大型空分制氧站DCS调试技术

文章编号:1001-994(2014)110069大型空分制氧站DCS调试技术李贵平(中冶天工上海十三冶建设有限公司,上海201900)摘要:以宝钢集团浦钢6000Nm/h的大型空分制氧站DCS调试为基础,结合以往大型空分制氧站DCS调试经验,探讨了大型空分制氧站DCS调试的特点、施工组织、调试工艺及方法,并对控制回路试验、离心式压缩机防喘振控制组态、压缩机起停及控制逻、紧急停车及重要安全回路调试、组态临时变更管理等重点、难点及关键环节的调试技术进行了详细的总结、说明,旨在为其他同类工程提供参考与借鉴关键词:制氧站;DCS;调试中图分类号:TP273文献标志码:BDCS Commissioning Technology of Large Air-separation and Oxygen PlantLI Gui-ping(CMTCC Shanghai Shisanye Construction Co, Ltd. Shanghai 201900, China)Abstract: On the basis of summarizing 60000 Nm/h of Large air-separation and oxygen plant of Baosteel, combinedwith other previous DCS commissioning technology of large air-separation and oxygen plant, this paper discusses thecharacteristics, construction organization, process and method of the large air-separation and oxygen plants DCS com-missioning. The control loop test, anti-surge of centrifugal compressor configuration, thecompressoremergency stop and major safety loop commissioning configuration temporarily change management and other keyparts were described in detail, just for reference of other similar projectsKey words: oxygen plant; distributed control system(DCs); commissioning空分设备的自动控制、负荷跟踪、以及各种优他同类工程提供参考。化控制策略都依靠DCS来实现叫。但目前还没有统的DCS调试的规程及规范。近年来我公司承建了1大型制氧站DCs调试的特点烟台万华、宝钢及武钢等由林德、液空等国际知名(1)系统划分多,包括空气预冷系统、循环水系厂家设计的10余套5000-72000№mh的大型空统、氬系统、主塔精馏系统、液氧存储系统等近20分制氧装置,因节能降耗等需要,大型空分制氧装个系统置还会越来越多。本文以宝钢集团浦钢制氧(2)检测点、控制点数量及种类多,各检测参数Foxboro la Dcs调试为基础,结合以往调试经验,间关联性强,调节复杂,为使生产后达到最佳工况探讨了大型空分制氧站DCS调试应如何组织,调试需要对重点工艺参数进行精调。的特点、方法及关键环节的调试技术,希望能给其(3)DCS作为制氧站重要的调试工具,本身又收稿日期:201408-05;修订日期:201409-01作者简介:李贵平(1973-),男,高级工程师,主要从事自动化及仪表调试工作。自动化与仪表2014(1)是被调试的对象,有“安装晚、投运早”的特点,在整22.2DCS装置单体仪表及辅助仪表盘调试个制氧工程工艺调试过程中,需确保随时好用。DCS装置单体仪表设备主要包括记录仪表、显示仪表、报警仪表等,辅助仪表盘主要包括空压机、2调试工艺流程及主要调试方法氮压机、氧压机等压缩机控制盘,应先进行校准和2.1调试工艺流程试验,避免因接线错误等原因造成设备的损坏,影调试工艺流程如图1所示。响工期22.3控制室内部DCS装置调试调试准备调试应分系统进行,主要施工流程如下:通电前的检查→硬件试验→程序装载及系统启动→冗DCS装置中单体仪表控制室内部及辅助仪表盘调试DCS装置调试余试验→组态检查及画面测试→键盘功能测试→打印及拷贝测试→输入输出通道试验。其中调试要-十-点如下:仪表系统回路DCS与电气试验、功能试验及ECS的接口试验(1)通电前的检查主要包括调试环境、接地系统、硬件、电缆接线、电源及UPS系统检查等。确保系统内设备已安电气设备试运转装完毕,供电、照明、空调等符合调试要求;仪表接地系统、保护接地系统的接地电阻符合设计文件要工艺参数精调求;系统内控制站、操作台、工程师站等各机框内插图1工艺流程卡、适配器及其接口的型号、安装位置与设计一致Fig 1 Construction process各插卡预设定旋钮位置正确;通讯线连接无误,电调试划分为以上4个层次,需要科学组织。根源及UPS系统符合设计要求,电源柜到各设备的电据对过程控制的重要性以及受工艺安装影响程度源线连接正确,绝缘符合要求。的分析,Ⅱ层和Ⅲ层是整个制氧站投运前DCS调试(2)程序装载及系统启动的重点。为确保安全、质量和进度,应尽量采取“分在工程师站安装系统软件、应用软件及数据层隔离、平行作业”的方法分系统进行调试特别是库。启动操作站,确认系统正常后,向各台设备下装Ⅱ层和Ⅲ层之间须做好隔离。同时为确保消除隐系统软件及数据库文件,启动控制网络上的全部节患、掌握主动,为制氧总体调试赢得时间,对其中的点,并确认系统状态显示正常。调出系统诊断画面,联锁调试应做早、做好。利用测试程序对控制站、操作站等进行诊断,确认22主要调试方法系统运行正常。221调试准备(3)冗余试验(1)技术准备主要包括安全控制系统电源冗余试验、现场主要包括DCS软、硬件说明书,设计图纸, DCS FBM输入输出模块电源冗余试验、总线冗余试验、应用程序组态资料、生产工艺说明书,明确DCS应控制站处理机冗余试验、点冗余和卡件冗余试验。满足工艺过程的应用功能。编写施工方案,并做好当紧停系统用到专门的输人输出安全模块(如西门技术交底。子的S7-400FH系列模块)时,需对紧停回路电源冗(2)人员准备余配置进行试验。制氧DCS常有2台以上的冗余处调试总负责1名,负责对外协调及对整个DCS理机,控制站处理机冗余试验应确保冗余处理机能的调试质量、安全、进度等进行统筹管理,下设2-3和主处理机同步实现数据更新个作业小组,在施工前按DCS系统划分确定各小组(4)组态检查及画面测试的调试范围,每组2~3人,每个小组须有1名经验主要包括系统状态画面( state)测试、总貌画面丰富的调试负责人,其他人员经培训考核合格后方 overview)测试、流程画面(ow)测试、回路画面可参与调试,按现场情况人员之间可相互调配。(lop)测试、趋势画面( (trend)测试、报警汇总画面Automation Instrumentation 2014(n)(alam)测试、报表画面测试等。确认,如膨胀机紧急切断阀要求阀门是气开阀,空224仪表回路试验及功能试验压机防喘振阀要求阀门是气闭阀等。回路试验应根据现场情况和回路的复杂程度,32离心式压缩机防喘振控制组态检查按回路位号和信号类型合理安排试验的顺序。开喘振是离心式压缩机的固有特性,压缩机喘关量信号和模拟量信号,都应在可输入信号的最前振极具破坏力,当即将发生喘振时,需采取措施,防端输入信号,把逻辑状态变化的观察放在最末端,止压缩机进入喘振状态运行。防喘振组态检查极为并同时检查人机界面的指示及控制是否正确。同时重要。应一次完成每个回路及联锁分支的覆盖,避免遗漏(1)喘振曲线设定和人力物力的浪费,确保调试进度和质量设备联试前通过喘振试验确定喘振曲线,改变功能试验主要包括运算功能、控制功能报警压缩机可调叶片的开度,使压缩机处于喘振状态,联锁功能的试验。应根据现场施工及工艺试车进系统以最快扫描速度扫描喘振情况,得出喘振曲度要求,逐点连接控制室至现场电缆,通过在现场线,作为防喘振控制的设定值。一般应在喘振曲线加信号进行整个回路的试验,并逐个回路投用。右侧10%流量位置设置控制线,在控制线位置开始225DCS与电气及ECS的接口试验及控制电气调节防喘振控制阀,实现防喘振控制。设备试运转(2)防喘振阀控制(1)DCS与电气及ECS的接口试验防喘振阀常采用快开慢关自适应控制,应根据主要包括DCS与高压柜低压柜励磁控制屏、压缩机出口的压缩比变化率或压力变化率,通过现场电气控制盘及电气监控系统(EC)的接口试验。现场测试合理设置阀门调节参数,使压缩机组在即(2)DCS控制电气设备试运转将发生喘振时,防喘振控制系统能快速响应,适DCS与电气及ECS接口试验完成后,先在电气度打开阀门以防喘振的发生,在完成保护后关阀设备主回路不带电的情况下进行空操作控制试验,过程中避免新的喘振冲击,确保机组平稳、高效确保动作的逻辑关系正确、联锁功能正常,而后再运行由DCS控制电气设备的试运转。试运转的主要设备33压缩机起停条件及控制逻辑试验包括各大压缩机组电机及润滑油系统、水处理泵(1)压缩机起动条件组、水冷泵组、分子筛加热器、膨胀机油系统、低温在试车过程中,经常会遇到起动条件不满足液体泵组等。压缩机不能顺利起动的情况,各大压缩机组起动条2.26工艺参数精调件不完全一样,但大致如下制氧系统有很多复杂的调节系统,且检测参数压缩机入口阀处于电机起动位置,电气系统正间关联性强,涉及流量、温度、压力、液位、纯度等。常,无联锁停车事故,润滑油油温达到起动条件,油在系统投运后,需要对各调节系统的计算系数、设箱压力正常,润滑油箱出口油压达到压缩机允许起定值及比例度、积分时间、微分时间等进行试验调动值,主电机及压缩机的冷却水流量正常,电机再整,以获得最佳运行工况。起动限制已解除,机旁柜允许起动信号灯亮,电机允许起动。同时必须保证DCS在收到电气系统允许3重点、难点及关键环节的调试技术加载信号后才能对电机加载。3.1控制回路试验(2)机组辅油泵控制控制回路试验时,当有阀门定位器时应同时对各大机组的辅油泵一般均为2台,互为备用。其进行试验。执行机构的动作方向应符合设计文件当先起动的辅油泵不能满足油压要求时,另一台泵的规定,试验时应做到按时序、逻辑关系加入条件自动起动,对其控制应做到“先起先停,不分主备”,信号对回路进行确认,并调整到设计文件规定的工压缩机正常起动后,齿轮泵运行维持正常油压,通作状态。常延时1min后停辅油泵,当压力低于设计值或电当阀门不仅要参与连续调节,而且在故障情况机停车时,再自动重起辅油泵。一般情况下,辅油泵下要实现紧急全开或全关时,对阀门选型也要进行在电机停车1h后再停止运行。自动化与仪表20141(3)紧急停车系统及重要安全回路联锁调试责人同意,办理操作票,并作详细记录。组态变更实大型制氧机组一般都釆用安全控制系统实现行闭环管理,所有变更都应可追踪、查阅。紧急停车,它接受现场停车条件、参数计算和监控停车条件,与DCS通讯联络。紧急停车系统在制氧4结语站是作为DCS停车的安全冗余配置的,在DCS故大型制氧站DCS调试技术比较复杂,需要科障、失效判断错误时实现紧急停车确保空分装置学合理地组织,也需要丰富的经验。目前经我公司安全。应检查紧急停车系统数据与DCS处理机通讯施工已投运的各套空分制氧站运行稳定、可靠。经正常,确保两者数据能同步更新。过认真总结,这一技术已经成熟完备且具有广泛的需对重要的联锁组态进行检查试验,如液空制适用性,以前施工过程中遇到的技术难点将会在很氧系统的MsPL( major safety protective loop)等进大程度上得以解决。行重点检查,对空分塔内的一些重要的温度检测点,可用液氮进行测试确保功能正常。参考文献:34组态临时变更管理[庞忠军. IndustrialIT DCs在空分控制系统中的应用自动化由于现场安装条件限制,DCS逻辑组态变更在仪表,2007,28(增刊):163-165调试阶段十分频繁,应建立简洁的变更管理流程,2]GB50093-2013,自动化仪表施工及质量验收规范S]北京:中国计划出版社,2013按组态工作单完成组态后,组态的任何增删及修[3]何朝均核电站DCS调试门中国仪器仪表,2013(8):49-52改,需经过有效的审查和风险评估,并征得工艺负应对气候变化中美达成减排协议据新华社电中美两国12日共同发表《中美气候变化联合声明》,宣布加强清洁能源和环保领域合作。联合声明提出,美国计划于2025年实现在2005年基础上减排26%-28%的全经济范围减排目标并将努力减排28%。中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰,并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。双方均计划继续努力并随时间而提高力度。中美两国希望,现在宜布上述目标能够为全球气候谈判注人动力,并带动其他国家也道尽快并最好是2015年第一季度提出有力度的行动目标。两国元首决定来年紧密合作,解决妨碍巴黎会议达成一项成功的全球气候协议的重大问题。全球科学界明确提出,人类活动已在改变世界气候系统。日益加速的气候变化已经造成严重影响。更高的温度和极端天气事件正在损害粮食生产,日益升高的海平面和更具破坏性的风暴使我们沿海城市面临的危险加剧,并且气候变化的影响已在对包括中美两国在内的世界经济造成危害。这些情况迫切需要强化行动以应对气候挑战。双方计划继续加强政策对话和务实合作,包括在先进煤炭技术、核能、页岩气和可再生能源方面的合作,这将有助于两国优化能源结构并减少包括产生自煤炭的排放。为进一步支持落实两国富有雄心的气候目标,双方宣布了通过现有途径特别是中美气候变化工作组、中美清洁能源研究中心和中美战略与经济对话加强和扩大两国合作的进一步措施。转自成都商报esssssssssssssssesesssssssssswsswwwwwawwwsdAutomation Instrumentation 2014un)