丙烯腈焚烧炉联锁控制方案改造

摘 要：大庆炼化公司新增废液焚烧炉系统采用热力焚烧+双级脱硝（SNCR+SCR）+碱洗技术处理丙烯腈装置产生的废气废液。现场安装的联锁切断阀既是控制阀又是联锁切断阀，联锁切断阀的风线上装有两台电磁阀，其中一台电磁阀由DCS系统控制另一台电磁阀由SIS系统控制，现场设备供电方式不同，串联电磁阀有很大安全隐患等问题，针对以上问题对焚烧炉联锁控制方案进行了改造。

关键词：DCS;SIS;Modbus

1、生产工艺概述

丙烯腈焚烧炉系统采用热力焚烧+双级脱硝（SNCR+SCR）+碱洗技术处理丙烯腈装置产生的废气废液。处理丙烯腈混合废液、硫铵废液等进入焚烧单元进行焚烧，焚烧后烟气进入余热回收单元进行余热回收。除尘后的烟气经引风机循环回焚烧炉降温，其余烟气送入SCR反应器进行低温选择性催化还原反应脱除烟气中的NOx，脱硝除尘后的含硫烟气进入脱硫单元，净化后的烟气经塔顶再热器升温约20℃后由碱洗塔顶部烟囱排入大气。

2、控制系统

该焚烧炉DCS控制系统为横河CENTUM CS3000系统，安全仪表SIS系统为浙江中控中控的TCS-900系统。

3、存在问题

现场安装的切断阀既是控制阀又是联锁切断阀，控制方案如图1，联锁切断阀的风线上装有两台电磁阀，其中一台电磁阀由DCS系统控制另一台电磁阀由SIS系统控制，当两台电磁阀同时带电那么风线导通切断阀执行气缸在风压的作用下推动气缸内活塞，打开阀门。当有联锁发生时SIS系统控制的电磁阀关闭切断风路，切断阀在弹簧的作用下复位关闭。在联锁回路正常情况下，SIS控制电磁阀常开，此时切断阀的开关由DCS电磁阀根据DCS指令进行开关。

以下问题将可能严重影响装置安全平稳运行以及故障的处理。

1）由于控制联锁切断阀的双电磁阀为串联连接，如果有一台电磁阀发生故障或意外失电，电磁阀将切断联锁切断阀的气源，使联锁切断阀复位关闭，造成焚烧炉停工。

2）现场设备供电方式不同，焚烧炉SIS系统输出为双电源供电，而DCS系统输出为单电源供电，降低了整个装置的安全等级和系统的可靠性。

4、解决方案

将装置联锁切断阀的电磁阀控制全部引入SIS系统，将DCS控制信号改为输出至SIS系统，把DCS来的控制信号作为电磁阀带电的一个条件。所有的控制电磁阀全部由SIS统一控制，从而消除双系统控制带来的安全隐患，保证装置联锁系统的安全性和可靠性。

4.1、将联锁电磁阀控制信号线全部转到SIS系统

在SIS系统卡笼箱增加一块数字量输出模块（SDO9010）和输出端子板（TDO9010）及连接电缆（DB37），将DCS输出至电磁阀信号电缆拆下移至SIS系统端子柜与SIS输出端子相连。

利用DCS串行通讯模块ALR121与SIS系统网络通讯模块SCM9040连接，使用Modbus通讯协议将DCS控制电磁阀信号引入SIS系统中。

4.2、修改DCS系统、SIS系统组态

4.2.1修改DCS系统组态

1）接口参数设置

在组态画面中找到相应通讯卡选择属性。对接口参数设置，在属性选项卡中设置卡件类型和位置，通讯协议，通讯端口1和通讯端口2的接线方式、奇偶校验、通讯速率等。

2）卡件组态

在“Communication I/O Builder”中进行通讯I/O组态。

在“WBTagDef”中组态数字量点，在“Communication I/O Builder”液面点击“Tools”在下拉菜单中选择“%WB Tag Number Definition Call（W）”。

在Element中填写通讯的数字工位，在Tag Name中填写工位名称，在Tag Comment中填写相对应的工位注释，填写完毕后下装完成通讯I/O组态。

4.2.2 修改SIS系统组态

1）增加操作变量

将DCS通讯来变量填入操作变量表中，注意MODBUS序号要与DCS来地址一一对应，不能有错。

2）修改控制组态

在SIS组态中原功能块MODULE178（赋值模块）后增加两个功能块MODULE51（逻辑与模块）和MODULE209（赋值模块），在MODULE51（逻辑与模块）和DCS移入SIS的控制信号进行与逻辑运算，结果输出至MODULE209（赋值模块）分别赋值到现场电磁阀（原SIS控制）和（原DCS控制）。

在原联锁逻辑终端增加一个与逻辑块，原联锁逻辑没改变。当联锁条件满足，与逻辑输入IN1为1，此时若DCS没有开阀信号即与逻辑输入IN2为0则与逻辑模块输出为0，赋值模块输入为0，现场两个电磁阀处于失电关闭状态，切断阀不打开。若DCS有开阀信号即与逻辑输入IN2为，1则与逻辑模块输出为1，赋值模块输入为0，现场两个电磁阀处于带电打开状态，此时切断阀打开。当联锁触发，与逻辑输入IN1为0，与逻辑模块输出为0，现场两个电磁阀失电关闭，切断阀关闭。

4.3更改联锁电磁阀气动管线连接方式

焚烧炉联锁切断阀电磁阀动作为故障安全型，即正常运行时电磁阀带电励磁，联锁时失电关闭切断阀。如两台电磁阀串联连接如果其中一台电磁阀发生机械故障或电缆断线都会时气路切断，使联锁切断阀关闭，造成装置停工。

5、结论

丙烯腈焚烧炉联锁控制方案改造后，现场两台电磁阀全部由SIS系统统一供电控制，联锁切断阀统一由SIS系统输出控制，能够充分发挥SIS系统的SOE功能，及时准确查找联锁切断阀动作的原因，不会再发生由于扫描时间不同而造成先后顺序不能确定的困扰，同时DCS信号引入SIS系统后，输出信号全部变为双电源供电，保证了输出信号的可靠性。

参考文献

[1]何衍庆. 控制阀工程设计与应用 [J]. 金川科技， 2013.

[2]江寿林，游碧龙，高志强等. 催化裂化装置烟气轮机入口阀门的配置 [J]. 《石油化工設备技术》 ， 2013

作者简介：

陈恒翔 2010年7月毕业于齐齐哈尔大学通信工程专业，2015年获得东北石油大学控制工程专业工程硕士学位，现任大庆炼化公司电仪运行中心技术工程师