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横河CS3000系统在聚丙烯装置中的应用

作者:胡宪敏,中国石油大庆炼化公司2006.03.24阅读 8156

  中国石油大庆炼化公司自1995年干粉装置首次采用日本横河公司CENTUM集散控制系统,到目前为止已经有8套装置使用该公司的DCS系统:干粉,1.3抗盐干粉,火炬,动力二厂循环水扩建,丙烯腈联合装置,30万吨/年聚丙烯等装置,动力二厂汽机改造,聚合物二厂改造(其中CENTUM-礨L系统:1套www.cechina.cn,CENTUM-CS1000系统2套, CENTUM-CS3000系统:5套);横河DCS系统一直运行平稳可靠。下面重点对该系统在该公司今年新上的30万吨/年聚丙烯装置的典型应用加以介绍。
  在30万吨/年聚丙烯装置中,CS3000系统需要实现的主要有常规控制、复杂控制、逻辑联锁控制、顺序控制4种功能,下面介绍如何运用横河公司的DCS控制系统的功能块解决聚丙烯装置中典型的控制和联锁方案。
  一、R201(一级环管反应器)中氢气和丙烯的复杂控制方案的实现
  本方案中丙烯的进料控制是利用控制一级环管反应器的密度来调节丙烯的进料流量,氢气的进料控制分三种情况:1、当分析仪表未投用或故障时操作人员通过HIC2013(氢气与丙烯比值)可手动输入一个值,通过这个比值与丙烯的流量相乘得出的值作为氢气流量调节回
路的给定值;2、当分析仪表投用后,操作人员只需要设定分析仪表的氢浓度,通过一系列的自动调节就可以给出氢气流量调节回路的给定值;3、当操作稳定后,操作人员可将HS2014切换到氢气先进控制上,先进控制程序通过将一些参数进行采集运算后直接给出氢气流量调节回路的给定值。除了以上的控制方案,为了生产不同牌号的产品还需要选择不同的氢气管线,因此在氢气流量调节回路中还需要增加切换开关www.cechina.cn,以便在生产不同牌号的产品时工艺进行切换操作。氢气和丙烯的复杂控制回路见图1。

氢气和丙烯的复杂控制回路
图1:氢气和丙烯的复杂控制回路
氢气和丙烯的复杂控制功能块图
图2:氢气和丙烯的复杂控制功能块图
蒸汽流量补偿功能块图
图3:蒸汽流量补偿功能块图
TEAL与丙烯、TEAL与主催化剂、TEAL与ATMER 的比值控制回路图
图4:TEAL与丙烯、TEAL与主催化剂、TEAL与
ATMER 的比值控制回路图

  氢气和丙烯的复杂控制功能块见图2。
  ⑴、将PID调节器AIC2001A/B的MV值的上下限改成0-1,单位:KG/T,目的是与比例调节器HIC2013的SV(上下限也改成0-1,单位:KG/T)对应好,同样将比例调节器HIC2013的MV值的上下限与PID调节器FIC2001的SV的上下限对应好。
  ⑵、FX2001.CPV=FIC2001.PV*1000/FT2003.PV即氢气与丙烯的比值。
  ⑶、FFIC2013是模拟控制面板,在其组态画面中将其操作方式与HIC2013.MODE对应,将其测量值与FX2001.CPV对应,将其给定值、给定值高限、给定值低限与HIC2013.SV、HIC2013.SVH、HIC2013.SVL对应,将其输出值、输出值高限、输出值低限与HIC2013. MV、HIC2013.MH、HIC2013.ML对应。通过建立FFIC2013模拟控制面板,工艺操作人员操作它就可以完成上述氢气的进料控制前两种情况。
  ⑷、通过使用SEBOL编程块(H2CONTROL1)完成对氢气的先控程序,并将程序计算的结果推给数据块(H2SET),然后将数据块(H2SET)的给定值送给选择开关HS2014,工艺操作人员操作它就可以完成上述氢气的进料控制的第三种情况。
  2、蒸汽流量补偿方案的实现
  聚丙烯装置中其它介质(如氮气、瓦斯、仪表风)的流量温压补偿运算公式通过选用功能块TPFCL就可以完成流量温压补偿运算,但是蒸汽的流量温压补偿运算公式不属于常规补偿公式控制工程网版权所有,且运算复杂,我们通过计算块里提供的数学运算公式很轻松的将此问题解决。蒸汽流量温压补偿公式:
  Tc =T(测量温度)+T0
  Pc =P(测量压力)+P0
  V=R*Tc/Pc-A*(100/Tc)*E(2.82)- Pc *E(2) [B*(100/ Tc)*E(2.82)+ C*(100/ Tc)E(31.6)]
  Tc= Tr(参考温度)+T0
  PC= Pr(参考压力)+P0
  Vr=R*Tc/Pc-A*(100/Tc)*E(2.82)- Pc *E(2) [B*(100/ Tc)*E(2.82)+ C*(100/ Tc)E(31.6)]
  Q0=Qm*(Vr/V)0.5
  其中T0=273.15℃,P0=1.01325barCONTROL ENGINEERING China版权所有
  R=0.004615控制工程网版权所有,A=0.9172,B=13609 C=4.55*1015
  蒸汽流量补偿功能块见图3。
  ⑴、在计算块VMOL-MEASURE计算公式(见表1)。
  ⑵、在计算块VMOL-REFERENCE计算公式同上,只需将TI0204.PV和PI0205.PV用T-REF.PV和P-REF.PV替换。
  ⑶、在计算块FFI0204计算公式(见表2)。
  ⑷、将FFI0204的计算结果送给FI































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