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    案例頻道

    山東紅日阿康10萬噸/年甲醇工程罐裝控制系統(tǒng)技術(shù)方案及性能參數(shù)
    • 企業(yè):控制網(wǎng)     領(lǐng)域:PLC /PAC/PCC/RTU     行業(yè):石油天然氣    
    • 點擊數(shù):2438     發(fā)布時間:2008-03-26 21:06:27
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    一 概述
       在甲醇的加工制造和運輸?shù)纳a(chǎn)與經(jīng)營過程中,儲運是一個不可缺少的環(huán)節(jié),特別是甲醇的存儲、計量、核算和管理優(yōu)為重要。圍繞儲罐乃至整個灌區(qū)的監(jiān)控與管理,是儲運作業(yè)中最基本的工作內(nèi)容。提高儲運自動化及其水平,對企業(yè)減少損耗,降低成本,增加效益具有明顯的作用。

    二 罐裝控制系統(tǒng)概況與監(jiān)控要求
    罐裝控制系統(tǒng)概況:
    甲醇罐裝控制系統(tǒng)分為:自動灌裝控制管理系統(tǒng)和灌區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)兩部分組成。
    根據(jù)技術(shù)要求,整個系統(tǒng)構(gòu)成如下所示:


    10萬噸/年灌裝控制系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

    1 自動定量灌裝控制系統(tǒng):4個 貨位甲醇的定量裝槽車, 所有灌裝發(fā)料數(shù)據(jù)可以隨時記錄、 查詢、 打印,并且瞬時和歷史數(shù)據(jù)進入計算機管理數(shù)據(jù)庫,可實現(xiàn)開票、發(fā)貨、管理一體化工作。
    2 罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng):采用3臺雷達液位計進行液位測量,3個RTD熱電阻進行罐溫測量,
    4臺質(zhì)量流量計的流量計量監(jiān)控,4臺氮氣的壓力監(jiān)控檢測(4~20mA模擬量輸入),4點可燃氣體濃度的監(jiān)測報警(4~20mA模擬量輸入),7點閥位信號檢測(4~20mA模擬量輸入),7點閥門控制信號輸出(4~20mA模擬量控制輸出),以及若干開關(guān)量輸入輸出控制聯(lián)鎖,比值控制回路等組成整個灌區(qū)生產(chǎn)、監(jiān)控、液位、閥位安全聯(lián)鎖監(jiān)控等全過程。

    三 自動定量灌裝控制系統(tǒng)方案及功能構(gòu)成
    1 概述
        由于甲醇的日常裝車作業(yè)一般都十分繁忙,人工裝車存在效率低、損耗大、以及甲醇灌裝時的揮發(fā)對現(xiàn)場裝車操作人員的身體健康損害等問題。甚至有時人工操作容易疏忽而出顯冒罐事故;更有靜電接地可能不牢固或忘記接靜電夾等,灌裝過程中隨時存在靜電聚集安全隱患。為了克服人工操作、管理帶來的弊端,減少環(huán)境污染,提高儲運管理作業(yè)的效率和化工企業(yè)的整體效益,以適應經(jīng)濟發(fā)展的需求,迫切需求自動化程度高、安全可靠性好,以便于操作維護的儲運裝車自動化系統(tǒng)。

    灌裝系統(tǒng)構(gòu)成圖如下


    (1) 系統(tǒng)組成:根據(jù)甲醇灌裝的技術(shù)要求和物料特性情況,系統(tǒng)采用4套EL-5092BH防爆定值控制儀(自動裝車控制儀)、高精度防爆質(zhì)量流量計、防爆多功能電液閥以及1套PCS-06開票控制管理系統(tǒng)及配套件等組成。
    (2) 系統(tǒng)主要功能:系統(tǒng)主要完成提單開票、換票、自動定量裝車、靜電監(jiān)測及防溢保護,以及聯(lián)鎖控制等功能。為了加強物料發(fā)放管理和控制,選用1套PCS-06計算機控制管理軟件實現(xiàn)開票、提貨一體化工作。
    (3) 由于現(xiàn)場為防爆區(qū),為了保證發(fā)放的安全和方便現(xiàn)場管理,整個系統(tǒng)設計成集散型控制方式,并采用輸入密碼發(fā)放的控制管理模式,避免了人為造成的多發(fā)少發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生,做到分散控制、集中管理的現(xiàn)代化貨物發(fā)放管理模式。

    2 一個臺位自動定量裝車管路構(gòu)成如下圖所示:
    單個灌裝貨位現(xiàn)場組成:質(zhì)量流量計1臺(脈沖輸出+模擬量信號輸出,防爆)、EL-5092B(H)隔爆定量控制儀1臺(隔爆型,直接安裝于灌裝現(xiàn)場)、隔爆電液閥1臺,靜電接地溢出保護系統(tǒng)1套(包括防爆液位開關(guān)1只、靜電接地開關(guān)1只、安全柵1只),ELS-01隔爆LCD大字符顯示1臺,以及其他專用配套設備和防爆管等附件組成。

    3 灌裝系統(tǒng)工作原理:
    (1) 工作流程如下圖所示:
    (2)自動定量裝車控制系統(tǒng)控制原理功能:自動化定量裝車管理系統(tǒng)主要由安裝在現(xiàn)場的EL092B(H)隔爆定值控制儀和現(xiàn)場儀表組成,用于對裝車作業(yè)的計量、控制和管理。每一臺定值控制儀可控制一個鶴位進行發(fā)料裝車工作。控制儀根據(jù)設定的發(fā)料數(shù)量,自動打開和關(guān)閉相應的閥門和輸送泵,同時對管道中的物料流量,以及對罐車的接地、高液位探頭等現(xiàn)場儀表進行檢測,實現(xiàn)自動定量裝車、經(jīng)典接地、溢出自動安全保護。


                                        汽車槽車定量控制系統(tǒng)構(gòu)成原理流程圖



                                          自動裝車發(fā)貨控制管理系統(tǒng)工作流程圖
        首先根據(jù)發(fā)料量,在現(xiàn)場隔爆定值控制儀上預設裝車量(或者輸入提單號碼,發(fā)貨量通過通訊線直接從計算機中調(diào)入),現(xiàn)場條件允許裝車后啟動定值控制儀,定值控制儀自動打開主線上的電動執(zhí)行機構(gòu)(電液閥和泵),進行裝車;裝車過程中定值控制儀實時采集流量信號并顯示累積流量;當裝車量達到預設裝車量的提前量時,控制儀自動關(guān)閉閥門至一定開度,當裝車達到預設裝車量時,控制儀將自動將閥門和電機全部關(guān)閉,結(jié)束灌裝,裝車自動完成無需人工關(guān)泵閥、停泵。

        在裝車過程中,如果罐車不接靜電夾閥門打不開,發(fā)不出料;如果裝車過程中,靜電夾接地不良或物料液面到達高液位探頭時為安全起見,無論流量是否達到預訂量,控制器都將自動關(guān)閉閥門,提醒現(xiàn)場操作人員。

        控制儀通過自身所帶的通訊接口和管理、上位機相連。和PLC系統(tǒng)的氮氣保護閥門信號相聯(lián)鎖,當?shù)獨獍踩WoPLC提供一個開關(guān)信號后。控制儀自動關(guān)閉當前正在進行的灌裝工作并提示現(xiàn)場工作人員。直到安全保護解除,可接著發(fā)貨,或者終止發(fā)貨。
        現(xiàn)場配備了隔爆大字符顯示器,與控制儀同步顯示實際裝車量便于提貨用戶觀看掌握裝車進程,避免發(fā)生糾紛。

    四 罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng):


                                            罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)構(gòu)成示意圖
    1 罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)控制站硬件
    罐區(qū)監(jiān)控使用了計算機控制和管理,儀表使用標準輸出信號和智能通訊,液位計、罐溫檢測,可燃氣體變送器和流量計、閥開度、閥門調(diào)節(jié)、采用標準4~20mA 電流輸出信號,閥門和電機狀態(tài)檢測和控制使用標準的干接點信號,整個信號采集和控制采用西門子S7-300型PLC來實現(xiàn)。
    (1) 開關(guān)量控制
    對于現(xiàn)場的電機控制信號、開關(guān)回訊信號、狀態(tài)信號及報警信號檢測,采用;PLC完成利用組態(tài)軟件I/O驅(qū)動程序負責完成PLC數(shù)據(jù)讀寫。
    (2)標準2~20mA等信號
    各種標準4~20mA信號的溫度、流量、可燃氣體濃度和RTD信號通過PLC模擬量卡件轉(zhuǎn)換,再經(jīng)過通信接口傳送到操作站的監(jiān)控軟件中,實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、記錄、報警等。
    (3) 閥門控制調(diào)節(jié)
    閥門的自動控制調(diào)節(jié),基本是單回路PID控制利用PLC的指令進行,而無擾動的切換利用組態(tài)監(jiān)控軟件進行跟蹤,PLC進行相關(guān)的邏輯處理。

    2 罐區(qū)監(jiān)控管理系統(tǒng)操作軟件
    在控制室內(nèi)的兩臺計算機上,都安裝了監(jiān)控管理軟件,如果一臺計算機出現(xiàn)故障,系統(tǒng)可以立即轉(zhuǎn)換到另一臺計算機上繼續(xù)監(jiān)控,本系統(tǒng)采用1個操作站,操作系統(tǒng)采用windows2000,監(jiān)控組態(tài)軟件采用西門子wincc工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件。操作站內(nèi)增加PC通訊和PLC的通訊接口連接,方便數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)工藝的生產(chǎn)要求,監(jiān)控組態(tài)軟件操作畫面的設計采用主菜單的形式,,在每幅畫面下分別有按鈕進行切換。畫面包括主菜單畫面、動態(tài)流程畫面、操作畫面、報表畫面、罐容量表、報警等。
    (1) 動態(tài)流程顯示
    根據(jù)各閥門和電機的開閉狀態(tài)可以確定管道的流動狀態(tài)和流向。用不同的顏色來表示。由于管道為各種介質(zhì)的公用管道,當滿足不同條件時管道顯示不同顏色。
    (2)報警處理
    除了在報警畫面和實時數(shù)據(jù)庫中組態(tài)過程變量的報警限制和報警圖形對象外,還對各個報警狀態(tài)使用了不同的顏色和閃動處理方式。
    (3)報表的處理
    報表是利用監(jiān)控組態(tài)軟件的歷史報表工具來進行定制的,內(nèi)部的核算是通過腳本函數(shù)實現(xiàn)的。
    (4)容量的處理
    由于甲醇罐的計量是通過罐的液位查找罐表來求的罐內(nèi)甲醇的體積和儲量,一般的罐表都是每隔1毫米對應一個體積值,當組態(tài)軟件得到罐的液位值后,將它換算成液位高度,然后就直接從容積表中讀出與液位值對應的體積。
    (5)流量的累積
    流量的累積在實時數(shù)據(jù)庫中用累積點來實現(xiàn)的。
    (6)氮氣安全保護的PID控制
    氮氣安全保護采用PID控制,其基本單回路PID控制利用PLC的PID指令進行,而無憂動的切換利用組態(tài)監(jiān)控軟件進行跟蹤,PLC進行相關(guān)的邏輯處理。

    五 結(jié)束語
    罐區(qū)運行一年多來,運行效果良好,基本上滿足生產(chǎn)操作和管理,大大提高罐區(qū) 發(fā)貨質(zhì)量,系統(tǒng)維護量不大,大多是人為故障,基本上可簡單處理即可解決。發(fā)貨系統(tǒng)滿足公司和客戶的要求,為公司和客戶創(chuàng)造和諧友好的關(guān)系作出了貢獻。

    六 參考資料
    1 10噸/年甲醇工程灌裝控制系統(tǒng) 合肥精大控制有限公司
    2 西門子雷達液位計說明書 西門子
    3 流量計說明書 上海橫河



    ----摘自工控網(wǎng)

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