丙烯腈焚燒爐聯(lián)鎖控制方案改造

摘?要：大慶煉化公司新增廢液焚燒爐系統(tǒng)采用熱力焚燒+雙級(jí)脫硝（SNCR+SCR）+堿洗技術(shù)處理丙烯腈裝置產(chǎn)生的廢氣廢液。現(xiàn)場安裝的聯(lián)鎖切斷閥既是控制閥又是聯(lián)鎖切斷閥，聯(lián)鎖切斷閥的風(fēng)線上裝有兩臺(tái)電磁閥，其中一臺(tái)電磁閥由DCS系統(tǒng)控制另一臺(tái)電磁閥由SIS系統(tǒng)控制，現(xiàn)場設(shè)備供電方式不同，串聯(lián)電磁閥有很大安全隱患等問題，針對(duì)以上問題對(duì)焚燒爐聯(lián)鎖控制方案進(jìn)行了改造。

關(guān)鍵詞：DCS;SIS;Modbus

1、生產(chǎn)工藝概述

丙烯腈焚燒爐系統(tǒng)采用熱力焚燒+雙級(jí)脫硝（SNCR+SCR）+堿洗技術(shù)處理丙烯腈裝置產(chǎn)生的廢氣廢液。處理丙烯腈混合廢液、硫銨廢液等進(jìn)入焚燒單元進(jìn)行焚燒，焚燒后煙氣進(jìn)入余熱回收單元進(jìn)行余熱回收。除塵后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)循環(huán)回焚燒爐降溫，其余煙氣送入SCR反應(yīng)器進(jìn)行低溫選擇性催化還原反應(yīng)脫除煙氣中的NOx，脫硝除塵后的含硫煙氣進(jìn)入脫硫單元，凈化后的煙氣經(jīng)塔頂再熱器升溫約20℃后由堿洗塔頂部煙囪排入大氣。

2、控制系統(tǒng)

該焚燒爐DCS控制系統(tǒng)為橫河CENTUM CS3000系統(tǒng)，安全儀表SIS系統(tǒng)為浙江中控中控的TCS-900系統(tǒng)。

3、存在問題

現(xiàn)場安裝的切斷閥既是控制閥又是聯(lián)鎖切斷閥，控制方案如圖1，聯(lián)鎖切斷閥的風(fēng)線上裝有兩臺(tái)電磁閥，其中一臺(tái)電磁閥由DCS系統(tǒng)控制另一臺(tái)電磁閥由SIS系統(tǒng)控制，當(dāng)兩臺(tái)電磁閥同時(shí)帶電那么風(fēng)線導(dǎo)通切斷閥執(zhí)行氣缸在風(fēng)壓的作用下推動(dòng)氣缸內(nèi)活塞，打開閥門。當(dāng)有聯(lián)鎖發(fā)生時(shí)SIS系統(tǒng)控制的電磁閥關(guān)閉切斷風(fēng)路，切斷閥在彈簧的作用下復(fù)位關(guān)閉。在聯(lián)鎖回路正常情況下，SIS控制電磁閥常開，此時(shí)切斷閥的開關(guān)由DCS電磁閥根據(jù)DCS指令進(jìn)行開關(guān)。

以下問題將可能嚴(yán)重影響裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行以及故障的處理。

1）由于控制聯(lián)鎖切斷閥的雙電磁閥為串聯(lián)連接，如果有一臺(tái)電磁閥發(fā)生故障或意外失電，電磁閥將切斷聯(lián)鎖切斷閥的氣源，使聯(lián)鎖切斷閥復(fù)位關(guān)閉，造成焚燒爐停工。

2）現(xiàn)場設(shè)備供電方式不同，焚燒爐SIS系統(tǒng)輸出為雙電源供電，而DCS系統(tǒng)輸出為單電源供電，降低了整個(gè)裝置的安全等級(jí)和系統(tǒng)的可靠性。

4、解決方案

將裝置聯(lián)鎖切斷閥的電磁閥控制全部引入SIS系統(tǒng)，將DCS控制信號(hào)改為輸出至SIS系統(tǒng)，把DCS來的控制信號(hào)作為電磁閥帶電的一個(gè)條件。所有的控制電磁閥全部由SIS統(tǒng)一控制，從而消除雙系統(tǒng)控制帶來的安全隱患，保證裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性和可靠性。

4.1、將聯(lián)鎖電磁閥控制信號(hào)線全部轉(zhuǎn)到SIS系統(tǒng)

在SIS系統(tǒng)卡籠箱增加一塊數(shù)字量輸出模塊（SDO9010）和輸出端子板（TDO9010）及連接電纜（DB37），將DCS輸出至電磁閥信號(hào)電纜拆下移至SIS系統(tǒng)端子柜與SIS輸出端子相連。

利用DCS串行通訊模塊ALR121與SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊SCM9040連接，使用Modbus通訊協(xié)議將DCS控制電磁閥信號(hào)引入SIS系統(tǒng)中。

4.2、修改DCS系統(tǒng)、SIS系統(tǒng)組態(tài)

4.2.1修改DCS系統(tǒng)組態(tài)

1）接口參數(shù)設(shè)置

在組態(tài)畫面中找到相應(yīng)通訊卡選擇屬性。對(duì)接口參數(shù)設(shè)置，在屬性選項(xiàng)卡中設(shè)置卡件類型和位置，通訊協(xié)議，通訊端口1和通訊端口2的接線方式、奇偶校驗(yàn)、通訊速率等。

2）卡件組態(tài)

在“Communication I/O Builder”中進(jìn)行通訊I/O組態(tài)。

在“WBTagDef”中組態(tài)數(shù)字量點(diǎn)，在“Communication I/O Builder”液面點(diǎn)擊“Tools”在下拉菜單中選擇“%WB Tag Number Definition Call（W）”。

在Element中填寫通訊的數(shù)字工位，在Tag Name中填寫工位名稱，在Tag Comment中填寫相對(duì)應(yīng)的工位注釋，填寫完畢后下裝完成通訊I/O組態(tài)。

4.2.2 修改SIS系統(tǒng)組態(tài)

1）增加操作變量

將DCS通訊來變量填入操作變量表中，注意MODBUS序號(hào)要與DCS來地址一一對(duì)應(yīng)，不能有錯(cuò)。

2）修改控制組態(tài)

在SIS組態(tài)中原功能塊MODULE178（賦值模塊）后增加兩個(gè)功能塊MODULE51（邏輯與模塊）和MODULE209（賦值模塊），在MODULE51（邏輯與模塊）和DCS移入SIS的控制信號(hào)進(jìn)行與邏輯運(yùn)算，結(jié)果輸出至MODULE209（賦值模塊）分別賦值到現(xiàn)場電磁閥（原SIS控制）和（原DCS控制）。

在原聯(lián)鎖邏輯終端增加一個(gè)與邏輯塊，原聯(lián)鎖邏輯沒改變。當(dāng)聯(lián)鎖條件滿足，與邏輯輸入IN1為1，此時(shí)若DCS沒有開閥信號(hào)即與邏輯輸入IN2為0則與邏輯模塊輸出為0，賦值模塊輸入為0，現(xiàn)場兩個(gè)電磁閥處于失電關(guān)閉狀態(tài)，切斷閥不打開。若DCS有開閥信號(hào)即與邏輯輸入IN2為，1則與邏輯模塊輸出為1，賦值模塊輸入為0，現(xiàn)場兩個(gè)電磁閥處于帶電打開狀態(tài)，此時(shí)切斷閥打開。當(dāng)聯(lián)鎖觸發(fā)，與邏輯輸入IN1為0，與邏輯模塊輸出為0，現(xiàn)場兩個(gè)電磁閥失電關(guān)閉，切斷閥關(guān)閉。

4.3更改聯(lián)鎖電磁閥氣動(dòng)管線連接方式

焚燒爐聯(lián)鎖切斷閥電磁閥動(dòng)作為故障安全型，即正常運(yùn)行時(shí)電磁閥帶電勵(lì)磁，聯(lián)鎖時(shí)失電關(guān)閉切斷閥。如兩臺(tái)電磁閥串聯(lián)連接如果其中一臺(tái)電磁閥發(fā)生機(jī)械故障或電纜斷線都會(huì)時(shí)氣路切斷，使聯(lián)鎖切斷閥關(guān)閉，造成裝置停工。

5、結(jié)論

丙烯腈焚燒爐聯(lián)鎖控制方案改造后，現(xiàn)場兩臺(tái)電磁閥全部由SIS系統(tǒng)統(tǒng)一供電控制，聯(lián)鎖切斷閥統(tǒng)一由SIS系統(tǒng)輸出控制，能夠充分發(fā)揮SIS系統(tǒng)的SOE功能，及時(shí)準(zhǔn)確查找聯(lián)鎖切斷閥動(dòng)作的原因，不會(huì)再發(fā)生由于掃描時(shí)間不同而造成先后順序不能確定的困擾，同時(shí)DCS信號(hào)引入SIS系統(tǒng)后，輸出信號(hào)全部變?yōu)殡p電源供電，保證了輸出信號(hào)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

陳恒翔 2010年7月畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)通信工程專業(yè)，2015年獲得東北石油大學(xué)控制工程專業(yè)工程碩士學(xué)位，現(xiàn)任大慶煉化公司電儀運(yùn)行中心技術(shù)工程師