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摘要：文中介紹了液化氣分離裝置的工藝過程及控制原理；同時介紹了HOLLiAS-MACS系統的特點，組態步驟及應用中遇到的問題及解決方法。
關鍵詞：液化氣分離；丙烯；DCS；組態

Abstract：The process characteristic and control schemes of LPG separation plant are introduced.It also describes the characteristic, trouble case and solution of HOLLiAS-MACS.
Key words：LPG separation; propylene; DCS; configration

1  前言

    HOLLiAS-MACS系統是天津中油大港石化公司使用的繼HS2000系統后第二套北京和利時系統工程股份有限公司的DCS系統。HOLLiAS-MACS系統在結構設計上較上一代產品有質的變化。采用了Profibus-DP現場總線，作為I/O模塊或其他智能現場設備與主控單元的通信網絡，真正做到了“危險分散，控制分散，集中監控”；采用了“域”的概念，將整個系統劃分為若干個功能完整、相對獨立、又能共享管理和操作數據的分系統。具有開放的體系結構，可以提供多層的開放數據接口；靈活方便的組態軟件；強大的數據處理能力；系統的冗余、容錯、自診斷功能使系統具有極高的可靠性。具有 Web Server 功能的控制系統可提供 INTERNET 訪問、 遠程瀏覽工廠生產過程、遠程生產報警和遠程故障診斷。

2  工藝過程簡介

    現代石化工業發展推動了丙烯需求的不斷增長，近年其增長幅度甚至超過了乙烯需求的增速。該公司液化氣分離裝置年處理20萬噸液化氣，年連續操作8 400小時，裝置年運轉率95.89%，采用一條線連續運轉，同時副產貧丙烯液化石油氣產品。裝置采用蒸餾方法將原料液化石油氣進行分離，采用了首創的先脫乙烷的二塔流程，在丙烯精餾塔中實現丙烯與丙烷及以上餾分的分離。原料液化石油氣經脫乙烷、脫丙烷及以上餾分后得到丙烯產品。乙烷及乙烯和丙烷及以上餾分混合后，得到貧丙烯液化石油氣副產品。

3  系統概述

    整個系統包括I/O總點數為94點，其中模擬輸入61點，模擬輸出16點，數字輸入8點，數字輸出9點。HOLLiAS-MACS控制系統基本配置為：1臺I/O控制站、2臺操作員站（其中1臺兼工程師站）、25個I/O模塊。
    ?  I/O控制站由主控單元、智能I/O單元、電源單元和專用機柜四部分組成，完成現場信號采集、工程單位變換、通過系統網絡數據和診斷結果傳送到操作員。
    ?  操作員站是最重要的人機交互界面，由高檔工業級計算機、專用工業鍵盤組成。進行生產現場的監視和管理。
    ?  HOLLiAS-MACS系統的網絡由上至下分為系統網絡和控制網絡兩個層次，系統網絡實現現場控制站與系統操作員站的互連，控制網絡實現現場控制站與智能I/O單元的通訊。

4  工藝流程簡述

    (1)  脫乙烷工序
    首先，經流調節以使流量穩定在2 378kg/h左右，原料液化石油氣進入脫乙烷塔(C-101)。塔釜再沸量通過調節進C-101塔塔底再沸器(E-101)的低壓蒸汽流量來控制，而低壓蒸汽流量通過脫乙烷塔的敏感溫度控制。塔頂氣體離開脫乙烷塔進入C-101的塔塔頂冷凝器(E-102)，用冷卻水冷卻。冷卻到41的塔頂回流泵(P-101)加壓，回流至脫乙烷塔。未冷凝氣體進入回流罐D-101出口冷凝器(E-103)，經循環冷卻水冷卻，冷凝液流回D-101，不凝的氣體通過壓力控制閥后與貧丙烯液化石油氣混合。
    (2)  丙烯精餾工序
    來自脫乙烷塔的液化石油氣進入1#丙烯精餾塔(C-102)中部。塔釜再沸量通過調節進C-102塔塔底再沸器(E-104)的低壓蒸汽流量來控制，而低壓蒸汽流量通過1#丙烯精餾塔的敏感溫度控制。塔頂氣體物料離開1#丙烯精餾塔進入2#丙烯精餾塔(C-103)底部。1#丙烯精餾塔塔底物料通過液位調節閥控制進入產品LPG冷卻器(E-108)，利用循環冷卻水冷卻到40與D-101罐出口冷凝器不凝氣混合后作為LPG產品送到原液化氣罐區的產品液化氣球罐中。2#丙烯精餾塔底部物料通過C-103塔塔底泵(P-105)加壓后，作為回流進入1#丙烯精餾塔上部。塔頂氣體離開2#丙烯精餾塔進入C-103塔塔頂冷凝器(E-105)，用冷卻水冷卻。冷卻到44的塔頂冷凝液，進入C-103塔塔頂回流罐(D-102)。液體通過C-103塔塔頂回流泵(P-103)加壓，全部返回至2#丙烯精餾塔。丙烯產品從2#丙烯精餾塔上部側線抽出，在丙烯產品冷卻器(E-106)中，利用循環冷卻水將丙烯產品冷卻到40后，通過管道送到丙烯罐區的丙烯球罐。

圖1  工藝流程圖

5  主要控制方案

5.1  脫乙烷塔、1#丙烯精餾塔壓力聯鎖保護
    塔釜再沸量通過調節進C-101塔塔底再沸器(E-101)的低壓蒸汽流量來控制，當脫乙烷塔底PIA102壓力超過正常操作壓力2.9MPa時，PIA102報警顯示框變紅，超過3.1MPa觸發高高報警顯示變紅并閃爍，提醒操作人員注意，當壓力超過3.3MPa時通過DO點觸發FVS101電磁閥切斷進C-101塔塔底再沸器(E-101)的低壓蒸汽的氣動調節閥的氣源，強制切斷低壓蒸汽控制C-101塔釜再沸量，保證裝置的安全。為了使控制可靠，選擇了ConMaker 軟件ST結構化文本語言編寫控制條件，使控制條件在FM811控制站內運行。1#丙烯精餾塔壓力聯鎖保護方案同上。

圖2  壓力聯鎖保護

5.2  串級控制
    脫乙烷塔、1#丙烯精餾塔的塔釜再沸量、LPG流量記錄控制、塔頂回流流量記錄控制、塔釜液位指示控制、2#丙烯精餾塔塔頂回流流量控制、D-101、D-102液位控制等都采用串級調節，保證了乙烯裝置的平衡運行。

6  組態步驟 

    HOLLiAS-MACS系統組態軟件分為：
    ?  ConMaker 控制器軟件
    負責系統控制站的運行與維護；
    ?  FacView 人機界面軟件
    負責系統的在線監視、操作、控制、調試、維護；
    組態軟件平臺為中文WinNT 4.0。
    (1)  前期準備工作
    確定系統硬件配置、數據點清單、控制運算方案；詳細的整體規劃，將為組態工作節省了大量的時間。
    (2)  控制器組態
    HOLLiAS-MACS系統在算法組態方面提供了多種途徑；能滿足復雜控制系統的要求。ConMaker 軟件具有六種控制編程語言：① 結構化文本語言；② 指令表語言；③ 順序流程；④ 梯形圖；⑤ 功能塊圖；⑥ 連續功能圖。
    ?  執行ConMaker建立相應工程，定義工程名，設定工程屬性。定義系統硬件配置及相應屬性。
    ?  按照模板格式用OFFICE-EXECEL編寫數據點，用導入工具Macsdbload生成相關數據庫，啟動ConMaker, 選擇ConMaker的菜單項：“工程”（或“project”）|“導入…”（或“Import…”）。
    ?  組態控制算法。首先定義相關局部變量和全局變量，選擇相應的算法組態工具編制控制運算程序。
    ?  編譯工程，下裝控制站。
    (3)  上位機組態
    ?  配置Facview軟件；
    ?  添加數據庫點；
    ?  建立圖形、報表及軟硬點報警組態項目；
    ?  編譯下裝。

7  總結

    HOLLiAS-MACS系統具有開放的體系結構，可以提供多層的開放數據接口；支持多種現場總線標準，適應未來的擴展需要；系統具備強大的處理功能，并提供了方便的組態復雜控制系統的能力；系統冗余、容錯、自診斷能力較強，可靠性高。技術支持能力強大，售后服務及時。在經濟效益上，比同類型產品價格少，備品備件有保障。2003年7月液化氣分離裝置正式投運以來，系統一直安全穩定運轉，界面友好，操作方便，降低了操作人員的勞動強度，提高了整體控制、操作管理水平，為裝置的長期可靠運行提供了有力保障。