常減壓裝置控制系統(tǒng)

1、25-100萬噸常減壓裝置控制系統(tǒng)簡介、工藝綜述煉油常減壓裝置是原油加工的第一道工序。原油經(jīng)過蒸儲分離成多種油品和下游加工裝置的原料。常減壓裝置控制系統(tǒng)及操作的水平，對煉油廠的產(chǎn)品質(zhì)量、收率以及對原油的有效利用都有很大影響。常減壓裝置的工藝流程，見圖1（以燃料型為例）。一屯吃若2-wrauf土一常is,加拉護(hù)4一常it用，一端壓處斷盤電才一比加喝距黑及觸7一圃按過程可分：1、電脫鹽：原油中所含鹽類，在加工過程中會沉積在工藝管道、加熱爐爐管和換熱器的管壁上而形成鹽垢，致使傳熱困難，燃料消耗增加。鹽類的存在還會造成腐蝕，可導(dǎo)致腐蝕穿孔，漏油而造成火災(zāi)，也還會污染二次加工中的催化劑，使催化劑壽命縮短

2、。流程見圖2電脫鹽就是在原油中注入一定量含氯低的新鮮水或常壓塔塔頂冷凝水，經(jīng)充分混合溶解殘留在原油中的鹽類。同時稀釋原有油水，形成新的乳化液，然后在破乳劑的作用下沉淀分離出，達(dá)到脫鹽的目的。2、原油蒸儲A、我國原油蒸儲裝置一般在常壓分儲塔前設(shè)置初儲塔或閃蒸塔。在于將原油換熱升溫過程中已經(jīng)氣化的輕質(zhì)油及時蒸出，使其不再進(jìn)入常壓加熱爐。以降低加熱爐的換熱負(fù)荷和原油換熱系統(tǒng)的操作壓力降。從而節(jié)省裝置能耗和操作費用。初儲塔頂產(chǎn)品輕汽油儲分作催化重整原料。B、常壓塔設(shè)置34個側(cè)線，生產(chǎn)汽油、溶劑油、煤油、航空煤油、輕柴油、重柴油等產(chǎn)品或調(diào)和組分。C、減壓塔側(cè)線出催化裂化或加氫裂化原料，產(chǎn)品較簡單，分儲精

3、度要求不高。D、減壓塔一般按“濕式”或“干式”操作（即減壓塔段和減壓爐管不注或少注蒸汽）操作破乳劑新鮮水原油換熱器圖2原油脫鹽水的典型工藝流程3、分儲塔分儲塔是原油蒸儲過程中的核心設(shè)備。工藝條件主要有分儲塔的溫度、壓力即回流比等。塔的閃蒸壓力由塔頂壓力和閃蒸段以上塔板總壓降決定。常壓塔壓力由塔頂冷凝系統(tǒng)的壓確定。減壓塔頂壓力主要由抽空器的能力決定。不論常壓塔還是減壓塔，其閃蒸壓力的降低，均意味著在相同氣化率下爐出口溫度可降低，從而降低燃料消耗。閃蒸段以上部分壓力降低,各側(cè)線儲分之間的相對揮發(fā)度增大，有利于側(cè)線微分的分離。一般優(yōu)化控制都是圍繞常壓塔作文章的。4、加熱爐對原油蒸儲的加熱爐，要求在規(guī)

4、定的氣化率下，爐管內(nèi)的最高油料溫度應(yīng)低于油料開始裂解的溫度。（特別是減壓加熱爐）一般從設(shè)備角度采取氣化段爐管擴(kuò)張的措施，使?fàn)t管內(nèi)最高油溫不超過400Co控制難點是支路出口溫度均衡控制。二、控制系統(tǒng)選型對工藝效益的影響傳統(tǒng)石化行業(yè)80年代前大多采用常規(guī)儀表控制，90年代開始逐漸用DCS控制。DCS取代了常規(guī)儀表，使石化行業(yè)如虎添翼，一是DCS基本上是內(nèi)部連接，取消了大量的中間接點和盤裝儀表，減少了故障點，使自控系統(tǒng)更可靠地服務(wù)于工藝過程；二是由于它強(qiáng)大的軟件功能，可方便地搭接各種復(fù)雜控制回路，從而實現(xiàn)智能控制，優(yōu)化控制。三是由于它的網(wǎng)絡(luò)功能，管理層不但可以及時了解生產(chǎn)情況，而且可以運用各種類型的

5、管理軟件方便地指導(dǎo)生產(chǎn)。早期的DCS基本上都是從國外進(jìn)口的，隨著DCS技術(shù)逐漸成熟，逐步完善，國產(chǎn)DCS也發(fā)展很快，我們浙大中自公司自行研制的SunyTechTDCS9200已成功地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域的不同行業(yè)。下面就是我們?yōu)?5-100萬常減壓裝置所作的配置介紹。三，系統(tǒng)配置系統(tǒng)由現(xiàn)場儀表、控制站操作站、工程師站構(gòu)成。操作站/工程師站通過系統(tǒng)網(wǎng)SNET與控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？刂普緝?nèi)則通過控制網(wǎng)CNET于實時數(shù)據(jù)傳遞。常減壓裝置，一般在控制回路70100個，工藝檢測點240300個。按崗位分配置由屏幕顯示的操作臺34個?；九渲茫嚎刂普?套（1:1冗余控制面板）操作站3臺（可根據(jù)需要增加

6、）工程師站1臺工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜7臺I/O卡52塊：其中控制I/O26塊,I/O輸入/輸出或數(shù)字輸入/輸出26塊，均按1:1冗余配置.電源組件：提供24VDC/6A和5VDC/7A直流電源，冗余配置.附屬設(shè)備：根據(jù)需要配置.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示:I控制檢做01ftMtt梅02收板11：心嘴板:總TI也-4TCO?Fi.-Ii.-oift您艇工合g工工您&S8888四、典型控制原油蒸儲工藝過程基本上是個氣液相轉(zhuǎn)換的物理過程，因此所有控制機(jī)理應(yīng)遵循物料、熱平衡、相平衡以及質(zhì)量和熱傳遞等基本原理。1'加熱爐支路出口溫度的均衡控制常壓爐進(jìn)料一般分為幾個支路。常規(guī)的控溫度制方法使，在各支路上都安

7、裝自動流量變送器和控制閥。而爐出口匯合后的溫度來調(diào)節(jié)爐用燃料量。這種調(diào)節(jié)方法，僅能將爐子總出口溫度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，而各支路的出口則有較大的變化。某一路爐管有可能導(dǎo)致過熱而結(jié)焦，為了改善和克服這種情況，采用支路均衡控制，見圖4所示。其調(diào)節(jié)方法為：保持通過爐子的總流量一定，而允許支路流量有變化。支路的出口溫度自動和路總出口溫度比較，通過分式計算自動調(diào)節(jié)各支路的進(jìn)料流量。維持各支路的溫度均衡。采用DCS后，我們可以方便地用FDB實施加熱爐支路出口溫度的均衡控制，可以達(dá)到不大于1C,最佳時不到0.5C。S.P.總流量設(shè)定922、加熱爐燃燒控制在常規(guī)的控制系統(tǒng)中，加熱爐出口溫度、爐膛負(fù)壓、煙氣含量等

8、變量時獨立的，互不關(guān)聯(lián)的。而實際上各變量之間時相互影響的。采用DCS后，運用前饋加反饋的控制方法；反饋調(diào)節(jié)對象選擇加熱爐的熱效率，執(zhí)行手段采用調(diào)節(jié)空氣量，前饋系統(tǒng)采用單參數(shù)反饋，干單回路可編程調(diào)節(jié)器(功能示意)O2輸出模出3濾波模入2模出3跟蹤S.P.超限補(bǔ)償模入3原料輸出特性恢復(fù)L.模出1f(T.a)過剩空氣系數(shù)a=f(O2)、入1M熱效率I輸出特性補(bǔ)償I空氣PTPC輸出限幅手操器圖5加熱爐燃燒控制流程擾源選定燃料壓力。其控制流程如圖5。3、分儲塔的質(zhì)量閉環(huán)控制分儲塔質(zhì)量閉環(huán)控制是根據(jù)已知的原油實沸點曲線和塔的各側(cè)線產(chǎn)品的沸點曲線，塔各部位的溫度、壓力以及各進(jìn)出塔物流的流量等實時參數(shù)。通過物

9、料平衡，熱平衡計算出塔各分段的氣液相內(nèi)回流及其組成，再算出可抽出線產(chǎn)品的干點和初儲點，并以其溫度值作為溫度控制的設(shè)定值。在SunyTechTDCS9200中采用RTM功能塊群很容易實現(xiàn)。這種方法取代了在線分析儀表，克服了在線分析和滯后現(xiàn)象，可及時檢測出產(chǎn)品的干點變化和自動調(diào)節(jié)產(chǎn)品的抽出量，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定和收率提高。4、常壓塔多變量智能控制多個單回路PID的控制方案，可發(fā)展為對一個設(shè)備或部分工藝過程的綜合控制。DCS所具有的控制和運算功能加上測控過程的數(shù)學(xué)模型，可以開發(fā)形成各自功能，各種形式的實現(xiàn)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制，給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益常壓塔多變量智能控制，見圖6,這個控制功能在平穩(wěn)操作，克服原油變化引起的擾動，克服爐出口溫度擾動和提高產(chǎn)品質(zhì)量上均取得良好的效果。被控制變量：常頂溫度，常一線氣相溫度、常三線氣相溫度抽出抽出抽出控制變量：常頂冷回流流量、常一線抽出量、常三線抽出量可測擾動變量：加熱爐出口溫度、塔頂壓力5、過氣化率控制在原油蒸儲中，為了保證儲分油中收率和質(zhì)量，必須有一定的過氣化率，但過氣化率太大，又會增加裝置的能耗，通常以過氣化率2%3%為適宜，控制方法可通過DCS進(jìn)行閉環(huán)控制，或開環(huán)指