【摘要】本文通过以Triconex公司的Tricon控制系统在煤制烯烃项目甲醇制烯烃装置(简称MTO装置)CCS(机组控制系统)中的成功应用为例,重点介绍了该系统的软硬件组成、Tricon三重化TMR结构和防喘振控制原理,并对日常维护中遇见的问题及处理方案进行了举例说明。
【关键词】煤化工;Tricon;控制系统;主风机
Abastract:This article mainly introduced the software and hardware composition,Tricon TMR structure and the anti surge control theory of the Triconex compony of Tricon control system,which have been used successfully in the methanol to olefins plant(MTO)CCS of Shenhua Baotou Coal to Olefin Project,In addition,some examples of problems and solutions which were happened in normal maintenance were taken to support the argument in the article.
Key words:coal chemical;Tricon;control system;Blower
引言
某公司煤制烯烃项目,是以煤为原料,通过煤气化制甲醇、甲醇制烯烃、烯烃生产聚乙烯、聚丙烯的煤化工项目,年产聚乙烯30万吨、聚丙烯30万吨。煤化工煤制烯烃工艺,开创了煤基能源化工产业的新途径,结合我国“富煤少油缺气”的能源结构特点,充分利用我国储量丰富的煤资源,大力开发煤炭替代石油的新技术,对于我国保障国家能源安全、降低能源风险,推进低碳经济发展具有重要意义。某公司煤制烯烃项目甲醇制烯烃装置(简称MTO装置)采用中国科学院大连化学物理研究所、中国石化集团洛阳石油化工工程公司和陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司共同开发的DMTO工艺技术。其核心动力设备是由沈阳鼓风机集团有限公司(以下简称“沈鼓”)提供的两套主风机组。
1.机组概述
MTO装置两台主风机组为一主一备,该主风机组用于神华包头煤化工有限公司MTO装置甲醇制烯烃单元,机组为双层布置,户外安装,有顶棚,无采暖设备,设备安装在非防暴场所。压缩机采用电机驱动,压缩机主机、增速机及电机采用整体钢结构底座,布置在厂房二楼,油站等辅机布置在厂房一楼,油事故停车高位油箱布置在机组回转轴中心线上方6米处。
主风机采用电机带动压缩机来压缩。TRICON作为机组控制系统主要实现:压缩机组启、停控制;压缩机组工艺流程控制;离心压缩机的防喘振控制;压缩机轴振动、轴位移、轴温监控;油路系统控制;压缩机联锁保护。
主风机的振动、位移、转速的监测采用的是本特利内华达3500系统,该系统由电涡流传感器(探头)、延伸电缆、前置器、信号电缆、监测系统组成。监测器出来的信号通过硬接线连接到Tricon系统;主风机的测温元件内埋于轴承瓦块中,采用Pt100型铂电阻双支轴承温度探头,信号直接进入Tricon系统。
2.控制系统
2.1 控制系统硬件概述
2.1.1 控制系统硬件结构及工作原理说明
主风机采用的是TRICONEX公司的TS3000控制系统,该控制系统采用TMR冗余容错控制器,既保证了设备的容错能力,又能在元部件出现硬件故障或者来自内部或外部来源的瞬态故障的情况下提供完好的不间断控制,大大提高了系统的安全性和可用性。
三个主处理器为TMR模块冗余,每个主处理器模块都可以******插拔更换,而不影响系统运行,系统所有IO模件都为TMR冗余,系统每个IO模件都有对应的热备插槽,IO卡件允许***热插拔,每一个I/O模件内都包容有三个***的分电路。输入模件上的每一分电路读取过程数据并将这些信息传送给它相应的主处理器。三个主处理器通过一个专用的被称作TriBus的高速总线系统通讯,每扫描一次,主处理器都通过TriBus与其相邻的主处理器进行通讯,达到同步。TriBus表决数字输入数据、比较输出数据、并将模拟输入数据拷贝至各个主处理器。主处理器执行控制程序并把由控制程序所产生的输出送给输出模件。
2.1.2 信号处理
卡件并不与信号直接连接,现场信号首先接入专用端子板,再经卡件与端子板之间连接的专用连接电缆进入卡件。信号在端子板上进行必要的转换、隔离处理,比如DI端子板设有保险,以防止大电流造成的损坏,并设有LED灯用以指示回路断路。
MTO进入TRICON控制系统的AI信号均经过隔离栅后再接入AI端子板,而AO信号从AO端子板出来后,也要先经过隔离栅后再送至现场;除干触点外,DI、DO信号全部经过继电器隔离后接入数字量端子板;重要仪表,比如振动、位移等重要的联锁模拟量经过本特利3500监测器后输出一组模拟量再送到AI端子板,从端子板出来的信号全部进入TRICON系统。
2.1.3 工程师站
工程师站安装基于WindowsXP的Tristation 1131软件,可以实现系统组态、应用程序开发、系统维护、系统诊断、离线仿真、逻辑修改变更等功能。允许***下装到正在运行的程序控制器中,而既不干扰安全保护,也不干扰工艺过程控制。工程师站在紧急情况下可以作为操作员站使用。同时,工程师站上安装了SOE(顺序事件记录)的相关软件,用于***记录系统的各类报警及动作事件,并进行存储,可供查询、追溯、打印,SOE的时间分辨率可达到毫秒级,可一次性记录数据量达60,000条,为事故分析提供了有力保证。
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