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地面火炬蒸汽阀门的控制

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-09-12  来源:网络  浏览次数:33
  摘 要:针对地面火炬中蒸汽加入控制中存在的难题,提出了解决的方法。详细介绍了在Honeywell公司TPS中实现这种控制控制策略的方法,并给出了实际的CL程序。应用结果表明,这种解决方法可靠性高、方便实用。为解决类似问题提供了一定的借鉴。
  关键词:蒸汽流量 ;霍尼韦尔;PM点;控制语言
  DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.042
  1 引言
  中国石化齐鲁分公司塑料厂拟建一套地面火炬系统,通过招标方式确定了某公司产品中标。火炬系统采用一座钢制燃烧塔独立放散燃烧。火炬最大设计排放量为150吨/小时。燃烧塔外侧设置有混凝土式防风墙,燃烧塔设计为自吸式负压燃烧。塔体采用钢结构,内衬耐高温陶瓷纤维模块。燃烧塔内部设置有100多台带蒸汽消烟的烧嘴,在燃烧塔内部分多级逐级排放燃烧。在排放过程中,与燃烧器相同级的消烟蒸汽也进行同步的调节,操作人员根据摄像机画面中烧嘴燃烧情况,调节蒸汽调节阀,改变消烟蒸汽流量,达到无烟燃烧的效果。
  火炬采用多级排放燃烧,为了能够根据火炬气排放量来投入各级燃烧器,选用了西门子公司的S7-300[1]型PLC作为控制器。可编程控制器初期主要用于顺序控制[2],现在它不仅具有逻辑处理功能,还具有PID运算、构成网络等复杂功能[3]。除了控制室的点火按钮和蒸汽控制回路以外,现场其他数据以通信的方式,由DCS从现场PLC中读取。通过DCS在控制室内调节蒸汽加入量,并可以有效监控地面火炬系统的各个参数。
  火炬气在小流量时通过第一级燃烧器处理。在地面火炬的集气总管上设有2台压力变送器。当火炬气来量超过第一级燃烧系统处理量时,集气总管内的压力升高,压力达到设定值时,第二级燃烧系统管线上的气动切断阀将打开,其上的地面燃烧器将投入使用。随着排放量继续增大,以后各级燃烧系统上的气动切断阀也将相应依次打开,更多的地面燃烧器投入使用。当排放量降低时,各级燃烧系统上的气动切断阀将反向操作,即最后一级燃烧系统上的气动切断阀先关闭。PLC还控制燃烧系统管线上的氮气吹扫阀、常明灯气动直动阀、引火筒燃料气电磁阀和点火器。
  2 问题的提出
  由于火炬气的排放量具有不确定性,不能通过自动控制来兼顾燃烧器无烟燃烧和节约蒸汽两方面的问题,因此蒸汽由操作人员手动开阀加入。在实际运行中,出现排放情况多数是在装置运行出现波动时。这时候操作人员的精力集中在处理出现工艺波动的部位,可能会顾及不到火炬的燃烧情况,如果不能及时打开蒸汽阀门,就会出现冒黑烟,甚至烧坏燃烧嘴的情况。
  3 问题的解决
  根据这一需求,我们在控制室的DCS中通过编程,实现了蒸汽阀门的自动打开和关闭。
  解决问题的思路是在常规控制回路的基础上增加一个PM(Process Module)点,在满足条件的情况下PM点自动给输出赋值,但又不能因为这个点的运行影响控制回路正常的操作。DCS使用霍尼韦尔公司的TPS系统。Honeywell 的TPS系统中的建点过程是一个简单的卡片式填写和选择。用户可以按照系统提示逐项填写[4]。
  3.1 建立点HY672
  进入工程师主菜单,选择Network Interface Module 选项,选择Process Point Building选项,进入Nim Build Type Select Menu菜单,选择点的类型为Analog Output点,进入点组态画面。
  首先填写点的位号HY672,选择节点类型为HPM。选择全点作为点的格式,全点和半点的区别是全点具有报警功能,而半点没有。点描述、关键字等根据实际情况填写。单元号指建立的这个点要放在系统中的那个单元中进行管理,网络号、节点号、模块号和槽路号是HPM的硬件地址,根据系统规划正确填写。在第二页的Point Module Type选项卡中根据实际的硬件类型选择,AO类型对应8点卡件;AO_16类型对应16点卡件。在第三页的Output Direction选项卡根据现场阀门的气开气关形式选择,气开阀选择Direct;气关阀选择Reverse。其他选项使用默认值就可以。按“Ctrl”+“+”下装,退出。
  3.2 建立点HIC672
  在Nim Build Type Select Menu菜单下,选择点的类型为Regulatory Control点,进入点组态画面。
  在第一页中填写点的位号、选择节点类型、点的格式。点描述、关键字等建议填写完整,这样能够更多的提供这个点的有关信息。单元号、网络号、节点号根据系统规划正确填写。第二页的Slotnum填写所建立的点放在HPM中的软槽地址。在Control Algorithm选项卡中选择Automan选项。在组态画面第7页的输出端数量中填入1,敲回车键后下面出现填写输出点参数的对话框,填上TY672.OP。其他参数使用系统默认值或根据需要修改,完成后下装,退出。
  3.3 建立PM点HIC672PM
  在Nim Build Type Select Menu菜单下,选择Network Interface Module→Process Point Building→Process Module,进入点组态画面。
  在第一页中填写点的位号、选择节点类型。点描述、关键字等建议填写完整。单元号、网络号、节點号、槽路号根据系统规划正确填写,其他参数使用系统默认值或根据需要修改,完成后下装,退出。
  3.4 编写CL(Control language)程序
  在工程师主菜单画面,选择Command Processor选项,编写CL程序:
  SEQUENCE HIC672CL (HPM:POINT HIC672PM)   EXTERNAL HIC672, HZH672,HZL672
  PHASE STARTUP
  IF( HZH672.PV=OPEN) AND (HIC672.OP < NN(1)) THEN (
  & WAIT NN(10) SECS;
  & SET HIC672.MODATTR=PROGRAM;
  & SET HIC672.MODE=MAN;
  & SET HIC672.OPE=NN(1);
  & SET HIC672.MODATTR=OPERATOR)
  ELSE IF( HZL672.PV=CLOSE) AND (NN(20)=1) THEN (
  & SET HIC672.MODATTR=PROGRAM;
  & SET HIC672.MODE=MAN;
  & SET HIC672.OPE=NN(15);
  & SET HIC672.MODATTR=OPERATOR)
  GOTO PHASE STARTUP
  END HIC672CL
  程序说明:
  NN(1)开启开度值寄存器,單位:%;
  NN(10)开启延时时间寄存器,单位:秒;
  NN(15)关闭开度值寄存器,单位:%;
  NN(20)自动关闭开关,单位:无纲量。
  当气动切断阀打开时,程序判断蒸汽阀HV672的当前开度(HIC672.OP) 是否小于 NN(1)中的预设值。如果HV672的当前开度不小于 NN(1)中的预设值,HV672保持当前开度;如果HV672的当前开度小于 NN(1)中的预设值,程序将按NN(10)中设定的时间延时,延时后NN(1)中的预设值赋给HV672(HIC672.OP)。当气动切断阀关闭时,程序判NN(20)中的值是否等于1。如果等于1,NN(15)中的预设值赋给HV672(HIC672.OP),否则阀门位置保持不变。
  编译程序。如果程序中有错误,按照系统提示进行修改。将编译正确的程序拷贝到&E01目录下。
  4 系统调试
  建点完成后,需要对控制回路进行系统联调。为了观察方便,把HIC672、HY672、 HZH672、HZL672、HIC672PM编成一个操作组。然后按以下步骤完成调试:
  (1)调出点HY672细目,激活这个点。
  (2)调出点HIC672细目,激活这个点。改变OP值,看HY672的OP值是否同步变化。手动给HIC672输出和现场联校阀门,调整阀门开度和控制室信号一致;联校完成后,把HIC672的输出给0;
  (3)调出点HIC672PM细目,装载HIC672CL程序。程序装载完成后分别设置NN(1)=10、NN(10)=5、NN(15)=-5、NN(20)=1,然后运行程序;
  (4)手动给信号,使HZH672.PV=OPEN、 HZL672.PV=OTHER,观察HIC672.OP是否在延时5秒后输出变成10%。输出10%后可以手动输出10%~100%之间的任何数;
  (5)手动给信号,使HZH672.PV= OTHER、 HZL672.PV=CLOSE,观察HIC672.OP输出是否变成-5%。输出-5%后不能手动改变输出。改变HIC672PM中NN(20)的值不等于1后,可以手动输出HIC672.OP为任意值。
  如果程序执行结果错误,检查PM点设置并作相应修改。
  5 结束语
  按照以上方案实施的控制策略,减少了操作人员在装置出现生产波动时处理问题的操作压力,特别是平时少量排放造成的阀门启闭,操作人员可以完全不用关注。近一年来的实际应用表明,该程序方便实用,为解决类似问题提供了一定的借鉴。
  参考文献:
  [1]安戈.西门子S7-400H系统在造粒机组上的应用[J].自动化仪表,2014,35(10):34-36.
  [2]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].4版.北京:化学工业出版社,2006:126.
  [3]杜鹃.测量仪表仪表与自动化[M].2版.山东:中国石油大学出版社,2006:172.
  [4]安戈.MTL数据采集系统在TPS系统中的应用[J].化工自动化及仪表,2007,34(03):78-79.
 
 
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