制氫裝置儀表控制系統操作規程

第一節DCS概況介紹

1集散控制系統DCS

本裝置的過程控制系統采用分散控制系統(簡稱DCS),裝置的全部檢測、控制信號

都進入DCS,通過DCS進行信號檢測、過程控制、過程報警、數據記錄、信息處理等系

統控制，在中心控制室進行生產操作。裝置內主要機泵設備的運行狀態均在DCS」.進

行顯示。其他相關系統與DCS都有通訊聯系。DCS設有與工廠管理系統的網絡接口。

本裝置與蠟油加氫、煤制氫、空分共用一個中心控制室，以便于操作、管理、資源

共享、節省投資，因此本裝置與其它裝置采用同一種DCS系統，便于實現全廠計算機數

據的集中處理和生產的集中管理。

本裝置將機柜放置在主控室的機柜間內，機柜室聯合裝置共用，操作站集中放置在

制加氫控制室。現場機柜室的設備與中心控制室設備的網絡之間采用光纜連接。現場

機柜室內設有一套DCS工程師站，用于工程組態、儀表聯調及開停工操作等工作，也用

做現場備用操作站。

2安全儀表系統簡述?SIS

為防止裝置在開、停工和生產操作過程中可能出現重大事故導致重大人身和經濟損

失，保護操作人員和裝置的安全，本裝置根據工藝過程和設備，設置必要的安全儀表系

統(SIS)o

3可燃有毒氣體檢測系統GS

可燃氣體及有毒氣體檢測系統(GS)的現場檢測信號送到集中檢測報警器，集中檢

測報警器放置在現場機柜室的機柜間內，報警操作站放置在中心控制室。現場機柜室的

設備與中心控制室的設備之間采用光纜網絡連接。GS具有事件記錄功能。

4儀表控制設備管理系統AMS

該裝置的儀表盡量采用智能型儀表，全廠采用儀表及控制設備管理系統(AMS)進行

現場儀表的管理，自動地為檢測和控制儀表建立應用及維護檔案，進行預測維護管理，

保證儀表的可靠運行、減少儀表故障、減少維護工作量、提高儀表及控制設備的管理效

率。

5機組控制和運行狀態檢測系統

機組控制系統和運行狀態檢測系統該加氫裂化裝置各機組及高壓泵的控制系統隨

設備帶，其機柜放置在現場機柜室，操作站放置在中心控制室。現場機柜室的設備與中

心控制室的設備之間采用光纜網絡連接。循環氫壓縮機組的控制系統配備運行狀態檢

測站。運行狀態檢測站是DCS控制網上的PIC工作站。該裝置設計擬在DCS控制網上，

配備一套PIC工作站用于狀態檢測站。

6控制回路和檢測點

6.1溫度儀表

就地溫度指示儀表采用帶不銹鋼外保護套管的雙金屬溫度計。控制室指示的一般溫

度測量儀表選用TEC標準K型熱電偶或采用PtlOO熱電阻，并帶現場變送器，熱電偶采

用法蘭連接型式。

6.2壓力儀表

現場壓力測量顯示，選用不銹鋼彈簧管壓力表；微壓測量宜采用不銹鋼膜盒壓力表。

遠傳壓力測量采用壓力變送器，微壓、負壓的測量，選用差壓變送器。

6.3流量儀表

一般流體的流量測量選用標準節流裝置配差壓變送器，

進出裝置水的流量測量可采用渦街流量計或超聲波流量計。

6.4物位儀表

就地液位、界位測量選用玻璃板液位計或磁浮子液位計。液（界）位遠傳測量，一

般選用智能電動外浮筒液（界）位變送器、差壓變送器或雙法蘭差壓變送器；高溫、

高壓介質的浮筒、磁浮子液位計采用引進產品。

6.5變送器

溫度、壓力、差壓、雙法蘭差壓變送器選用高精度的智能變送器，二線制4?2（hnADC

（疊加HART通訊信號）輸出。

6.6調節閥、切斷閥

6.6.1閥的型式

根據具體的工藝條件選用適用材質和型式的調節閥。

在要求泄漏量小、閥前后壓差較小的場合選用單座或套筒單座調節閥。在閥前后壓

差很大且有氣蝕的場合選用適用的套筒或角型調節閥。在工藝過程要求聯鎖切斷介質的

場合，根據具體的工藝條件選用直通球閥、閘閥、Y型截止閥。對于裝置重要的聯鎖

阿，在其附近設置了儲氣罐用于斷風的情況下實現聯鎖動作。

b.6.2執行機構

一般情況下，調節閥的執行機構選用氣動薄膜執行機構，配電/氣閥門定位器。調節

閥的執行機構應采用標準彈簧。需要執行機構有較大的輸出力時.，可選用氣動活塞式執

行機構。

6.7在線分析儀表

根據工藝需要，本裝置設置了如下分析儀表：

1）為提高轉化爐的熱效率，轉化爐對流室設有氧化錯分析儀；

2）中變反應器入口設置了甲烷分析儀，測定轉化氣中殘余甲烷量；

3）為提高預熱爐的熱效率，預熱爐對流室設有氧化錯分析儀。

4）PSA為保證產品氣氫氣純度，出裝置管線設有氫氣分析儀

6.8環境安全儀表

為確保裝置安全生產和人身安全，在裝置區、壓縮機區等易發生可燃氣體泄漏的場

所，設置可燃氣體檢測探頭；可能發生有毒氣體泄漏的場合，設置帶有聲光報警的毒氣

體檢測探頭。探頭的防護等級不低于IP65,儀表采用4?2。01/\=輸出的一體化變送器，

信號接至DCS。

第二節工藝操作儀表邏輯控制說明及位號流程

1主要控制方案

本裝置的大部分控制回路采用單回路定值控制和串級控制，由DCS控制系統

完成，主要控制方案如下：

5）水碳比和原料負荷控制。

G）轉化氣進PSA流量比例控制PSA尾氣進轉化爐流量。

7）原料氣流量比例控制轉化爐空氣流量。

8）轉化爐出口溫度與燃料氣進轉化爐流量組成控制，同時轉化爐燃料氣入口壓

力超馳控制燃料氣進轉化爐調節閥。

9）汽包液位、水蒸汽流量、給水流量組成汽包液位三沖量控制。

2儀表說明

2.1P/T補償

2.1.1孔板/文氏管/皮托管測量

Pmeas.:=測量壓力，單位MPag

Pdesign:=孔板計算所用的設計壓力，單位MPag

Tmeas.:=測量溫度，單位0C

Tdesign:=孔板計算所用的設計溫度，單位°C

Fmcas.:=測量流量，單位[kg/h]

Fcal.:二正常條件下的補償流量，單位[kg/h]

dP傳感器應取平方根數值。

根據上文給出的公式計算以下流量測量：

2.1.2流量統計

Fmeas.名稱備注

FI2001原料氣進裝置

FI2002開工氫氣

FI2005高壓氫氣

FI2020導熱油

FI2008入爐蒸汽

FI2007入轉化爐原料

FI2006入轉化爐燃料氣

FT2021入轉化爐空氣

FI2015中變氣進P中

FI2014蒸汽進氣提塔

FI2013酸性水去除氫器

FI2016除鹽水進裝置

FI20183.5MPa蒸汽出裝置

FI2201粗氫進PSA

FI2202氫氣出裝置

2.2渦階測量

Pmcas.:=測量壓力，單位MPa(g)

Tmeas.:=測量溫度，單位°C

Fmeas.:=運行條件下的測量流量，單位kg/h

Fcal.:二正常條件下的計算流量，單位kg/h

3信號選擇

3選2

如果配備的是3個冗余模擬傳感器(a、b、c),那么應采用以下3選2(2oo3)

表決邏輯：

1.無不良1/0=使用3個信號中間的那個信號

2.發現一處不良I/On保持實際信號，如果正確，否則，使用傳感器

A,如果正確，否則使用傳感器B,如果正確，否則，使用傳感器C,DCS顯

示器上的報警和協議打印機

4控制回路說明

4.1儀表工藝代號

第一位字母第二位字母后綴字母

A分析報警

B噴嘴火焰

C電導率關位置控制

D密度與比重差

E電壓測量元件

F流量

G現場測量元件

II手動高報警

1電流指示

J功率

K時間程序操作器

L液位低報警

M電動

N

0開位置孔板

P壓力試驗標定點

Q累計

R放射性記錄打印

S速度或頻率電磁閥開關聯鎖

T溫度變送器

U多變量運算器

V振動風門

W重量套管

X開關閥軸

Y軸轉換器

Z位置執行器

4.2簡單控制回路

4.2.1簡單控制回路調節器

當被測參數增大時，調節器輸出信號也增大，稱為正作用，反之稱為反作用，

調節器作用方向，依工藝要求及調節正反而定。當被調參數的測量值減去設定值

（即偏差e）大于零，若對應的調節器輸出信號增加，該調節器為正作用；若對

應的調節器輸出信號減小，則為反作用。

4.2.2單回路控制匯總表

制氫裝置單列和公用工程共有簡單控制回路17個.

序號位置說明作用閥事故狀態報警

1煉廠氣進料流量控制FV2002FC

2配汽流量控制FV2008F0

3煉廠氣壓縮機出口手操控PV2003FC

制

4煉廠氣去火炬總管手操控PV2006F0

制

5汽包上水手操控制LV2008FC

6中變氣進PSA手操控制PV2006AFC

8第一分水罐液位控制LV2004FC

9第二分水解液位控制LV2005FC

10除氧器液位控制LV2009FC

11第三分水罐液位控制LV2006FC

12第四分水罐液位控制LV2007FC

13外送高壓蒸汽壓力控制PV2008FC

14煉廠氣去管網壓力控制PV2004FC

15開工氫壓力控制PV2002FC

16PSA產品氫壓力控制PV2201FC

17中變氣水冷后溫度控制TV2001FC

4.2.3單回路控制圖示

當煉廠氣進料流量FIC2004減少時，FIC2004指示減少；由于FUIC10203是

反作用調節器，輸出信號增加，控制閥FV2001開度增加，煉廠氣進料流量增加,

達到工藝控制要求。（見圖1）

11）配汽流量控制F制2008

圖2

當總配汽流量FIC2008減少時，FIC2008指示減少；由于FIC2008是反作用

調節器，輸出信號增加，控制閥FV10406開度增加，配汽流量增加，達到工藝控

制要求。（見圖2）

12）汽包上水手操控制L制2011

）中反蒸汽

圖3

由LIC2011給定汽包V2008上水手操閥門FV2009的開度。（見圖3）

13）中變氣進PSA手操控制PIC2006

圖4

由PIC2006給定PSA進料手操閥門PV2006A的開度。（見圖4）

14）第一、二、三、四分水箍液位控制LIC2004>LIC2005>LTC2006、LIC2007、

A2001

圖5

當第一分液罐液位增加時，LIC2004、LIC2005、LIC2006、LIC2007指示

增加；由于LIC2004、LIC2005、LIC2006、LIC2007是正作用調節器，輸出信

號增加,控制閥LV2004、LV2005、LV2006、LV2007開度增加，外送工藝冷凝

液流量增加，第一分液罐液位減少，達到工藝控制要求。（見圖5）

圖6

當除氧器液位減少時，LIC2009指示增加；由于LIC2009是反作用調節器,

輸出信號減少，控制閥LV2007開度增加，除鹽水流量增加，除氧器液位增加,

達到工藝控制要求。（見圖6）

16）干氣補燃料壓力控制PIC2004

當進轉化爐燃料氣壓力減少時，PIC2004指示減少；由于PIC2004是反作用

調節器，輸出信號增加，控制閥PV2004開度增加，干氣補充燃料氣流量增加，

燃料氣壓力增加，達到工藝控制要求。（見圖7）

17）轉化爐負壓控制PI2029

圖8

當轉化爐爐膛壓力增加時，PI2029指示增加；由于PI2029是正作用調節器,

輸出信號增加，控制閥KV2004AB開度增加，外排煙氣流量增加，轉化爐爐膛壓

力減少，達到工藝控制要求。（見圖8）

18）中變氣壓力控制PIC2006

圖9

當中變氣壓力增加時，P1C2006指示增加；由于P1C2006是正作用調節器，

輸出信號增加，控制閥PV2006B開度增加，外排中變氣流量增加，中變氣壓力減

少，達到工藝控制要求。［見圖9）

19）除氧器壓力控制PIC2007

圖10

當除氧器內壓力減少時，PIC2007指示減少；由于PIC2007是反作用調節器,

輸出信號增加，控制閥PV2007開度增加，進入除氧器低壓蒸汽流量增加，除氧

器內壓力增加，達到工藝控制要求。（見圖10）

20）外中壓蒸汽壓力控制PIC2OO8（見圖11）

圖11

當高壓蒸汽管線壓力減少時，PIC2008指示減少：由于PIC2008是正作用調

節器，輸出信號減少，控制閥PV2008開度減少，外送高壓蒸汽流量減少，高壓

蒸汽管線壓力增加，達到工藝控制要求（見圖11）。

21）煉廠氣去管網壓力控制PIC2004

當進裝置后飽和煉廠氣管線壓力減少時，PIC2004指示減少；由于PIC2004

是正作用調節器，輸出信號減少，控制閥PV2004開度減少，去燃料氣管網煉廠

氣流量減少，裝置內煉廠氣壓力增加，達到工藝控制要求。（見圖12）

22）PSA氫氣壓力控制PIC2202

產品uJUdfi

圖12

當PSA氫氣管線壓力減少時，PIC2202指示減少；由于PIC2202是正作用調

節器，輸出信號減少，控制閥PV2202開度減少，外送產品氫流量減少，PSAM

氣管線壓力增加，達到工藝控制要求。（見圖13）

14）過熱中壓蒸汽溫度控制HC2002

圖13

當過熱后中壓蒸汽溫度增加時，TIC2002指示增加；由于TIC2002是正作用

調節器，輸出信號增加，控制閥TV2002B開度增加，，過熱后中壓蒸汽溫度降低,

達到工藝控制要求。（見圖14）

15）工藝氣冷卻器出口溫度控制TIC2018

圖14

當E2001后轉化氣溫度增加時，TIC2018指示增加；由于UC2018是反作用

調節器，輸出信號減少，控制閥TV10901開度減少，進入E2001中心管高溫轉化

氣流量減少，和除氧水換熱轉化氣流量增加，經過E2001后的轉化氣溫度降低,

達到工藝控制要求。（見圖15）

16）中變氣水冷后溫度控制TIC200I

圖15

當E2004后中變氣溫度增加時，TIC2001指示增加；由于TIC2001是正作用調節

器，輸出信號增加，控制閥TV2001開度增加，和中變氣換熱循環水流量增加，

經過E2004后的中變氣溫度降低，達到工藝控制要求。（見圖16）

4.3串級控制回路

4.3.串級控制回路調節器

在一個調節系統中有主、副兩個調節器，分別接受來自對象的不同部位的測

量信號，其中主調節器的輸出作為副調節器的給定值，而副調節器的輸出去控制

調節閥，以改變調節參數。從系統的結構看，這兩個調節器是串接工作的，因此,

這樣的系統稱為串級調節系統。

4.4分程控制回路

4.4.調節器

根據工藝要求，調節閥只在調節器輸出的某段信號范圍內動作，這種調節稱

為分程調節。即調節器輸出0-50%控制一個調節閥的動作，輸出50-100%控制另

一個調節閥的動作。

4.5雙輸出控制回路

根據工藝要求只在調節器輸出的某段信號范圍內，同時有兩個調節閥動作，

這種調節稱為雙輸出控制調節。即調節器輸出0-50%控制兩個調節閥的同時動

作，輸出50-100%也是控制兩個調節閥同時動作。

4.6重要控制回路

4.6.1蒸汽轉化爐燃燒控制

4.6.1.1目標

燃原料和蒸汽的轉化反應是一種吸熱過程，這需要向爐膛內的轉化爐管供

熱。轉化爐燒嘴釋放的總熱量中未傳遞給轉化爐管的部分在轉化爐的對流段最大

程度地利用。出轉化爐至第一對流段盤管入口的煙氣溫度大概為1017冤，而轉

化爐工藝氣體出口溫度則為870℃o

4.6.1.2操作事項

轉化爐燃燒過程中時，應充分燃燒PSA尾氣。為了滿足轉化爐的燃燒要求，

液化氣作為補充燃料添加進去。補充的燃料氣根據轉化滬的出口溫度對轉化爐的

燃燒進行整體控制。

4.6.1.3DCS示意圖

圖16

4.6.1.4轉化爐的溫度控制

轉化爐的溫度控制是通過控制器來實現的，它監視轉化爐的出口溫度。工藝

氣體的理想出口溫度在870%左右。

TTC2008與FTC2006連接并且以串聯方式工作。

PSA尾氣定量輸送給轉化爐。

4.6.1.5轉化爐補充燃料氣控制

利用FI2006來測量轉化爐補充燃料氣流量并利用PIC2015或FIC2006

來控制流量。

分別利用PI2015來測量燃料氣的壓力。壓力補償計算則通過FIC2006

完成。

選擇FIC2006流量控制器輸出或PIC2015控制器輸出，具體取決于哪個輸

出更大。這樣在轉化爐燃料氣壓力較低情況下也允許壓力控制器超馳流量控制。

轉化爐啟動后補充燃料氣閥門FV2006投用自動根據轉化爐出口TIC2008溫

度的高低調整燃料氣閥門開度的大小。

4.6.1.6轉化爐PSA尾氣燃料控制

PSA進料后，尾氣作為主要燃料全部進入轉化爐供給燃燒

4.6.2裝置負荷和水碳比控制

4.6.2.1目標

蒸汽轉化爐(F2002)在相應的催化劑作用下通過與工藝蒸汽反應將甲烷和

高嫌轉化為包括氫、二氧化碳和一氧化碳的混合物，因此，原料流量決定著裝置

負荷。

為了避免碳生成并附著在轉化爐管內催化劑表面，并且確保中溫變換爐

(R2003)中有充足的蒸汽供水、氣變換反應，工藝蒸汽流量必須超過一個化學比

值。

對于轉化爐來說，正常操作的水碳比應控制在4.5左右。

4.6.2.2操作事項

由于輸送到制氫裝置的原料氣的組成存在變化的可能性，將根據轉化爐原料

的C1當量分子流量在DCS中控制水碳比。

蒸汽轉化爐的原料氣是由受壓力控制的干氣和受流量控制的煉廠氣組成的

混合氣體。

正常操作條件下，依據混合原料氣與混合原料流量的碳系數（碳摩爾量/原

料氣摩爾量）計算C1當量。

計算得出的原料C1當帚流量和瞬間蒸汽流量用于計算水碳比，這一計算所

得數值就是水碳比控制器的控制輸入（工藝變量r蒸汽流量控制器既可以用作

就地控制器，也可以用作串聯控制器，控制水碳比主控制器的遠程設定值。

緊急停機系統（ESD）利用專用變送器測量綜合轉化爐原料流量和蒸汽流量。

ESD根據固定碳系數（碳摩爾量/原料氣摩爾量）計算另外一個水碳比并根據低

一低水碳比和低一低轉化爐原料流量引發停機。

4.6.2.3DCS示意圖

17

4.6.2.4原料流量配置

混合點的混合原料流量通過FI2007來測量。流量的標準化是通過PI2020

和TI2028的壓力和溫度輸入來實現的。簡單控制回路F1C2007控制混合原料

流量以及裝置負荷。

利用AI2008的在線組分數據來計算混合原料碳系數和它的分子量。

利用混合原料的標準化體積流量來計算混合原料的C1平均碳當量。

在FIC2007中計算預轉化爐原料流量的混合C1摩爾當量，即混合原料氣的

碳系數乘以混合原料流量。該數值作為DCS水碳比計算的輸入使用。

4.6.2.5蒸汽流量配置

轉化爐的蒸汽流量通過FIC2008來控制。蒸汽流量的工藝變量來自于蒸汽

流量標準化計算FUI2008,FUI2008從蒸汽流量指示器FI2008、蒸汽流量壓

力指示器PT2021和蒸汽流量溫度指示器TI2029上獲得輸入。FTC2008既可

以作為就地控制器使用，也可以作為串聯控制器使用，從水碳比主控制器FIC

2008接受一個外部設定值。

4.6.2.6比例計算

根據分析器AI2008的輸入中計算DCS水碳比，分析器提供混合原料氣的碳

系數(碳摩爾量/原料氣摩爾量)、混合原料流量FI2007、蒸汽質量流量FT2008c

計算得出的比例與工藝變量和水碳比主控制器關聯。水碳比控制器的輸出與蒸汽

流量控制器FTC2008的遠程設定值關聯。

蒸汽/碳比計算：

4.6.3汽包液位控制

4.6.3.1目標

離開轉化爐的工藝氣體將在轉化爐蒸汽發生器E2001中被冷卻，從780℃冷

卻到400℃,同時產生3.5MPa(a)飽和蒸汽。E2001通過下降管和上升管與汽

包V2008連接。飽和蒸汽在轉化爐對流段過熱，然后再作為過熱蒸汽進入轉化

爐。

汽包接收預熱鍋爐給水作為補充。汽包中的水位對于防止E2001殼程干燒至

關重要。

4.6.3.2操作事項

汽包液位通過控制進入汽包的鍋爐給水流量來維持。

4.6.3.3DCS示意圖

中壓蒸汽

圖18

4.6.3.4液位控制

汽包通過LIC2011快速響應蒸汽流量的變化，從而降低汽包中液位升降的

影響。

離開汽包的蒸汽質量流量和進入汽包的鍋爐給水質量流量相匹配。汽包壓力

指示器PI2008和蒸汽流量指示器FI2017用于計算汽包出來的飽和蒸汽質量

流量。該流量和FI2008給定的鍋爐給水流量相比較。流量之間的差異輸送給

計算器LU2008。該計算器接收后輸出。輸出調整后輸送給控制閥LV2008。

液位補償

液位顯示控制器LIC2008從PI2008處接收汽包壓力信號來補償液位。

DCSESD

L1平均.外L12011L12011AB

LImeas%二測量液位，用L:12011國］來表示

LIcomp%=補償液位，用［%］來表示

第三節裝置自保的邏輯控制說明

1轉化爐連鎖

1.1轉化爐跳車連鎖ZB

2.,PSA入口溫度高位開關Z01

PSA入口溫度高高TE2OOI>8O'C

3汽包高液位開關Z02

汽包液位高LT2011AB（二取二）

第四節機組自保的邏輯控制說明

1飽和煉廠氣壓縮機內部堵塞連鎖ZA

轉化爐聯61停車