探析火炬自动电打火系统在DCS中的实现

张坚

摘要：集散控制系统，简称DCS，集散控制系统最重要的特征便是集中管理功能与分散控制功能，集散控制系统的不断完善让其在多个行业中都得到了非常广泛的运用。本文通过对自动电打火系统进行分析，并结合实际提出火炬自动电打火系统在DCS中的实现，希望为关注自动电打火系统的人群带来帮助。

关键词：火炬;自动电打火系统;集散控制系统

引言：火炬装置主要负责各种装置在紧急条件下泄放压力时的气体燃烧，火炬装置的应用能够降低有毒气体、可燃物对于环境的影响。若自动电打火系统无法正常运行，就会导致火炬装置无法自动燃烧，对大气环境造成影响。因此，有必要对火炬自动电打火系统在DCS中的实现进行分析。

一、火炬自动电打火系统

按照点火方式进行区分，火炬自动点打火系统能够分为电弧传燃式、高能火花式等，不同的自动电打火系统其适用范围各有不同。

某火炬装置采用的是电弧传燃式打火系统，其打火系统由程控仪、控制柜、点火电极等多种元器件组成。由于其实际运行时间较长，所以打火系统的部分元器件出现了老化的现象，而且在运行期间还具备非常高的故障率，因此无法满足运行需求，只有通过对自动电打火系统进行合理改良才能保证的火炬装置得以消除安全隐患，顺利运行下去。

自动电打火系统的基础核心便是程控仪，打火系统能够利用程控仪来完成对火炬装置的全自动、半自动、硬手动、手动的点火作业。自动电打火系统的工作原理如下：第一，在程控仪采取全自动点火作业时，排放气能够突破水封，此时水封罐的压力变送器会将采集到的压力信号传输到控制柜中与水封罐的压力设定值进行对比。在对比过程中，如果压力变送器测量到的信号更高，并且紫外火焰探测器并未探测到火焰信号，程控仪就会将控制信号输出至电磁阀与高压发生器中，完成对火炬装置的全自动点火操作。在火炬装置被点燃后，紫外火焰探测器会将探测到的火焰信号传输到程控仪中，通过程控仪将电磁阀、高压发生器的点火信号关闭。此时的紫外火焰探测器會持续不断地对火炬装置的燃烧情况进行探测，如果火炬装置因为意外而导致熄灭，火焰探测器就会将信号传输至程控仪重新点燃火炬。而当压力变送器采集到的信号小于设定值，则无需进行点火，在尾气排放结束之后，火炬装置能够自动熄灭，此时程控仪会处于自动监测状态，等待尾气排放。第二，在程控仪处于半自动点火作业时，压力变送器采集到的信号如果超出设定值，则无论火焰探测器是否采集到火焰信号，程控仪都会发出点火控制信号来完成火炬装置的点火作业。在半自动的点火状态下，火炬装置中的火焰探测器并不会参与到自动点火作业中。第三，在压力变送器采集到的信号小于设定值且火焰探测器并未采集到火焰信号时，即为不满足点火条件。则火炬装置可以通过手动点火的操作模式来完成点火作业，此时程控仪会根据设定时间来发生点火控制信号完成对火炬装置的点火操作。除此之外，还可以通过手动点火按钮来完成火炬装置的强制性点火[1]。

二、自动电打火系统的隐患

由于此自动电打火系统的元器件老化，所以在使用期间很容易出现故障问题，故障时只能够通过人工点火的方式来保证点火装置的正常燃烧，所以运行维护人员的劳动强度得到了大幅度提升，而且还影响到了点火装置的生产安全性，自动电打火系统难以保证正常运行的主要原因如下：第一，供电环节失电，程控仪、回路仪表设备难以正常运行。第二，接触器与继电器的线路、端子因长期运行而老化。第三，火炬装置的顶部消烟蒸汽在寒冷天气下容易产生冷凝现象，而且形成的积冰坠落还造成了火焰探测器的探头角度改变，因此火焰探测器无法正常检测到火炬装置的火焰信号。第四，程控仪PLC卡件受损，容易出现失误点火。第五，寒冷天气下压力变送器的伴热保温性能不足，容易出现失灵。第六，火炬装置顶部放电探针与金属支架之间进行了接触，并由此导致的高压电接地，程控仪因为没有过程参数记录与历史记录而导致故障诊断难以顺利完成。

三、改进方案

（一）程控仪程序解读

压力变送器与程控仪设定值比较时，若水封罐的压力大于10kPa，则PLC进行逻辑判断，计时时长120s。计时器此时会出现两路信号，分别对电磁阀、高压发生器进行控制。电磁阀的控制信号会经由计时器、计数器等元器件至点火瓦斯电磁阀A、B。而高压发生器的控制信号则在15s延迟之后经由计时器、计数器等元器件至高压发生器A、B进行点火作用。然后程控仪则会根据火焰探测器的探测信号来进行动作：第一，火焰探测器A、B如果都探测到了火焰信号，程控仪便会通过控制高压发生器来停止点火，火炬装置如果被点燃则程控仪会关闭点火瓦斯电测阀。第二，火焰探测器A如果采集到了火炬装置的火焰信号，而B没有采集到信号，此时点火瓦斯电磁阀A会开启，而高压发生器A也会进行点火作业，通过持续3次点火来点燃火炬装置，点燃后则点火结束。如果没有点燃火炬则会切换至B来进行点火，如果120s以内没有点燃则代表点火失败需要手动强制点火。

（二）自动电打火系统在DCS中的应用

装置改造之前，该装置的控制系统选用的是传统的控制系统，自动电打火系统与火炬装置的控制系统之间相互独立，而且此时打火系统并没有植入到火炬控制系统中。而经过升级改造之后，自动电打火系统的逻辑关系重新植入到了火炬装置控制系统DCS中，此时便取消了控制室内部原有的控制柜，打火系统改造完成之后直接由DCS进行控制。

（三）改造方案

为了能够确保紧急状态下火炬装置能够快速点燃，火炬装置的点火系统控制方案重新完成了改造升级，改造期间主要完善了以下内容：第一，拆除控制柜，将控制柜中的继电器、接触器等元器件全部移动到DCS控制柜中，并将仪表信号重新进行布置，原控制柜拆除之后单路供电会变成冗余供电，因此自动电打火系统的供电能力得到了保障。第二，在打火系统现场加设了两路水封压力信号，并在DCS系统中将三取二逻辑当作点火条件，以免在压力变速器发生故障时自动点火。除此之外还额外提升了压力变送器在寒冷天气下的伴热保温能力。第三，原本安装在仪表箱中的转换器、高压发生器移动到防爆箱中，然后对火焰探测转换器进行了升级，消除了原有的安全隐患。第四，在火炬装置运行期间定期清理过滤器，以免点火电磁阀在运行过程中出现卡涩的情况，然后在其顶部加装防护罩，以免因雨雪天气而出现干扰。第五，重新制作点火电极，防止其与火炬支架接触而导致故障的发生[2]。

结论：总而言之，火炬自动电打火系统在DCS中的应用非常重要。通过自动电打火系统可以使工作效率、稳定性得到大幅度提高。相信随着更多人了解到火炬自动电打火系统的优势，自动电打火系统一定会更加完善。

参考文献：

[1]张海蛟，白建军，张磊.基于国产控制系统的火炬控制策略研究与实现[J].工业控制计算机，2020，33（02）：55+58.

[2]谢文奋.火炬自动电打火系统在DCS中的实现[J].石油化工自动化，2019，55（05）：84-86.