中国石化南京化学工业有限公司检维修部 江苏省南京市 210000
摘要：本文对某化工装置的蒸汽安全系统原有概况进行了介绍，并详细介绍了针对其存在的问题改造方案及控制方案的实施，通过改造实现了装置的实时监控及稳定运行并通过OPC上传至信息网，解决了隐患问题。
关键词：蒸汽安全系统；DCS；SIS；改造
某煤制氢合成氨装置，其空分装置的空压机采用高压蒸汽驱动，在其高压蒸汽管网上设置了安全系统，该系统的可靠性至关重要，原有控制系统位于现场无人值守的操作室内，环境较差，一旦紧急情况操作人员无法及时赶到现场解决。通过将控制系统改造到DCS、SIS系统中，由中控集中监控，实现了24小时的不间断的监控，确保了装置的稳定运行。
1 原有概况
现场有一套高压蒸汽控制系统其中包括一套欧姆龙PLC用于联锁控制，有两套可编程控制器YS170、手操器、三相功率控制器实现两个并联的高压蒸汽放空电动阀HV29001 A/B的控制，就地控制盘上还有就地远程开关、就地开关按钮、闪光报警器、数显表等；控制室内还有蒸汽放空电磁铁控制箱；蒸汽母管电动阀HV29002A/B的操作按钮和控制箱也在此控制室内。由于环境恶劣，控制室内盘柜均已锈蚀严重。由于该控制室设在防爆区内且采用的非防爆设计，已经不符合当前的安全设计规范。因此对小屋内的所用电气仪表设备进行搬迁改造。
2 改造方案
2.1 HV29002A/B高压蒸汽电动阀改造方案
原就地开关控制的HV29002A/B高压蒸汽电动阀改为控制室DCS远程控制，为了方便操作人员操作，原开关量控制改为模拟量控制。原采用扬州电力设备修造厂DZW-500电动执行机构，是开关量控制，不带4～20mA输入输出，将原DWZ-500阀门电动装置更换成一体化DQ-T部分回转阀门电动装置。改造后控制方式如图一所示，DQ-T部分回转阀门电动装置电源取自合成氨变备用抽屉柜，由仪表DCS系统提供4～20mA进行阀位控制，DQ-T部分回转阀门电动装置输出4～20mA电流反馈信号及开关量反馈信号给DCS系统进行阀位的监控。动力电缆及控制电缆需要重新敷设，DCS增加两个模拟量输入点，两个模拟量输出点，六个开关量输入点。
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图一 高压蒸汽电动阀改造示意图
2.2 蒸汽放空电磁铁搬迁改造方案
蒸汽放空电磁铁控制箱（控制4台电磁铁）迁往合成氨配电所挂墙安装，电磁铁控制方式原由各支管压力经数显表的报警触点来启动电磁铁，现改为压力（HV29001A/B改造时此两分支压力需参加联锁）送至SIS系统，并由SIS系统输出四个触点控制电磁铁。电磁铁控制箱工作电源由合成氨配备用低压抽屉柜提供，控制箱至现场电磁铁电缆、FSC去控制箱的电缆及现场压力变送器去合成氨总控的电缆需重新敷设。SIS需增加两个模拟量输入点、四个开关量输出点，另需增加两个模拟量输入安全栅、四个继电器。改造后控制方式如图二所示。
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图二 电磁铁改造示意图
2.3 HV29001A/B 高压蒸气安全系统放空阀改造方案
原有高压蒸气安全系统由现场仪表、一个仪表控制盘、一个电工控制柜和两个电动阀构成，电动阀的执行机构由一个快开电机快和一个慢开慢关电机组成。自动的快速投入采用欧姆龙PLC对快开电机进行操作，自动调节由YS170可编程调节器、上海玉叶的三相功率控制器及配套的玉叶的手操器来对慢开慢关电机操作；手动的快速的投入采用按钮来对快开电机操作，若再投入备用手动则对慢开慢关电机操作。当投入自动时空压机透平跳车或蒸汽母管压力超高时能快速打开HV29001A阀泄压，A阀打开后若压力继续升高则快速打开HV29001B阀；当压力恢复正常时系统可自动切换到自动调节，通过YS170对母管进行定值调节。当投入手动时，可通过盘上的按钮快速打开A或B阀，此时A和B阀不受PLC控制；若此时再投入备用手动时，则可对慢速电机通过盘上按钮进行手动开关。搬迁后，对原有控制功能继续保留，高压蒸气安全系统电气控制柜迁至合成氨配电所，电源取自合成氨配电所备用抽屉柜；高压蒸气安全系统电气控制柜至现场电动阀电机电缆重新敷设。仪表的控制盘废除不用，原有的自动的快速投入由PLC改为SIS控制，进SIS压力点除了母管的压力外并增加各分支管的压力并在逻辑上采用三取二的方式实现自动的快速排放，原有的自动调节由YS170改为DCS控制，玉叶的手操器的功能实现也由DCS来完成。原有手动快速投入及备用手动的投入功能由控制室内辅操台按钮并通过SIS来实现。改造后控制方式如图三所示。
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图三 高压蒸汽安全系统改造图
3 控制方案实现
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图四 流程图画面
电动阀及及电磁铁的控制方案比较简单，本文主要介绍高压安全系统控制方案。分两部分实现，一部分在SIS系统上实现阀的联锁快开功能和正常手动快开及慢关功能，另一部分由DCS实现调节功能。
联锁由空分空压机跳车和蒸汽压力高两个条件组成，空压机跳车RL-D113是开关量，总管压力变送器PT29101和两个分支PT29102A/PT29102B各一块，组成三取二功能，大于9.1MPa联锁动作，FB905为三取二功能块。联锁动作时先快开A阀2秒，如果开到位就停防止开过了，如果A阀开了3.5秒后压力仍高则快开B阀，B阀快开时间也是2秒，同样设有防过开功能。联锁设有自动和手动功能，在自动状态实现上述功能，如果切到手动，则由控制室内辅操台上进行手动按钮来实现快开慢关功能。快开到位时同样设有防过开功能。手动开关阀没有先后顺序。
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图五 压力三取二
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图六 A阀联锁
A阀联锁动作后，如果压力不高，或B阀联锁快开2秒且处于关位置，或B阀投自动延时2秒后且处于关位置这三个条件之一且B阀无快开命令和无投自动命令，会让A阀投入压力自动控制。一旦A阀开到位或关到位则会将投自动信号切除。B阀投入自动条件有两个，其中一个满足就会投入，一是：A阀快开到位且压力不高且A阀无投自动信号，二是：B阀快开3.5秒后。B阀自动信号切除是B阀无快开命令且第一个条件消失时B阀关到位。压力调节回路是在DCS中实现的，由SIS分别送出A、B两个阀投自动的信号后，DCS接受到信号后，会将调节器投自动，设定值为9.1MPa，由DCS输出信号去三相功率调节器进行自动调节。投自动的信号采用DCS与SIS间的硬接线来实现。
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图七阀投自动
4 结束语
通过改造实现了蒸汽安全系统的有人监护，SIS系统的SOE也能记录事件，为日后的维护提供了方便，也改善了设备的安装环境。为装置的安、稳、长、满、优提供了保障。