阀门开关实际状态显示系统在延迟焦化装置的应用

陶新建 李红军 张 磊 闫新忠

中国石油大港石化公司第一联合车间 天津 300280

1 顺控系统应用背景

延迟焦化装置是连续生产、间断操作的工艺装置,在每个生焦周期内,焦炭塔都要严格按照多道规定步骤的进行操作,周而复始。重复的劳动易使操作人员的情景意识失效,目前由人工操作的阀门较多,为焦化装置生产带来安全隐患。

顺序控制系统,可以实现焦炭塔系统操作工序自动控制,安全逻辑锁,能够避免因为人工操作失误发生安全事故,并且通过优化操作参数的调节,能够节约能耗；顺序控制系统还能够代替以往人工操作,降低工人劳动强度。

1.1 顺控系统投用后存在的问题 延迟焦化装置顺控系统自2017年7月投入使用,自使用以来共发生以6起故障：

表1 顺控系统故障列表

其中焦化焦炭塔北塔溢流阀关阀异常事件是一个典型的问题,这个异常事件,是顺控系统存在的严重安全隐患之一。

1.1.1 顺控系统典型案例分析

1.1.1.1 事件经过 2018年6月19日9：00,第一联合车间焦炭塔北塔憋压操作过程中发现溢流阀现场未完全关闭(关闭1/4),DCS顺控流程显示阀门正常关闭。检查发现阀门电动执行机构故障。12：00车间更换完备用电动执行机构,操作正常。

1.1.1.2 电动阀门传动结构分析 电动阀门从电机动力输出到阀板开关动作共计需要通过9个传动面：电机转动轴→蜗杆→蜗轮→ 一级齿轮→二级齿轮→小伞齿轮→大伞齿轮→铜套→阀杆→阀板,其中任何一个传动面出现故障问题,均易发生此事件情况,此次事件故障是发生在第6个传动面上的大伞齿轮磨齿。

1.1.1.3 事件原因 ①、溢流阀现场未完全关闭,阀杆大伞齿轮磨齿,传动过程中齿轮无法正常啮合,造成阀杆不动作。

②、顺控流程显示阀门关闭,与阀门实际状态不符。电动阀门开关行程控制以电动执行机构电机转动圈数为标准,阀杆连接伞齿轮磨齿后,电机继续转动(阀杆不动作),圈数到位后,回讯显示阀门已正常关闭。

③、大小伞齿轮装配精度不足,齿轮啮合不够,齿面受力不均,长期运行造成磨齿。

④、操作人员未到现场确认阀门实际状态,盲目相信顺控系统回讯。

2 阀门开关实际状态显示系统的应用

针对焦化焦炭塔北塔溢流阀关阀异常事件,阀门开关实际状态显示系统就体现出了他的作用,这个系统,能够弥补顺控系统阀位回讯与实际阀位不符的问题,提高顺控系统的安全性。

2.1 阀门开关实际状态显示系统的目的 焦炭塔顺控系统阀门开关实际状态显示系统目的,就是弥补焦炭塔顺控系统阀门开关行程控制以电动执行机构电机转动圈数为标准,如果阀杆连接伞齿轮磨齿后,电机继续转动但阀杆不动作,圈数到位后,回讯显示阀门已关闭或打开,而实际阀门并未安全关闭或打开的安全隐患。

2.2 阀门开关实际状态显示系统工作原理 闸阀,在阀杆顶部安装感应接触片,阀杆保护套上安装2个接近开关,指示阀杆开关位置。球阀,阀门顶部指示盘安装感应接触片,水平面上安装2个接近开关指示阀杆开关位置。所有回讯开关信号电缆均进入现有装置的DCS系统中。并在内操DCS进行组态增加操作动作记录,供内操人员与顺控系统进行比对。当阀门在全开位,阀杆(阀门)顶部感应接触片与接近开关感应,接触开关闭合,DCS系统显示该阀门为0PEN状态；当阀门在全关位,阀杆(阀门)顶部感应接触片与接近开关感应,接触开关闭合,DCS系统显示该阀门为CLOSE状态；阀门在运行过程中,DCS系统显示该阀门为inbet状态。

2.3 阀门开关实际状态显示系统的应用 此次改造,共计涉及电动阀门27台,54个回讯开关,在闸阀：阀杆顶部安装感应接触片,阀杆保护套上下安装2个接近开关,指示阀杆开关位置(图－1),信号传输至DCS；球阀：阀门顶部指示盘安装感应接触片,水平面上安装2个接近开关指示阀杆开关位置(图－2),信号传输至DCS,并增加内操DCS报警及操作动作记录。

在顺控系统运行过程中,阀门实际运行运行状态在两个系统中都有显示,当阀门停止动作时,将阀门触点开关状态与顺控系统相对应的阀门状态做对比(图－3),若状态一致,表示现场阀门动作正常,如状态不一致,则表示想场阀门动作异常,需通知操作人员现场确认阀门实际状态,这样,就避免了顺控系统与阀门实际状态不符的问题,弥补了顺控系统的安全隐患。

4 结束语

大港石化120万t/a延迟焦化装置是国内率先引进并实施的阀门开关实际状态显示系统,在焦炭塔的正常生产频繁切换操作中,弥补了顺序控制系统安全隐患,减轻了操作人员的劳动强度,为实现焦炭塔的长期安全生产提供了保障。通过实际运行测试,发现问题并改进 ,目前运行良好。