浅析冬季伴热仪表联锁逻辑的优化

孟航宇

（国家能源集团宁夏煤业有限公司 煤制油分公司，银川 750000）

0 引言

随着科学技术的进步和时代的发展，自动化智能仪表和自动控制理论在化工生产领域中已经得到广泛的应用，很多化工企业依靠智能仪表来实现远程监测操作，依靠联锁控制系统来应对生产过程中的突发状况，提高企业的生产效率，保证企业的生产安全。然而在冬季，随着气温的降低，仪表导压管管路内的介质会随环境温度降低而出现结晶、凝固、冻结的现象，部分液晶显示仪表也会出现液晶屏不能正常显示、电子处理信息迟缓滞后、显示不准确等现象，严重时会影响企业生产运行，造成联锁跳车、介质泄漏、中毒、火灾、爆炸等安全事故[1]。本文以某化工厂为例，通过艾默生DCS 控制系统组态程序来实现相关联锁动作：当伴热温度低于3℃时，自动解除伴热联锁仪表的所有联锁条件；当伴热温度高于10℃时，自动投用伴热联锁仪表的所有联锁条件。与此同时，在DCS 操作画面中增加伴热仪表巡检画面，设置伴热仪表联锁解除、投用按钮。该按钮的作用是：在冬季，当环境温度低于10℃时，由操作人员手动将该按钮设置为冬季模式，此时，伴热仪表根据伴热温度自动控制相关仪表联锁投用、切除的情况。当环境温度高于20℃时，操作人员手动将该按钮切换为夏季模式，此时，伴热仪表将不再根据伴热温度来自动控制相关仪表联锁投用、切除情况。

1 仪表联锁的简介

随着工艺技术的不断发展与更新，自控技术水平不断提高，人们对化工装置安全生产考虑越来越细致，对联锁系统在保护设备、人员安全方面的重要性越来越关注，对联锁系统的设计、实现越来越重视。在化工厂中，联锁系统不仅可以对生产过程中存在的异常情况进行监测，在出现生产故障时通过自动控制系统强制执行局部或全部停机命令，而且可以防止介质泄漏、储罐爆炸等安全生产事故，保证生产流程的规范性，有效控制事故影响范围，提高了化工生产安全性[2]。

DCS 控制系统作为当前化工生产领域中应用较为广泛的自动化系统之一，作为集实时显示、参数调整、状态监督、故障报警及联锁保护等功能于一身的系统，在化工生产体系中的应用可以为化工企业带来更高的生产效率和更快的发展步伐[3]。本文所使用的是艾默生控制系统有限公司开发的DCS 控制系统，通过在控制工作室Control Studio中创建控制模块、编写语言表达式来实现在某一特定条件下，触发相关仪表的联锁动作。仪表联锁跳车的形式分为单点联锁、二取二联锁、三取二联锁等多种形式，本文中所涉及的联锁仪表均为单点联锁。

2 保温伴热仪表联锁投用、切除功能的实现

2.1 当伴热温度低于3℃时，伴热仪表联锁切除功能的实现

以艾默生DCS 控制系统中某液位测点为例（位号：LI1004）。当该测点液位低于10%时，联锁阀门LV0001 关闭，该阀门安装在储罐出口关键位置。当阀门长时间关闭后，会造成反应物不能及时向外输送，影响下一级反应。该液位测点所用仪表为双法兰液位计，介质为高温重质蜡，当温度较低时，重质蜡容易凝固，导致负压侧膜盒附着凝固后的蜡介质，从而使压力指示处于最小位置，引起阀门联锁关闭。

图1 伴热仪表联锁切除功能条件表达式Fig.1 Feature condition expression for interlocking interlocking of thermal meters

图2 伴热仪表联锁切除功能执行表达式Fig.2 The performance expression of the interlocking function of the accompanying meter

当伴热温度低于3℃时，若要实现伴热仪表联锁切除功能，应该在DCS 控制系统组态逻辑中增加CND 模块和ACT 模块，在条件CND 功能块中书写语句表达式：'//LI0001/PV.CV'＜3（如图1 所示），在动作ACT 功能块中书写语句表达式：‘//LIC0001/INTERLOCK/DISABLE.CV':=1（如图2 所示），即可实现该测点伴热温度低于3℃时，自动切除“LI1004 液位低于10%，LV0001 阀门联锁关闭”的功能。

2.2 夏季、冬季模式手动切换功能

由于夏季环境温度较高，仪表伴热不用投入使用，设置夏季、冬季手动切换按钮可以使操作人员清晰直观地看到当前的控制模式，方便操作人员使用。当伴热投入使用时，由操作人员在画面上手动切换至冬季模式，投入仪表伴热自动联锁系统；当伴热停用后，由操作人员切换为夏季模式，切除仪表伴热自动联锁系统。

图3 夏季、冬季模式手动切换功能模块搭建Fig.3 Construction of the function module for manual switching in summer and winter mode

若要实现冬季模式、夏季模式仪表伴热自动联锁系统的手动切换功能，需在DCS 控制系统中增加内部写入模块，将该模块属性中的Parameter type 选为Boolean 类型，该类型数值模式只有“true”和“false”。同时，在画面上增加模式转换按钮，当切换至冬季模式时，内部写入“true”；当切换至夏季模式时，内部写入“false”，实现该按钮投用、切除联锁的转换功能。整体功能实现方法如图3 所示。

2.3 增加DCS画面操作按钮

2.3.1 增加DCS画面操作按钮

在DCS 画面中增加冬季、夏季模式切换按钮，绿色代表当前模式，灰色代表未投用。夏季时，操作人员通过点击夏季按钮，切除伴热仪表联锁自动控制功能，当弹出允许切除确认框时，操作人员点击“是”，切除冬季伴热仪表联锁自动控制功能，进入夏季模式，如图4 所示。

冬季时，操作人员通过点击冬季按钮，投用伴热仪表联锁自动控制功能，当弹出允许切除确认框时，操作人员点击“是”，投用冬季伴热仪表联锁自动控制功能，进入冬季模式，如图5 所示。

2.3.2 按钮切换功能及弹出确认框组态夏季模式按钮中写入如下语句表达式：

冬季模式按钮中写入如下语句表达式：

图4 伴热仪表夏季投用模式画面Fig.4 Summer pitch mode picture of thermal meters

图5 伴热仪表冬季投用模式画面Fig.5 Winter pitch mode picture of the accompanying thermal instrument

图6 字符串可见性功能设置Fig.6 String visibility feature settings

2.3.3 画面“当前处于冬季模式”与“当前处于夏季模式”字符切换功能实现

在画面中插入“当前处于冬季模式”语句字符串和“当前处于夏季模式”语句字符串，在“当前处于冬季模式”语句字符串的属性中，增加可见性功能，如图6 所示。当HS 按钮中F_CV 当前值为1 时，该语句字符串可在画面上显示；同时，在“当前处于夏季模式”语句字符串的属性中，也增加可见性功能，当HS 按钮中F_CV 当前值为0 时该语句字符串可在画面上显示。

3 结束语

通过在艾默生控制DCS 系统内组态自动投用、切除参与保温伴热的联锁仪表，实现冬季保温伴热联锁仪表的防冻逻辑优化，大大降低了冬季因仪表伴热温度引起仪表输出指示不准确、处理信息迟缓滞后等一系列问题，从一定程度上避免了装置联锁跳车、介质泄漏、中毒、火灾、爆炸等安全生产事故的发生，保证了生产流程的规范性，提高了化工生产安全性。