PLC應用：石油加工工業(yè)中大型旋轉機組

1 概述
在石油加工工業(yè)中，大型旋轉機組是裝置設備的重要組成部分，如催化裂化裝置的主風機、氣壓機組、煙氣輪機及汽輪機組等。這些機組功率大，運行條件苛刻，控制系統(tǒng)復雜，是化工生產中的關鍵設備。因此，對這些設備在突發(fā)事故中的保護是至關重要的。現(xiàn)在各大石油化工企業(yè)普遍采用的是專用ESD緊急停車系統(tǒng)，系統(tǒng)結構復雜，成本高（上百萬元）。針對上述情況，沈陽石蠟化工有限公司80x104 t/a 重油催化裂化氣壓機組的聯(lián)鎖-自保系統(tǒng)采用了PLC 進行系統(tǒng)構建，其在隨后的生產過程中表現(xiàn)穩(wěn)定，動作可*，多次在事故狀態(tài)下對機組及生產裝置實行了自我保護，杜絕了惡性事故的擴大和蔓延，取得了顯著的效果。
2 工藝設備及主要聯(lián)鎖參數(shù)
在催化裂化裝置中，從沉降器出來的油氣經分餾塔分餾后得到粗汽油、柴油和富氣，富氣從分餾塔頂出來經氣壓機壓縮后送到穩(wěn)定塔，與粗汽油在穩(wěn)定塔內充分互溶，得到穩(wěn)定汽油。在這部分流程中，氣壓機是最關鍵的設備，它的運行是否平穩(wěn)直接影響著整個流程。如果氣壓機受到損壞，會對單位的經濟效益產生極大的影響。因此，對氣壓機組的保護是至關重要的。該廠80x104 t/a重油催化裂化氣壓機組采用的是電機-氣壓機-汽輪機三機組，在裝置開工時采用汽輪機啟動機組，達到額定轉速（6000轉）后開啟電動機，采用雙動力三機組的形式，主要是為了增加機組運行的可*性。機組的主要聯(lián)鎖參數(shù)包括氣壓機軸位移超標停車、汽輪機軸位移超標停車、潤滑油壓力低停車、密封油壓力低停車、汽輪機入口蒸汽流量低停車、汽輪機背壓低停車、機組轉速超標停車、手動緊急停車、供電跳閘停車等，這些量都是開關量輸入，其中任意一項或多項出現(xiàn)，都要求PLC能迅速切斷汽輪機入口蒸汽速關閥和電機電源，同時關閉氣壓機入口閥，打開放火炬閥，以保證氣壓機及裝置的安全。
3 方案的確定
自保-聯(lián)鎖系統(tǒng)是指將影響裝置安全和設備安全的重要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、溫度等引入ESD（緊急停車系統(tǒng)）系統(tǒng)，由ESD監(jiān)測，并以顯著的聲光形式進行報警，達到聯(lián)鎖條件時自動實行聯(lián)鎖保護，保障設備和裝置的安全，并打印出故障原因及時間，以利于事故分析。隨著微電子技術的發(fā)展，PLC產品在功能和性能指標上都得到了極大地豐富和完善，并以質優(yōu)價廉受到用戶的歡迎。因此，從滿足工藝生產需求出發(fā)，考慮到安全性、可*性、經濟性、可擴展性等因素，采用了OMRON公司生產的CPM2AH ?0CDR-A型PLC，并選用了OMRON公司的CX-Programmer軟件。
4 系統(tǒng)構成
4.1 硬件構成
CPM2AH自帶I/O接口，可以接36點輸入，24點輸出，輸出形式是繼電器，并且通過RS232C串口與PC機1通訊。PC機1位于氣壓機控制室內，使用的是Windows2000操作系統(tǒng)，通過CX-Programmer軟件與PLC通訊，實現(xiàn)組態(tài)、監(jiān)控及事故記錄功能。由于我廠采用分散控制、集中管理，因此要求在主控室也可以直接看到氣壓機的自保聯(lián)鎖狀態(tài)。因此，利用微軟的Windows2000的終端服務功能，在主控室設置了PC機2，將氣壓機控制室內的PC機1作為終端服務端，主控室內的PC機2作為終端客戶端，兩臺PC機因為距離較遠，采取光纖以太網連接，在主控室內的PC機2上，可通過終端服務功能運行位于氣壓機控制室內PC機1上的CX-Programmer軟件，對PLC進行監(jiān)控及各種操作。
4.2 軟件設計
根據(jù)工藝要求，潤滑油壓力及密封油壓力低停車采取三取二邏輯，汽輪機入口蒸汽流量及汽輪機背壓采取二取二邏輯，以減少由于現(xiàn)場儀表失靈造成的自保誤動情況。為滿足不同的工況需要，特別設置了手動緊急停車按鈕，放在操作臺的隱蔽位置，供工藝人員使用。每一項自保條件動作，PC機都會按時間順序記錄下來，供事后分析。PLC系統(tǒng)的軟件設計是依據(jù)上述邏輯關系，以梯形圖方式編寫后寫入PLC中。在PC機中，可實現(xiàn)在線組態(tài)、監(jiān)控，對輸入、輸出點可以強制狀態(tài)，以滿足調試、維護需要。
5 結語
本系統(tǒng)投入生產后，運行良好，可靠性高，而且程序簡潔，維護方便，保證了裝置的長周期運行，為工廠取得了可觀的經濟效益，將在今后的生產實踐中，逐步考慮采用雙PLC或三PLC冗余的方案，以達到更高的可靠性。