焰探測器的探頭角度改變，因此火焰探測器無法正常檢測到火炬裝置的火焰信號。第四，程控儀PLC卡件受損，容易出現(xiàn)失誤點火。第五，寒冷天氣下壓力變送器的伴熱保溫性能不足，容易出現(xiàn)失靈。第六，火炬裝置頂部放電探針與金屬支架之間進行了接觸，并由此導(dǎo)致的高壓電接地，程控儀因為沒有過程參數(shù)記錄與歷史記錄而導(dǎo)致故障診斷難以順利完成。

三、改進方案

（一）程控儀程序解讀

壓力變送器與程控儀設(shè)定值比較時，若水封罐的壓力大于10kPa，則PLC進行邏輯判斷，計時時長120s。計時器此時會出現(xiàn)兩路信號，分別對電磁閥、高壓發(fā)生器進行控制。電磁閥的控制信號會經(jīng)由計時器、計數(shù)器等元器件至點火瓦斯電磁閥A、B。而高壓發(fā)生器的控制信號則在15s延遲之后經(jīng)由計時器、計數(shù)器等元器件至高壓發(fā)生器A、B進行點火作用。然后程控儀則會根據(jù)火焰探測器的探測信號來進行動作：第一，火焰探測器A、B如果都探測到了火焰信號，程控儀便會通過控制高壓發(fā)生器來停止點火，火炬裝置如果被點燃則程控儀會關(guān)閉點火瓦斯電測閥。第二，火焰探測器A如果采集到了火炬裝置的火焰信號，而B沒有采集到信號，此時點火瓦斯電磁閥A會開啟，而高壓發(fā)生器A也會進行點火作業(yè)，通過持續(xù)3次點火來點燃火炬裝置，點燃后則點火結(jié)束。如果沒有點燃火炬則會切換至B來進行點火，如果120s以內(nèi)沒有點燃則代表點火失敗需要手動強制點火。

（二）自動電打火系統(tǒng)在DCS中的應(yīng)用

裝置改造之前，該裝置的控制系統(tǒng)選用的是傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，自動電打火系統(tǒng)與火炬裝置的控制系統(tǒng)之間相互獨立，而且此時打火系統(tǒng)并沒有植入到火炬控制系統(tǒng)中。而經(jīng)過升級改造之后，自動電打火系統(tǒng)的邏輯關(guān)系重新植入到了火炬裝置控制系統(tǒng)DCS中，此時便取消了控制室內(nèi)部原有的控制柜，打火系統(tǒng)改造完成之后直接由DCS進行控制。

（三）改造方案

為了能夠確保緊急狀態(tài)下火炬裝置能夠快速點燃，火炬裝置的點火系統(tǒng)控制方案重新完成了改造升級，改造期間主要完善了以下內(nèi)容：第一，拆除控制柜，將控制柜中的繼電器、接觸器等元器件全部移動到DCS控制柜中，并將儀表信號重新進行布置，原控制柜拆除之后單路供電會變成冗余供電，因此自動電打火系統(tǒng)的供電能力得到了保障。第二，在打火系統(tǒng)現(xiàn)場加設(shè)了兩路水封壓力信號，并在DCS系統(tǒng)中將三取二邏輯當(dāng)作點火條件，以免在壓力變速器發(fā)生故障時自動點火。除此之外還額外提升了壓力變送器在寒冷天氣下的伴熱保溫能力。第三，原本安裝在儀表箱中的轉(zhuǎn)換器、高壓發(fā)生器移動到防爆箱中，然后對火焰探測轉(zhuǎn)換器進行了升級，消除了原有的安全隱患。第四，在火炬裝置運行期間定期清理過濾器，以免點火電磁閥在運行過程中出現(xiàn)卡澀的情況，然后在其頂部加裝防護罩，以免因雨雪天氣而出現(xiàn)干擾。第五，重新制作點火電極，防止其與火炬支架接觸而導(dǎo)致故障的發(fā)生[2]。

結(jié)論：總而言之，火炬自動電打火系統(tǒng)在DCS中的應(yīng)用非常重要。通過自動電打火系統(tǒng)可以使工作效率、穩(wěn)定性得到大幅度提高。相信隨著更多人了解到火炬自動電打火系統(tǒng)的優(yōu)勢，自動電打火系統(tǒng)一定會更加完善。

參考文獻：

[1]張海蛟，白建軍，張磊.基于國產(chǎn)控制系統(tǒng)的火炬控制策略研究與實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機，2020，33（02）：55+58.

[2]謝文奮.火炬自動電打火系統(tǒng)在DCS中的實現(xiàn)[J].石油化工自動化，2019，55（05）：84-86.