催化油浆FITS加氢装置控制系统设计与开发.docx

? ? 催化油浆FITS加氢装置控制系统设计与开发 ? ? Summary：油浆加氢装置通过对催化油浆进行多段加氢处理，脱硫脱氮后得到纯化的催化油浆，为了提升产量需要将原装置油浆加氢的处理量30吨/年提升至200吨/年，在此基础上，原装置的控制系统以及其他的仪表设备需要重新设计与开发，本文反映了该装置开发与设计遇到的实际问题，通过讨论试验解决了控制系统问题，也论证了新的控制系统比旧的控制系统更加优化的结果，达到整个装置成功运行的条件。 Keys：仪表、控制系统、加氢装置 前言 ?? 随着科技的发展以及生产安全要求的不断提高，现代工艺生产模式已经渐渐步入全自动化的时代，在自动化控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）和DCS（集散控制系统）是工业控制中用途最为广泛的两种控制系统。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作系统，它采用一种可编程的存储器，在内部进行存储逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制机械设备和生产过程。其特点有可靠性高、编程容易、组态灵活、输入/输出功能模块齐全、安装方便、运行速度快。DCS与PLC在控制的基本原理上是一致的，但为了保证数据的及时性以及因控制器故障造成装置无法连续生产的情况，DCS会做冗余设备配套，保证在故障情况下，备用冗余设备能够继续给装置提供控制服务，保障生产。DCS控制系统一般用于点位数较多，即时性要求较高的大型工业装置。 1装置概要及工艺要求 1.1装置概要 装置采用纤维膜强化传质深脱固技术，分离油浆中的催化剂固体微粒降低油中灰分；然后利用高效气液分散、混合技术为主要特征的管式液相加氢工艺进一步降低油浆中的硫氮杂质含量最终符合制备沥青的要求。为了满足整个工艺能够成功实现，需要建立一套完整的控制系统来控制各个关键位置的工艺参数，如：液位、温度、流量等。 1.2工艺要求 根据工艺方的需求，初步确定整个装置的温度控制点位为20个，包括三个大反应器每个反应器分配上中下三个点，一共九个点，剩下的11个点分别为其他连接管线加热控温。除了温度控制点位，还需要提供15个显示温度点位，测量反应器管芯温度。其他控制参数有：流量控制点位3个，液位控制点1个。 2设计任务分析 2.1控温点设计方案 根据该装置的控温要求，有两种方案可以实行。 ? 方案一：选取宇电自动化仪表型号为808P（如图2.1.1）作为温度控制器，该仪表控制器低功耗、高稳定性及低故障率，操作简单。选取固态继电器SSR（如图2.1.2）作为温度驱动隔离器，隔离器件实现了控制端与负载端的隔离，保护控制器不直接受到大电流的冲击，保障了控制器的安全使用。最后的负载加热器选用缠绕式加热带（如图2.1.3），该加热器简单实用，安装简单。测温元件采用K型热电偶（如图2.1.4），该热电偶是工业生产中最广泛应用的测温元件，拥有测量精度高，测量范围广，构造简单使用方便，价格实惠等特点。 ??????? ?????????? 图2.1.1??????????????????????????????? 图2.1.2 ???? ???? 图2.1.3??????????????????????????????? 图2.1.4 该方案的控温原理图如图2.1.5所示，控制器通过接受来自K型热电偶的温度信号进行逻辑运算，再通过输出端口发送信号到固态继电器电压端，当固态继电器接收到来自控制器的输入信号，固态继电器高压端内部接通，使电源接通到现场加热带，缠绕式加热带开始加热升温，当测温点温度达到给定温度值，控制器停止发送输出信号，即整个升温暂停，如此反复即可保证温度保持在目标温度附近。 图2.1.5 ? 方案二：控制器和测温元件继续使用宇电表和K型热电偶，现场加热器不变。驱动隔离器改用为可控硅调压器（如图2.1.6），可控硅可以通过控制信号输入，去控制串在主回路中的可控硅（晶闸管）模组，改变主回路中电压的导通与关断，由此达到实现加热器控制。 ????????????????? 图2.1.6 方案对比：两个方案中采取了两个不同隔离原件，固态继电器适用的控温环境是对超出给定温度一定范围不影响生产的情况下使用，而可控硅更适用于控温精准的控温环境，当工业装置对于控制的温度要求较高时，我们选择可控硅更优。本文中的催化油浆装置控温要求较低，我们则选择用更经济实惠的固态继电器。 2.2管芯温度显示设计 本装置的三个大反应器总共需要15个显示温度点位。可以继续选用宇电808P仪表作为显示温度点位，但是会提高整个装置的建设成本。这里可以选择使用西门子S7200PLC控制器（如图2.2.1），搭载4个温度模块，来提供显示温度的点位。S7200PLC控制器运行稳定、操作简单、使用方便、价格便宜，适合用与该装置。 ????