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智能仪表温控系统在炼油厂的应用

时间:2013-05-10来源:易品期刊网 点击:
1 引言 
  大庆石化公司炼油厂于1960年筹建,是大庆石油会战重要组成部分。拥有生产装置29套,辅助生产装置27套,原油加工能力1000万吨。随着现代信息技术和计算机的迅速发展,以网络为主体的自动控制系统已成为化工行业的行业趋势,炼油厂也如此,随着炼化企业自动化和过程自动化的提高,现场实现了数字和模拟输入/输出等组成的信息技术,提高了炼化企业的生产效率。 
  在信息时代,炼油化工行业也紧随时代的步伐,大量应用自动控制系统,其中温度控制就是其中一个重要项目,而且要求同时监测和控制多个实时温度参数,并且将数据通过远程计算机传输到控制终端,是操作人员实时掌握现场生产情况,以确保装置稳定平稳的生产。随着智能温控仪表的普及以及工业现场总线集中控制技术的不断完善,大庆石化公司炼油厂的生产能力大大提高,同时降低了生产成本,为国家创造了更高的收益。 
  2 系统总体设计 
  采用分散控制系统(DCS),通过DCS对工艺过程进行集中控制、监测、记录和报警,并且在DCS系统上设置了网络接口。装置的主要操作参数均引入控制室,由DCS进行实时控制,完成数据采集、信息处理、过程控制、安全报警等系统功能,对影响装置正常操作或产品质量的工艺参数在中央控制室内均设置越线报警。本系统主要由单片机HT461t232、DCS、温度传感器AD590、信号输入、信号输出以及串口通信组成。 
  该DCS系统采用横河-西仪公司CENTUM CS-3000技术,包括10各操作站,1个工程师站,4个控制站,1个供电分配柜,11个安全栅,继电器柜、端子柜、火炬系统机柜共8个,3台打印机,共38台设备。控制站包括CPU卡、电源卡、VL网适配器和I/O模件等,控制站FCS采用冗余控制方式,控制器和操作站的CPU负荷不超过60%,硬盘容量负荷不超过30%,电源负荷不超过60%;操作站HIS采用高分辨率彩色纯平显示器,配置操作员键盘、工程师键盘、鼠标;工程师站采用了镜像硬盘,还配置了ZIP驱动器;采用冗余的局域通讯网,连接所有的控制、检测和操作设备,通讯总线负荷不超过50%;电源规格为单相220VAC、50HZ不间断电源(UPS)。 
  3 工艺监测系统 
  本装置的大部分控制回路采用单回路定值控制和串级控制,由DCS控制系统完成。原料油缓冲罐、滤后原料油缓冲罐、反应产物注水罐及分馏塔均设压力分程控制。反应部分是全装置的核心,为确保反应器正常操作,两个反应器除各设一台床层总压降指示外,重要的还分别各设一台床层压降指示,可通过在现场切换手阀实现各床层压力降指示。两个反应器各床层温度进行四点温度切换控制。热高压分离器设有双套的液位/界位控制和指示报警,液位采用分程控制反应生成油至液力透平和低压分离器的流量。为确保装置安全,高压分离器至低压分离器液位和界位调节阀均设双套调节阀,可切换使用。加热炉(共二台)的出口温度与燃料气流量组成串级控制。新氢压缩机返回量为选择控制,正常时由循环氢压缩机入口压力控制,当新氢压缩机入口分液罐压力低于设定点时由新氢压缩机入口分液罐压力进行控制。 
  4 入口温度控制 
  该装置由反应器由2层催化剂床层组成,混氢油在加热炉的出口温度即为加氢精制反应器的入口温度。如果入口温度太低不会发生反应,温度太高又会导致床层超温。对于第二床层,如果注入急冷氢不当,将导致床层温度严重超温,甚至损坏催化剂及设备。因此,由温度调节TIC3115、TIC3116和加热炉燃料气流量调节FIC3108、FIC3109组成两个串级控制反应器入口温度,以克服来自燃料方面的干扰。 
  加氢裂化装置的反应进料加热炉与一般的炉子有所不同,它具有两个辐射室,反应进料分两股进入各自的辐射室进行加热,在达到反应要求的温度后,离开各自的辐射室后在汇集成一股物料进入精制反应器。而它的对流室内加热的是分馏的进料。 
  反应器入口温度调节器TIC3115/3116为主调节器,它的输出值是燃料气流量调节器FIC3108/3109(副调节器)的给定值。当入口温度偏离给定值时,则温度调节器TIC3115/3116的输出值发生变化,即燃料流量调节器FIC3108/3109的给定值变化,因此调节器FIC3108/3109的输出改变,燃料气调节阀FV3108/3109的开度相应变化,进入炉子燃料气流量变化,使反应器入口温度达到给定值。当燃料气流量变化时,即流量调节器FIC3108/3109的测量值发生变化,而此时的给定值未变(即温度调节器的输出未变化),因此流量调节器的输出变化,调节阀开度相应改变而维持流量不变。从此看出,当燃料气流量变化(即干扰),还未引起炉出口温度(反应器入口温度)变化之前已由副回路流量调节器进行了修正。在调节过程中,副回路具有先调、快调、粗调的特点;主回路则相反,具有后调、慢调、细调的特点。主、副回路相互配合,大大改善调节过程的品质。 
  5 反应产物与混氢油换热器的温度控制 
  加氢裂化反应器出口温度为370~410℃,反应产物需要冷却到210℃进入热高压分离器,进行油、气分离。利用反应产物的热量,在换热器中升高混氢油的温度到310℃左右,再进入加热炉升温。反应产物经过换热器后的温度,在工艺上是必须严格控制的一个参数。反应产物中含有大量的铵盐(主要为NH4HS),这些铵盐不溶于油,在低温时结晶析出,阻塞设备及管路。据有关资料介绍,铵盐结晶温度为192.4℃,如果温度低于192.4℃的话,铵盐就会在热高分里面产生大量结晶,影响油、气分离效果。如果温度过高的话,也会对工艺过程产生不良的影响。因为,热高分底部出来的油经过液力透平和热低压分离器后直接进入脱气塔,如果温度过高的话,就会使脱除的气态烃增多并且组成变重,从而影响成品油的收率以及会对制氢装置的催化剂产生不良的影响。因此,换热后进入热高压分离器的反应产物温度在工艺上是必须严格控制的一个指标。 
  6 结束语 
  经过50年的发展建设,炼油厂继续发扬大庆铁人精神,充分发挥炼化一体优势,通过智能仪器仪表打开了新的天地。 
  进入2l世纪,在综合使用PID和智能模糊算法、DCS的基础上,采用单片机和CPLD协同工作的模式,依据实际工程需要,设计了总线温度控制系统,系统经过实际应用,性能稳定,可靠性较高。在化工领域都闪烁着智能仪器仪表的光辉!
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