180万t/a催化汽油加氢机组控制系统解析

曹 宇 杨海军 王春燕

(中国石油兰州石化公司设备维修公司，兰州 730060)

中国石油兰州石化公司180万t/a催化汽油加氢装置，主要以催化汽油为原料，生产满足国Ⅲ排放标准的汽油。装置设有一套离心式循环氢压缩机K-201，两套往复式新氢压缩机K-101A/B(一开一备)。来自加氢脱硫进料泵的重汽油与来自K-201的循环氢混合，经换热器换热后全部以气相进入第一加氢脱硫反应器。脱硫气体先进入K-201入口分液罐并由K-201升压后循环使用。混合原料油自装置外来，经选择性加氢反应器进料泵升压，在流量比值控制下与来自K-101A/B的氢气混合作为反应器进料。

K-101A/B和K-201自控系统由沈阳鼓风机集团有限公司设计并提供了机组的主要运行性能参数，如机组的轴振动、轴位移、轴承温度及其相关参数。该系统对机组的油路、气路及密封油等工况进行动态监控，及时监测机组的检测参数和运行状态。控制系统设计有各项功能画面，包括启车条件、报警、联锁、防喘振、趋势图及测点清单等，每种功能画面设有不同的功能选项，通过对各选项的操作实时监控机组的运行状况。在此，笔者主要对机组自控系统的联锁逻辑、防喘振控制原理和调速控制作一介绍。

1 机组联锁逻辑

K-201上位联锁逻辑画面如图1所示，无报警联锁时所有状态灯为绿色，反之为红色。

K-201上位联锁逻辑的解析如下：

a. FISA50301低压缸非驱动端一级泄漏气流量不小于26m3/h，PISA50305低压缸非驱动端一级泄漏气压不小于200kPa，压力高高联锁。当两个条件都满足时启动二取二联锁。

图1 K-201机组的上位联锁逻辑画面

b. FISA50302低压缸驱动端一级泄漏气流量不小于26m3/h，PISA50306低压缸驱动端一级泄漏气压不小于200kPa，压力高高二取二联锁。

c. FISA50303高压缸非驱动端一级泄漏气流量不小于26m3/h，PISA50308高压缸非驱动端一级泄漏气压不小于200kPa高高联锁，当两个条件都满足时启动二取二联锁。

d. FISA50304高压缸驱动端一级泄漏气流量不小于26m3/h，PISA50309高压缸驱动端一级泄漏气压不小于200kPa，流量和压力高高二取二联锁。

e. PISA50113A/B/C润滑油总管压力不大于100kPa低低联锁，当3个条件任意两个满足时启动三取二联锁。为了防止油压波动导致误动作，该联锁信号延时2s，油压联锁逻辑如图2所示，圈出之处为延时2s。

f. XSA50218_XSA50219低压缸轴位移不小于±0.7mm联锁，XSA50210_XSA50211高压缸轴位移不小于±0.7mm联锁。轴位移信号从现场先进入本特利状态监测器(二取一)，当有一个达到联锁值后输出DO信号，并将该信号传至机组控制联锁。图3中，圈起来的是XSA50218_XSA50219低压缸轴位移和XSA50210_XSA50211高压缸轴位移从本特利状态监测器来的联锁信号。

g. SIS_STOP_YS来自 SIS信号停止K-201。当SIS联锁需停K-201时，向K-201系统发出停机信号。

h. 辅操台SB1按钮按下，紧急停止K-201。辅操台急停按钮都加有保护罩。

图2 油压联锁逻辑

图3 K-201高、低压缸轴位移联锁逻辑

K-101A/B的上位联锁逻辑画面如图4所示，无报警联锁时所有状态灯为绿色，反之为红色。K-101A/B联锁包括油压联锁PISA40407A/B、PISA40408A/B、PISA40409A/B(三取二)，SB2按钮按下紧急停K-101A(辅操台)，SB3按钮按下紧急停K-101B(辅操台)，SIS_STOP_WFSIS信号来自SIS信号停K-101A/B。

以K-101A机组为例进行解析，其机组联锁逻辑程序如图5所示，该程序油压PISA40407A、PISA40408A、PISA40409中的任意两个低于联锁设定值时(三取二)启动联锁，无延时2s(设计无，这点与K-201的油压联锁不同)。SB2按钮按下紧急停K-101A(辅操台)。SIS_STOP_WFSIS，来自SIS急停信号。

图4 K-101A/B的上位联锁逻辑画面

图5 K-101A机组联锁逻辑

2 K-201机组防喘振控制与调节

2.1 防喘振控制

K-201是装置的核心，防喘振控制是机组的主要控制回路。防喘振控制是对压缩机组的一种保护，它在机组工作点进入喘振区前提前打开防喘振阀来提高流量，使工作点回归到正常工作区域。该系统采用动态防喘振技术，根据机组运行状态动态调整防喘振工作线，同时对防喘振阀进行控制。

K-201防喘振控制画面如图6所示，图中横坐标为机组流量的比值，纵坐标为入口压力和出口压力的比值。若工作点进入喘振线左侧，说明机组已进入喘振区，为了保护机组，系统会提前迅速将防喘振阀打开，机组正常运行时不会出现这个问题。工作圆点在实际控制线右侧为安全工作区。在该画面的右侧中间位置有“调整次数”显示，“调整次数”是机组在实际运行过程中，当工作点进入喘振线左边并在自动位置时，为了机组控制更安全，防喘振线自动向右平移进行校正(最多10次)，画面计数显示校正次数。这种现象未发生时，实际控制线与初始控制线重叠，重叠后画面上初始控制线显示不出来，图6中二者即为重合状态，说明该机组在运行期间没有进行喘振校正。比例积分PID参数设置在该画面显示。防喘振电磁阀正常时为得电，在画面显示为得电正常状况。该画面上压缩机分为6种运行工况，每种工况在开机前根据生产实际工况进行选择。

图6 K-201机组防喘振控制画面

2.2 防喘振调节方式

该机组的防喘振控制有3种调节方式：

a. 手动调节，即工作点进入喘振线左边，此时机组在危险区。当在喘振区时，手动输入阀位无效。工作点进入喘振线右边，属正常区域时，可手动输入阀位，此时输入阀位有效。

b. 半自动调节，在特殊工况时使用，防喘振阀实际输出取手动和自动输出的高值，即手动输入阀位只能大于自动输出阀位，否则手动输入阀位不起作用。

c. 自动调节，即工作点依据在控制线的位置，可自动调节防喘振阀的开和关，保证工作点在正常区域工作。当工作点进入实际控制线左边，并且在自动位置时，PID参数自动调节开阀。工作点进入实际控制线右边且在自动位置时，PID参数自动调节关阀。

3 K-201调速控制

K-201由电机和压缩机两部分组成，电机调速有工频和变频两种，一般在开工时电机采用变频开启。在如图7所示的K-201气路图中，点击画圈处的“转速调节”会弹出压缩机转速调节界面。其中PV值为当前的实际转速测量值，CV值为输出显示值，SP为自动时的设定值。MAN为手动时的输出给定值，转速范围0～12kr/min，正常转速在10kr/min左右，临界转速4 400r/min，升速时避开临界转速。

调速界面包括实时趋势，可以设定当前调节方式(手动/自动)，在趋势画面中有比例P和积分I的设定，用以调节输出。图7中的另一处画圈处为电机电流显示，该信号由电气专业送至。

图7 K-201气路显示画面

4 结束语

通过对180万t/a催化汽油加氢机组的机组联锁逻辑、防喘振控制和调速控制原理的梳理，加深了仪表维护人员对相关内容的了解，为今后的日常维护和突发事故的处理都有一定的帮助。