催化裂化装置主风机静叶控制系统改造.pdf

第 4 2卷 第 4 期 2 0 1 3 年 4 月 化工技术与开发 Te c h n o l o g y De v e l o pme n t o f Ch e mi c a l I nd u s t r y Vo 1 ． 4 2 No ． 4 Ap r ． 2 01 3 催化裂化装置主风机静叶控制系统改造 张承峰，邹青华，邓宗华 中国石油广西石化公司，广西 钦州 5 3 5 0 0 8 摘要分析3 5 0 Y Y t a - 重油催化裂化装置A V 9 0 - 1 2 轴流式主风机组静叶漂移的原因，总结归纳了射流管式伺服 阀用于轴流式主风机静叶控制中存在的问题，着重介绍了一种基于比例阀作为控制元件的智能电液控制系统的特点 和性能。A V 9 0 - 1 2 主风机组静叶控制的成功改造说明，这种智能型比例控制系统具有结构紧凑、抗污染能力强、操 作方便 、 能故障锁位等特点，能有效解决轴流式主风机组静叶漂移的问题。 关键词 催化裂化 A V 9 o - 1 2 轴流式主风机； 静叶控制； 伺服阀；比例阀； P L C 控制 中图分类号 T E6 2 4 ．4 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 - 9 9 0 5 2 0 1 3 0 4 - 0 0 5 3 - 0 2 中国石油广西石化 3 5 0万 t a - 重油催化裂化 装置是 目前国内单套加工能力最大的装置之一， 该 装置采用 了 U O P公 司的工艺技术 ， 于 2 0 0 7年 1 1 月 开工建设， 2 0 1 0 年 9 月投产。主风机组采用三机组 方案 ， 由烟机- 轴流式主风机． 电机组成 ， 是 目前 国内 催化裂化装置功率最大的主风机组 ， 其 中烟机选用 兰州机械厂生产 的 V L 一 1 9 0 0 0 A型 ， 主风机选用了陕 鼓集 团生产的 A V 9 0 1 2 轴流式主风机 ， 电机选用上 海 电机厂生产 的 YC H1 1 2 0 - 4型电动 机。主风机静 叶控 制系统由动力油站 、 射 流管式伺服 阀和液压油 缸三部分组成 。 催化装置开工后不久 ， 主风机静 叶就开始 出现 漂移现象， 虽然人工干预后恢复正常， 但曾多次给 装置操作带来波动。开工 5 个月后， 静叶漂移现象 愈发严重， 曾在 3 个月内两次将主风机静叶关闭到 2 2 。 ， 致使装置由于主风流量低连锁停车， 给广西石 化造成严重的经济损失 ， 一度成为广西石化最大 的 安全隐患。经认真分析研究 ， 认为造成静叶飘移 的 主要原因是射流管式伺服 阀抗污染能力差 ， 因为伺 服阀的射流管 内径仅为 0 ． 5 mm， 所 以当液压油受到 轻微污染就可能造成工作失灵 。而原控制系统设计 存在先天不足 ， 没有 自动锁位功能 ， 也没有现场手动 操作功能 ， 当伺服阀故障时就没有操作和保护 的手 段 。广西石化在 2 0 1 1 年 6月采用 了 比例 阀电液控 制 系统对原系统进行改造 ， 2 0 1 1 年 7月 1 13 改造完 成并投入使用， 成功地解除了安全隐患， 对装置平稳 操作和机组长周期安全运行提供了保障。 作者简介 张承峰，中国石油广西石化公司副总机械师 收稿 日期 2 0 1 3 ． 0 2 ． 1 2 1 主要改造 内容 原控制系统存在以下不足 首先， 射流管式伺服 阀抗污染能力差 ， 射流管容易堵塞 ； 其次 ， 没有静 叶 锁位功能， 一旦出现漂移， 束手无策； 再者， 没有现场 操作手段， 静叶调节只能通过伺服阀来完成， 风险过 于集 中。针对 以上缺点 ， 经广西石化认真研究解决 方案后 ， 对原控制系统进行了改造 ， 改造后的静叶控 制系统功能更加强大 ， 性能也更加可靠 ， 已连续平稳 运行了近 l 0个月。主要的改造 内容如下 1 取消原射流管式伺服阀， 改用比例阀电液控 制系统 ， 有效克服 了控制元件抗污染能力差的问题。 2 改造伺服液压系统 ， 从开环控制改为闭环控 制， 使静叶操作更加平稳。 3 取消原液压油站 ， 将液压油系统与电控系统 集成到电液控制柜内， 更加紧凑， 也能更好地隔离外 界污染。 4 新增一套静叶开度传感器， 与原传感器冗余 切换使用 ， 更加可靠安全。 5 增加了现场手动液压操作功能， 使静叶操作 手段更加灵活。 6 增加 了电子锁位功能， 一旦出现跟踪失调 、 信号丢失、 反馈丢失和液压油压力过低时， 则静叶自 动锁位 ， 更加安全。 7 增加了机械锁位功能， 在执行机构前端增加 两个截止阀， 方便故障处理。 化工技术与开发 第 4 2卷 2 电液控制系统介绍 电液控制系统主要由动力油单元、 液压控制单 元 、 液压油缸与静叶回讯单元 三部分构成 。具体 的 原 理 图见 图 1 。 图 1 电液控 制 系统原 理 图 2 ． 1 动力油单元 电机 D拖动油泵 P ， 将油箱中低压油抽人油泵 P内， 产生高压油 ， 经过单 向阀 V 4 ， 精滤器 L 1 2 ， 送 入蓄能器 Z L 1 、 Z L 2 ， 储存并建立系统压力， 当系统 压力达到工作压 力上限时 ， 由压力变送器 S 1 所带 开关触点断开， 经过 P L C逻辑判断， 使卸荷电磁阀 D V3失 电导通 ， 则 油泵 出 口经 电磁 阀 D V3回流油 箱 ， 油泵电机处于轻载运行 ， 液压控制单元在由蓄能 器 Z L 1 、 Z L 2 所建立起的压力下运行。当系统压力 降至工作压力下限时， 压力变送器 s l 开关触点又闭 合， 经 P L C判断， 使卸载电磁阀 D V 3 得电关闭， 则油 泵 P向液压单元供油 ， 直至达到系统工作压力上限。 溢流 阀 A V的作用是 当 D V3 失灵 后压力持续上升 时泻压回油箱 ， 确保液压控制系统安全运行 。 2 ． 2 液压控制单元 从油站来 的高压油 ， 经过控 制油模块 ， 进入 电 磁 阀 D V1的 P端 ， 若控制模式为远程控制 ， 则电磁 阀 D V1 带 电 ， 高压油通过 D V1的相应油道 ， 进入液 控单向阀V 1 、 V 2 、 V 3 的控制端使其呈双向导通状 态， 则高压油经过液控单向阀 V 1 进入 比例阀S V 1 的 P端 ， 此时只需改变 比例 阀 S V1 相应控制绕组 的 控制电流幅值 ， 就能改变比例阀 S V1 两个输 出口的 流 向与流量 ， 即操纵伺 服油缸 S G活 塞移动 的方 向 与速度， 实施静叶调节。若操纵方式设置在现场或 系统产生故障时， 则电磁 阀 D V1 失 电， 使液控单 向 阀V 1 、 V 2 、 V 3 关断， 切断比例阀 S V 1 的供油油道， 使伺服油缸活塞不能移动 ， 实施就地锁定 ， 此时高压 油经过电磁 阀 D V1的相应油道 ， 进人手操阀 S V 2的 P端 ， 操纵手操阀 S V 2的手柄方 向， 就能改变手操阀 S V 2 两个输出口的流向， 实施静叶就地手动液压操 作， 通过调节调速阀T V可调节静叶的运行速度。 2 ． 3 液压油缸与传感器 本部分 由液压油缸 S G， 静 叶开度传感器 S 3和 手动锁位 阀门 M 7 、 M8组成 ， 接受液压控制单元送 来的调节油压， 使油缸活塞运动， 通过连杆带动静叶 开 ／ 关， 静叶开度传感器将静叶开度信号送人 P L C 与设定值进行 比较运算 ， 完成闭环反馈控制。 3 控制方案描述 该控制系统的主要控制方案有静叶开度控制与 故障锁位两种， 所有的控制功能都由集成在电液控 制柜内的 P L C 西 门子 S - 2 2 4型号 来完成 。 3 ． 1 静叶开度控制 中央控制室送出的 4 ～ 2 0 m A控制信号 s P 、 静叶 开度信号 P V分别输入至 S - 2 3 5 A ／ D模数转换模块， 并将 S P 、 P V两信号进行 P I D运算 ， 其数字量运算结 果再 由 S - 2 3 5 D ／ A数模转换模块输出到 比例 阀功率 放大器， 根据预先设置的编程指令运算 ， 控制比例阀 线圈 ， 驱动活塞运动 ， 通过连杆来带动静叶运行。 3 ． 2 静叶锁位控制 静 叶锁位控制 由锁位 电磁阀 D V 1 来实现， 当控 制信号 s P丢失， 静叶开度反馈信号 P V丢失， s P值与 P V值偏差 △y过大 ， 液压油压力过低以及停 电等状 况出现， D V 1 失电， 将比例阀的液压油回路切断， 比例 阀将无法实现对静叶开度的控制， 实现静叶锁位。这 些 自锁条件和其它报警信号经一次元件采集后均送 入 P L C系统按预先设置好的程序运行 ， 并将锁位报警 和其他报警信号送人中央控制室 I C S 上显示。 4 操作模式选择 本次改造增加了现场手动液压功能， 防止控制 信号不正常时无法操作静叶开度， 在控制柜面板上 可以完成现场液压手动操作和远程给定操作的切 换 ， 非常便利。 4 ． 1 自动操作 开启总电源 ， 启动 电机 ， 给系统上电， 然后在控 下转第5 9 页 第 4期 吴章柱等R F C C 装置分馏塔结盐的分析及处理 5 9 4 ． 1 ． 2 分馏塔顶温度低 分馏塔塔顶温度控制低 ， 装置蒸汽用量大， 分馏 塔 内上部低温部分易形成水相 ， 这部分水相为结盐 创造了环境基础 。 4 ． 2 预防措施 4 ． 2 ． 1 完善监测手段 生产过程 中分馏塔结盐并不是突然 的 ， 而是随 着时间推移不断累积 的 ， 所 以应完善进料 、 顶循环 、 重石脑油循环中的氯离子及氨含量 的监测化验 ， 密 切关注分馏塔操作情况 ， 汽油柴油馏程是否重叠 ， 防止较 低 的塔 顶温度 和较低 的油气 分压 ， 以降低 N H C 1 的析出结晶的速度 ， 避免结盐的发生。 4 ． 2 ．2 保持平稳的操作 应保持操作的平稳， 避免大幅度调整操作， 导致 将某部位铵盐带出后， 在一定的部位累积， 加剧分馏 塔结盐 。 5 结语 本文描述了分馏塔发生结盐的现象 ， 比较 了结 盐前后工艺参数 的变化 和汽油柴油产 品的分析数 据 ， 叙述 了本装置在线洗盐 的操作方案 ， 并对水洗前 后工艺参数 的变化 和汽油柴油分析数据进行 比较 ， 可以看出分馏塔在线水洗方案切实有效。根据本装 置的进料和操作情况对分馏塔结盐进行了分析并提 出了改善进料性质 、 控制较高的塔顶温度 、 完善监测 手段和保持平稳操作的预防措施。 参考文献 f 1 】马伯文 ． 催化裂化装置技术问答 [ M】 ． 北京中国石化出 版社，2 0 0 3 ． An a l y s i s a n d Pr e v e n t i o n s S o l u t i o n s o n Sa l t De p o s i t i o n i n RFCC Fr a c t i o n a t o r w Z h a n g - z h u ， WANGB e n - l i n g ， L I NXu e - f e i P e t r o C h i n a G u a n g x i P e t r o c h e mi c a l C o mp a n y , Q i n z h o u 5 3 5 0 0 8 ， C h i n a 上接第5 4 页 制面板上按下 “ 自动”按钮 ， 这时控制系统将接受远 程给定信号， 操作人员可以在中央控制室对主风机 静叶开度进行远程操控。 4 ． 2 现场液压手动操作 在控制面板上按下 “ 现场” 按钮， 便可以进行。操 纵手操阀 S V 2的手柄， 就能改变手操阀 S V 2 两路输出 口的流向， 进行静叶开关的操作 ， 通过调节调速阀 T v1 可调节静 叶开 ／ 关 的运行速度 。当电磁 阀 D V1 失电 时或控制系统出现故障晴 况下要用现场操作。 5 结语 主风机静叶漂移是一个 困扰很多炼油厂催化裂 化装置平稳运行的难题 ， 这次改造是 国内第一次在 A V 9 0 1 2型轴流式主风机 组上改造 的成功案例 ， 彻 底解决了静叶漂移的根本问题， 并进一步完善了操 作手段和控制功能。系统投用至今 ， 主风机静叶操 作灵敏、 稳定， 证明这是一次成功的改造， 对其他轴 流式压缩机静叶调节具有很好的借鉴意义。 参考文献 【 l 】朱景致 ． 催化裂化主风机组控制系统原理及技术 [ J 】 ． 自 动化仪表，2 0 0 5 f 5 3 9 _ 4 2 ． Co n t r o l Re for ma t i o n o n S t a t o r Va n e o f M a i n Ai r Bl o we r f o r RFCC Z HA NGC h e n g - f e n g ， Z OUQi n g h u a ， DE NGZ o n g - h u o P e t r o C h i n a Gu a n g x i P e t r o c h e mi c a l C o mp a n y , Q i n z h o u 5 3 5 0 0 8 ， C h i n a