PSA自控系统操作维护说明书Word文件下载.docx
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第二节操作要点
第六章故障判断及维护
第一节程控阀故障
第二节吸附塔调节阀故障
第三节霍尔阀位传感器及电磁阀检查
第一章概述
中国石油化工股份有限公司济南分公司的20000Nm3/h变压吸附氢提纯装置是我公司为济南石化分公司炼油厂建设的单系列变压吸附氢提纯装置。
控制系统采用横河CS3000集散控制系统,与制氢装置控制系统共同使用一个控制站。
横河CS3000集散控制系统是日本横河公司九十年代中期推出的新型控制系统,保持了原来系统的高可靠性的特点,采用了双CPU控制卡和双重化控制器,电源和通讯为双重化配置。
软件功能有较大提高,除常用PID外,提供了能进行复杂平稳的SEBOL功能。
增强了顺控表和逻辑功能。
CS3000系统具有功能强,可靠性高,扩散性好的特点,满足了实现复杂控制功能的要求。
PSA控制系统完成对PSA区程控阀,调节阀的控制,对现场各种模拟量信号和开关量阀位反馈的检测。
其控制功能包括:
程控阀顺序控制,调节阀的自适应随动调节,自动调节,油泵站联锁控制等。
本PSA自控系统具有10塔至5塔自动/手动无级切塔及自动恢复功能,并能自动生成10塔至5塔运行状态中各塔的压力标准曲线,其功能已达到目前国内领先水平,达到国外先进水平。
操作站采用21″显示器,与工业键盘结合,操作简便快速,显示直观,具备总貌分貌,历史趋势,报警记录,故障自诊断及各种报表功能。
PSA操作站与其它操作站配合在一起,互为备用。
操作和维护人员应仔细阅读本说明书,按说明书给定的方式和参数进行操作和整定,按说明书的说明进行程控阀的维护与检修。
PSA操作站为ICS0455,流程图页为:
GR0051,PSA工艺流程图;
GR0052,解吸气、液压流程图。
流程图提供所有工艺测量值、阀位显示,程控阀状态及各种报警联锁显示,并带有鼠标触屏调用功能。
1.1程控阀:
显示程控阀阀位反馈检测信号;
“红”关闭,“绿”打开。
程控阀旁的字符是阀位名,阀位名变红并闪动,表明该阀开或关不到位报警。
1.2PSA工艺流程图左上角是报警区,有二个报警,这二个报警在正常无报警时无显示,出现报警时,报警项出现并闪动。
●红色“压力偏差”出现并闪动,表明出现吸附塔压力偏差报警。
触屏点动“压力偏差”位置,将调出“压力偏差”历史曲线,从曲线图上可查出出现压力偏差的塔。
●红色“程控阀报警”出现并闪动,表明PSA存在阀开或关不到位报警,此时出现报警的程控阀阀位名将变红并闪动,可明显看出故障阀。
1.3检测数据:
显示测量值,超“高限”或“低限”显示变“黄”色并闪动,超“高高限”或“低低限”显示“红”色并闪动。
1.4调节阀开度:
以百分数显示在阀边上或在调节回路检测值下面。
1.5油泵显示:
●压力、液位,超“高限”或“低限”,显示变“黄”色并闪动,超“高高限”或“低低限”显示“红”色并闪动。
●泵体显示红色,表示此泵停;
绿色表示此泵开。
流程图软键行的软键有8个,提供PSA有关操作和参数设置。
2.1原料气流程图(GR0040):
点动该软键,调出原料气工艺流程图;
2.2参数设置组(CG0100):
点动该软键,调出参数设置组页,在本页设置时间参数,TE1、TE2、TE3;
SET(PSA运行时间设定),TME1、TME2、TME3、STEP0(步序)显示;
CG0101:
STEP0(步序),PTEST(油泵站测试/运行),TMAUTO(流量-时间联锁调节),TMADJIUST(质量-时间联锁调节),PIAS4428(液压系统压力),LIAS4422(油泵站液位),START(PSA启动/停止)确定运行方式。
2.3切塔控制组(CG0102):
点动该软键,调出切塔控制组页,该控制组进行吸附塔切除与恢复操作,另有REPAIR(单系列塔维护允许)设置。
2.4液压系统组(CG0103):
点动该软键,调出液压系统组页。
在本页中,进行液压油站的启停,自动/手动模式,倒泵周期设定。
2.5控制组(CG0104~CG0109):
点动该软键,调出PSA装置压力、流量、温度、液位、分析等模拟量检测和回路的参数设定;
PSET1,10-9塔压力及时间参数设置区,PSET2,8-7塔压力及时间参数设置区,PSET3,6~5塔压力及时间参数设置区,PSET5是流量-时间联锁参数设置区,PSET6是质量-时间联锁参数设置区。
KV910是顺放程控阀KV4430的开位限时设置。
2.6趋势组1(1秒)(TG0302~TG0307):
点动该软键,调出PSA趋势页。
在本趋势组中,记录PSA系统吸附塔压力,标准曲线,压力偏差等快速变化曲线,供调用分析。
2.7趋势组2(1分)(TG0702~0705):
在该趋势组中,记录PSA系统除吸附塔压力等快速变化曲线以外的各种参数,供调用分析。
2.8PSA(GR0051):
点动该软键,调出PSA工艺流程图;
2.9解吸气、液压流程图(GR0052):
点动该软键,调出PSA流程图总貌(含液压泵站画面)。
点动该软键,调出参数设置组页,在本页设置时间参数TE1、TE2、TE3,SET(PSA运行时间设定),PTEST(油泵站测试/运行)状态,TMAUTO(流量-时间联锁调节),TMADJIUST(质量-时间联锁调节),确定运行方式。
3.1吸附时间TE1,TE2,TE3设定
这是要经常进行的操作。
一.设置时间系数
a、设置TE1,TE2,TE3的时间系数。
现在定时扫描同期为0.2秒,时间系数1代表0.2秒。
吸附时间计算:
●在10-3-4运行时
吸附时间=3×
(TE1+TE2)(0.2秒)
初值:
TE1=300(30秒)(保证均压、顺放时间不低于该值)
TE2=300(50秒)用于调整(初置吸附时间6分钟)
TE3=150(30秒)不用
●在9-3-4运行时
TE1=300(60秒)(保证冲洗时间不低于该值)
T2=1/3吸附时间系数-TE1用于调整
TE3=150(30秒)不用
●在8-3-3运行时
TE1=300(30秒)(保证均压、逆放时间不低于该值)
TE2=1/3吸附时间系数-TE1用于调整
TE3=150(30秒)不用
●在7-3-2运行时
TE2=1/3吸附时间系数-TE1用于调整
●在6-2-2运行时
吸附时间=2×
TE2=1/2吸附时间系数-TE1用于调整
●在5-2-2运行时
(TE1+TE2+TE3)(0.2秒)
TE2=1/2吸附时间系数-TE1-TE3用于调整
TE3=150(30秒)(保证均压时间不低于该值)
b、将SET(TE1,TE2,TE3时间设置)置为“设置”。
c、系统接受新设定时间,SET状态变回“OFF”。
各种切塔后TE1参数设置在PSET1.DT10~DT15中。
二.时间参数TE1,TE2,TE3的修改
、吸附时间的计算
吸附时间经验计算公式:
原负荷×
原吸附时间=新负荷×
新吸附时间
新吸附时间=(原负荷/新负荷)×
原吸附时间
10塔至7塔运行:
(TE1+TE2)
6塔运行:
吸附时间=2×
5塔运行:
(TE1+TE2+TE3)
●原负荷及原吸附时间的确定
在原料气成分及流量比较稳定的条件下,PSA运行保持正常10-3-4运行状态,调整吸附时间,将产品氢杂质含量AIA4422A/B控制在5~9PPM之间,其它运行参数如下:
TG4421:
30~40℃
PICA4423:
设定为2.15MPa,稳定在2.20~2.10MPa
PIC4427≤0.03MPa;
稳定时间:
8小时(1个班)
记录以下表格:
记录时间
运行
塔数
原料气
产品氢
吸附时间
备注
流量
成分
纯度
TE1
TE2
TE3
稳定状态的吸附时间就是这种原料气在该负荷下的吸附时间。
这个吸附时间就可作为计算新负荷下新吸附时间的基础数据,通过计算可以得出原料气负荷下的吸附时间初步数据,在运行过程中再进行吸附时间的精确调整,得出准确时间数据。
b、时间参数TE1,TE2,TE3的分配
①分配原则
●均压时间够,各均压过程压力能够均平;
正常50~55秒均平。
●顺放(均压)过程终吸附塔压力:
0.23~0.52MPa;
这需要顺放入口手动截止阀开度配合。
顺放罐压力PI4424升压幅度:
0.22~0.60MPa;
注:
顺放(均压)过程终吸附塔压力,是个非常重要的参数,随着切塔个数的增加,均压次数逐渐减少,顺放开始压力逐渐提高,顺放量逐渐增大,特别是在5-2-2中,顺放(均压)开始压力分别为1.38,顺放过程只允许放出0.20~0.23MPa,这需要及时调整顺放程控阀KV4430的开位时间。
KV4430的开位时间控制将KV910中的ST01项进行设置(单位:
秒)
●逆放过程终吸附塔压力:
≤0.05MPa;
PIC4427及PIC4427B的SV设为0.04MPa;
随着切塔个数的增加,均压次数逐渐减少,逆放开始压力逐渐提高,逆放量逐渐增大,特别是在5-2-2流程运行中,逆放开始压力可达0.52MPa,逆放过程时间要足够并随着切塔的增多而增长,确保逆放气缓慢均匀放出,稳定解吸气输出。
这由PIC4425A和PIC4425B自动控制
●终升过程终吸附塔压力:
达到吸附压力;
PIC4423的SV设为2.15MPa。
在可能的情况下,应尽量延长终升过程时间,减少终升过程流量波动。
●冲洗过程:
在可能的情况下,应尽量延长冲洗过程时间,保证吸附剂再生完全。
●运行过程中:
TE1,TE3固定,负荷变化只需改变TE2。
②分配方法
依据时间参数TE1,TE2,TE3的分配原则及现场运行工况,按下列参数设定(初始设定,以负荷调试结果为准):
如负荷过大,需降低负荷。
●10~7塔运行:
TE1=初值
TE2=1/3吸附时间系数-TE1
●6塔运行:
TE1=初值
TE2=1/2吸附时间系数-TE1
●5塔运行:
TE3≥200(可调),TE3=1/2吸附时间系数-(TE1+TE2)
③手动节流阀的调整
时间参数的设定与手动节流阀的开度密切相关,应按下列方式进行调整:
●10-3-4程序运行V-4002顺放罐入口手动阀应将PP过程塔压下降到0.23MPa的时间调整为30秒;
c、氢气回收率调整
氢气纯度与氢气回收率是需要控制的两个参数。
氢气纯度升高则氢气回收率下降,氢气纯度下降则氢气回收率上升。
在生产过程中应在氢气纯度和杂质含量满足生产要求的情况下尽量延长吸附时间,提高氢气回收率,增加经济效益。
可按下列原则确定产品氢的纯度:
①H2纯度≥99.90%;
②杂质含量按生产要求。
(不一定以10PPM为限)
●增加吸附时间可提高氢收率,当H2纯度高于规定值时时,应增加吸附时间;
●减少吸附时间可提高氢纯度当H2纯度低于规定值时,应减少吸附时间;
调整方法:
按经验公式计算值设定TE1,TE2,TE3
根据氢气纯度每次增加或减少TE2或TE3或TE11%~3%(一般5~25);
时间长,纯度偏离标准范围大则改变多一些,时间短,纯度偏离标准范围小则改变少一些;
每改变一次至少要等三个循环周期;
时间到后,根据当时情况,按第
步再作新的修改。
三、切塔与恢复塔后吸附时间的改变
切塔运行的时间分配会随着切塔数的变化而变化,在10~6塔TE3不起作用,TE3只在5塔运行时起作用。
在10、8、5塔运行时,冲洗、终冲都在TE2中进行,TE1按较短的均压时间设置,其余时间分配给TE2;
在9、7、6塔运行时,终冲在TE2中进行,而冲洗在TE1中进行,在分配时,应先保证冲洗TE1为60~100秒,剩余时间给TE2。
因此,在保持吸附时间总数不变的条件下,必须对TE1,TE2,TE3进行重新分配。
切塔后TE1,TE2,TE3的重新分配由程序根据预先设定的初值自动设置;
每次切塔后吸附时间将按PSET5.DT16的值缩短。
吸附时间的改变对顺放压力影响很大,顺放罐D-4002入口的程控阀KV4430的开位时间一定设置恰当,顺放时间越长,放出的气体越多,吸附塔顺放终压力就越低。
顺放过程必须保证顺放终压力≥0.18MPa,以免带杂质气体污染吸附床层。
每次切塔或恢复塔要根据流程对时间分配进行修改,修改方法如下:
●切塔时吸附时间将按PSET5.DT16的值缩短,恢复塔时吸附时间保持不变;
●根据运行状态从PSET1、PSET2与PSET3中得出相应的时间参数,修改TE1,TE3;
●根据总吸附时间,计算出TE2时间参数。
●时间参数修改由计算机在切塔与恢复塔时自动进行。
3.2PTEST测试/运行
启动PSA运行时是否油泵报警联锁的选择功能框。
“测试”:
PSA启动不受油泵报警影响;
“运行”:
PSA要在无油泵站压力:
PIAS4428液位:
LIAS4422报警情况下,才能启动运行。
在油泵站未调试好时,可用“测试”;
在油泵站正常后,应用“运行”,否则将会影响油泵联锁。
3.3TMAUTO流量-时间联锁调节(选择功能)
启动流量-时间联锁调节,启动后吸附时间将随流量负荷自动调节。
“自动”:
流量-时间联锁调节运行;
吸附时间手动设置同时有效;
“手动”:
吸附时间手动设置。
在TMAUTO投入“自动”,必须对PSET5中的有关参数设进行设置,并经过调试。
3.4TMADJUST质量-时间联锁调节(选择功能)
启动质量-时间联锁调节,启动后吸附时间将随质量变化自动调节。
质量-时间联锁调节运行;
“手动”:
在TMADJUST投入“自动”之前,必须对PSET6中的有关参数设进行设置,并经过调试。
点动该软键,调出塔控制组页,可进行切塔和恢复塔操作。
本系统实现10-5塔自动/手动无级切塔和自动寻优故障塔恢复。
操作方式:
所有开关量仪表框要在“MAN”方式下才能手动操作,如处于“AUT”模式,应在操作前先设置为“MAN”。
4.1手动切塔:
a、先将SWMD(切塔模式自动/手动)置为“手动”;
b、用STNO(塔号)选定要切除的塔号(1~10),分别代表A~J塔
c、将SRUN(切塔启动)设置为“启动”态;
d、切塔启动后,PSA系统马上转入切塔工作,切塔控制组的操作模式要发生变化:
.SWMD模式变为“AUT”,状态为“手动”;
.SRUN模式变为“AUT”,状态变为“OFF”;
.SW1P模式变为“AUT”,状态变为“禁止”;
4.2自动切塔
a、自动切塔条件:
.压力偏差报警出现;
.吸附塔程控阀阀检报警;
.SWMD处于“AUT”状态;
.SW1P处于“OFF”状态。
b、1阀和7阀同开紧急强制切塔条件:
.压力偏差报警出现;
.吸附塔1阀和7阀阀检同时报警;
c、1阀和8阀同开紧急强制切塔条件:
.吸附塔1阀和8阀阀检同时报警;
1阀和7阀及1阀和8阀同时打开时即使SWMD(切塔模式)处于手动态,也要自动切塔,且不受SW1P禁止。
当上述条件满足后,PSA自动切塔,切塔后,切塔控制显示如同手动切塔。
切除后SW1P状态“禁止”在一个循环同期内禁止切塔和恢复塔。
切塔个数最多为5个,本系统实现10-5塔无级切塔和自动寻优恢复。
d、切塔时机
●阀故障切塔:
立即切塔;
●有安排切塔:
等该塔运行到逆放(D)过程结束时切除,塔压约为0.05MPa,此时切塔扰动最小,系统最稳定,微正压还能防止外气进入。
4.3切除塔恢复:
当切除塔故障排除后,可恢复运行,恢复方式为自动寻优恢复,
恢复操作如下:
a、用STNO选定恢复塔的塔号;
b、将RRUN(恢复塔启动)置为启动;
当SW1P为“OFF”时,系统接受恢复请求,如SW1P为“禁止”状态,则要等待其为“OFF”状态,才能接受。
接受恢复请求后,RRUN状态变为“OFF”系统开始自动寻找最优恢复点,确保扰动最小;
当恢复点找到,恢复塔自动投入运行。
当恢复塔投入运行后,SW1P将变为“禁止”态,一个循环同期后,恢复为“OFF”
4.410塔、9塔、8塔、7塔、6塔、5塔运行步序表
PSA氢提纯部分的工艺步序和阀门开关状态表:
10-3-4流程(主流程)
步序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
T4001A
A
E1D
E2D
E3D
E4D
PP
D
P
E4R
E3R
E2R
E1R
FR
T4001B
T4001C
T4001D
T4001E
T4001F
T4001G
T4001H
T4001I
T4001J
9-3-4流程(以切除J塔为例)
8-3-3流程(以切除I,J塔为列)
T40
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