ESD系统在忠县天然气净化厂的应用及优化.pdf

第 3 7卷 第 4期 石油与天然气化工 CHEM lCAL ENGl NEERl NG O F OI L ＆ GAS 3 4 - 7 分析湖 试 E S D系统在忠县天然气净化厂的应用及优化 高 进 周 彬 1 ． 中石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂 2 ． 中石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂万州天然气净化厂工程建设项目 部 摘 要 介绍 了中石油西南油气田公 司重庆天然气净化总厂忠县天然 气净化厂 E S D系统存 在的问题 以及 出现过的故障， 并针对这 些存在的问题 ， 提 出了忠县天然气净化厂 E S D系统优化 的 设 置建议 。 关键 词 E S D联 锁 设置 问题 建议 E S D 简 称 紧 急 停 车 系 统 ， 是 英 文 E m e r g e n c y S h u t d o w n D e v i c e的缩写 。其 主要 功 能是实 现 生产装 置在 生 产运 行 过 程 中和 工 厂 关 闭 时 的 安 全 紧 急 停 车。这种专用 的安全保护 系统是上世纪 9 0年代在 P L C的基础上发展起来 的， 以它 的高可靠 性和灵 活 性应 用逐 步扩 大 。 随着 安全 生产 要求 和工 厂 生产 自动化 水平 的 E l 益提高 ， E S D系统逐步应用于天然气净化装置。在 重庆天然气净化总厂的 5个分厂 中， 到 目前为止 ， 仅 忠县分厂设置有 E S D系统， 其余 的4个分厂将在 以 后逐 步设 置 。重庆 天然 气净 化 总 厂 忠县 分 厂 下 称 忠县 净化 厂 于 2 0 0 5年 5月 2 0 E l 建 成投 产 ， 处 理量 为 6 0 0 X 1 0 m ／ d 。忠 县 净 化 厂 采 用 H O N E Y WE L L 公司生产的 F S C系统作为本厂的 E S D系统。 l F S C系 统简 介 F S C系统控 制 器 采 用 2 0 0 4 D表 决 方 式 Q MR， 即 q u a d r u p l e mo d u l a r r e d u n d a n t ， 从而使 F S C系统 达 到最 高 的整体 安全 性 和有效 性 。该 系统 的安全 等 级 可达 到 A K 6级 标 准 的要 求 。 F S C系统在忠县净化厂除实现各装置在生产运 行过程 中和工厂停 产时的安全 紧急停车外 ， 还实现 1 4 0 0 单元 硫磺回收单元 程序控制。F S C系统的 操作、 显示与过 程控制用 P K S系统共用操作员站 ， 但 控制单 元 独立 于 P K S系统 ； 同时 具 有 安全 功 能 的 现场联锁执行机构 ， 但不承担过程控制和监视功能 。 2 存在l、H] 题及设置建议 2 、 1 E S D系 统控 制站 设置 问题 忠县净化厂装置为两列并行运行 ， 要求具有一 套生产 ， 另一套检修 的能力。E S D系统为全厂共用 1 个现场控制站。控制站内设置有 1对冗余配置 的 控制器和分两列配置的 I ／ O 输入／ 输出 卡件 ， 达不 到一套生产 ， 一套检修 的能力 ， 降低 了 E S D系统 的 安全性。若 E S D系统 的控制器出现故障 ， 将导致全 厂停 车 。忠县 净 化 厂 D C S系统 的 现 场 控 制 站 为 分 列设置 ， 与 D C S系统相 比， E S D系统作为全厂紧急 停车系统 ， 应该具有高可靠性和安全性 ， 系统现场控 制站 也应该 分 两列 配 置 ， 每 个 现 场控 制站 内都 应 设 置有冗余配置的控制器和 I ／ O卡件 。 设 置建议 对 于设 置 有 两 列及 两 列 以上天 然 气 净 化 装置 的净 化 厂 的 E S D系 统 现 场 控 制 站 也应 分 列 设 置 ， 每个 现 场控 制 站 内都 应设 置有 冗 余 配 置 的 控制器和 I ／ O卡件。 2 ． 2 I ／ O卡件设置问题 忠县净化厂 E S D系统 的 I ／ O功 能卡没有冗余 配置 ， 一是降低 了 E S D系统高可靠性和安全性 ； 二 是当 I ／ O功能卡的某个通道或卡件 出现故障需要更 换时 ， 由于 I ／ O功能卡没有冗余配置， 不能实现 I ／ O 功能卡的在线更换。设 置建议 E S D系统的 I ／ O卡 件应 冗余 配 置 。 2 ． 3 D I 开关量输入 浪涌保护器的选择 忠 县净 化 厂 的 D I 浪 涌 保 护 器 选 用 E l 本 M S Y S T E M生产的 5 8 Z DD 8 X 其结构为 8通道 ， 共 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 4 8 E S D系统在忠县天然气净化厂的应用及优化 2 0 0 8 负 极 ， 相应 的 E S D 系统 F T A板 也采 用 共 负 极 的接 线 方式 。多 通道 的浪 涌保 护器 有 共 正 极 、 共 负 极 两 种类型。D I 信号作为 E S D系统的联锁条件 ， 当多通 道的浪涌保护器某个通道或公共端子 出现故 障， 必 然 影 响整个 浪 涌保 护 器 的 其 它通 道 ， 导致 整 个 接 入 该浪涌保护器的所有 D I 信号均失效 ， 造成装置的联 锁停车。设置建议 接入 E S D系统 的 D I 信号浪涌保 护器应采用单通道的 D I 信号浪涌保护器 。 2 ． 4 E S D系统 I ／ O回路独立设置 问题 D I 信号与 D C S系统共用浪涌保护器问题 在施 工初期将进入 D C S系统的 D I 信号与进入 E S D系统 的 D I 信号共 用 一个浪 涌 保 护器 。D C S和 E S D系 统 本 属不 同的系 统 ， 该 接 线 方 式 将 D C S和 E S D 的 D I 端子板连接在一起 ， 降低 了系统运行 的安全性和可 靠 性 。此 外 ， E S D 系统 的 D I 端 子板 为共 负 型 ， 只 要 任一 D I 信号 出现短路故障将影 响 D C S和 E S D系统 的多个 D I 信号。进入 E S D系统的 D I 信 号都是装 置联锁 的关联点 ， 影响装 置的正常停车。后采取重 新接线 的方式将进入 D C S系统 D I 信号的浪涌保护 器与进入 E S D系统 D I 信号的浪涌保护器分开 。 中间端子柜共用问题 忠县净化厂机柜间共设 有 6个中问端子柜 。端子柜 的使用按工艺装置 的单 元划 分 ， 而没 有按 系统 划分 ， 就形 成 每个 中 间端 子柜 既有 E S D 点 接 线 ， 又 有 D C S的 信 号 接 线 ， 还 有 F G S 火灾气体检测系统 的信号接线 ， 而且这些 不同系统的接线交叉在 同一接线端 子排 内， 不方便 检修 ， 容易引起误操作。 此外 ， 忠县 净化厂还存 在 E S D系统与 D C S系 统 、 F G S系统共用信号 电缆、 接线盒等 问题。设置 建 议 E S D系 统 的 I ／ O 回路 从 现 场 到 中控 室应 完 全 独立于其它系统设置 ， 如信号 电缆 、 接线盒、 中间端 子 柜 、 浪涌保 护器 等 。 2 ． 5 现场仪表设置 问题 E S D系统现场仪表设置主要存在两个问题 ① E S D系统与 D C S系统存在共用现场仪表的现象 ， 共 计有 6台变送器 的测量信 号既作为 E S D系统的联 锁信号 ， 又作为 D C S系统的监 控信号 ， 一旦发 生现 场仪表故障和信号失效 ， 将既导致 E S D联锁 ， 又影 响 D C S系统的监控 ； ② E S D系统共 有 5 6个工艺参 数测量信号作为联锁条件 ， 其 中仅 9个工艺参数测 量信号为双重设置 以上 6个工艺参数测量信号 为 3选 2， 3个工艺参数测量信号为 2选 2 ， 其余工艺 参数测量信号全部为 1选 1设置 ， 降低 了联锁 系统 的可靠性 ， 增加了联锁条件误动作的几率 。建议 ① E S D系统的现场仪表应与 D C S系统分开设置； ②作 为 E S D系统联锁条件的工艺参数 ， 其 现场测量仪表 除昂贵设备 如在线分析仪等 应双重设置 以上 ， 提高联锁信号的可靠性 ， 避免联锁条件误动作 。 2 ． 6 E S D通 讯 卡故 障 2 0 0 5年 1 2月 1 8日2 0 0 3 ， 发现 E S D系统冗余 控 制器 的通 讯卡 均处 于故 障状 态 ， 导 致 E S D系 统 的 数据无法上传至 D C S系统 ， 流程 画面上部分工艺参 数数据显示异常， 无变 化。对通讯卡进行复位操 作 后系统正常。此次 事故 的原 因为 ① 因为 E S D与 D C S通 讯 数 据 点 数 量 较 多 共 计 1 1 0 0多点 ， 所 有 点的通讯频率均采用系统默认的 2 S ， 设置偏高 ， 在 通 讯过 程 中容易 造成 E S D与 D C S通 讯失 败 ， 当通 讯 失败次数超过系统允 许的失败率时 ， 导致通讯卡故 障； ②D C S与 E S D之问采用 S c r i p t 语言方式传输数 据的通讯点共 1 0 3点 D C S传 给 E S D 的数 据共 6 点 ， E S D传给 D C S的数据共 9 7点 ， 这种数据传输 方 式错误 率 高 。 为避免 E S D通讯卡故 障的再次发生 ， 通过以下 三种方式解决 ① 每 问隔一 段时 间对 E S D与 D C S 通讯失败率进行清零工作 ， 使通讯失败次数不会超 过系统允许 的失败率； ②在 2 0 0 6年忠县净化厂装置 大修期间根据 E S D与 D C S通讯数据点的重要程度 ， 对部分通讯数 据点 主要指 E S D传至 D C S显 示 的 数据通讯点 的通讯频率进行 重新设置 ， 降低 通讯 频率 ； ③ 在 2 0 0 6年装置大修期间对采用 S c r i p t 语言 方式传输数据的 1 0 3个通讯数据点的通讯方式进行 重新组态 a 、 E S D传给 D C S的数据共 9 7点 ， 取消以 前使用 S c r i p t 语言在 D C S与 E S D之间数据传输 ， 采 用 D C S自带的 A l g o 6 8算法 ， 实现 E S D传输 给 D C S 数据点对点传输 ， 提高数 据通讯 的可靠 性 ； b 、 D C S 传给 E S D的数据共 6点 ， 仍采用 S c r i p t 赋值 的方式。 将 S c r i p t 赋值 语句 由 D C S系统 的“ Q u i c k B u i l d e r ” 运 下 转第 3 5 2页 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 5 2 气田含醇含油污水混凝处理研究 从表 8可知 处理前后水样中的 S O 一 、 c l 一 的含 量稳定 ， C a “、 Mg 的含量分别从 0 ． 0 3 3 3～0 ． 0 5 8 7 m o l ／ L 、 0 ． 0 0 7 5～0 ． 0 1 2 1 m o l ／ L下 降 至 U 0 ． 0 2 9 5～ 0 ． 0 5 2 5 mo l ／ L 、 0 ． 0 0 7 3～0 ． 0 1 1 0 m o l ／ L ； 总铁含 量 、 含 油量 分别 从 2 5 ． 0 8～3 5 ． 7 9 m g ／ L 、 2 1 9 0～ 2 6 3 8 mg ／ L 下降到 0 ． 7 3～0 ． 9 9 m g ／ L 、 2 4～3 0 m g ／ L； 悬浮物含 量从 1 1 0 5～1 4 4 0 m g ／ L下 降 到 1 ． 5～2 ． 3 m g ／ L， 满 足 了 甲醇 精馏 塔 的进料 要求 。 3 结 论 1 长庆采气二厂的高含醇含油污水 p H值调 节 为 7 ． 3～ 7 ． 5 、 H2 O 用 量 1 7 5 m g ／ L 、 P A C用 量 3 0 m g ／ L 、 1 2 0 0万 阳离 子 P A N 用 量 2 ． 0 mg ／ L时 ， 处 理 后水残留铁量低于 1 ． 0 m g ／ L ， 油含量低于 3 0 m g ／ L ， 悬浮物含量低于 1 ． 7 m g ／ L， 处理后水的水质符合 甲 醇精 馏塔 进料 的要 求 。 2 混凝处理高含醇含油污水时， 加药 次序应 为 N a O H、 H 。 O ， 、 P A C 、 1 2 0 0万 阳离 子 P A M， P A C与 阳离子 P A M 适宜 的加 药 间隔 时间为 1 m i n 。 参 考 文 献 1 王登海 ， 王遇冬． 长庆气 田含醇污水 甲醇 回收工艺 技术 探讨 [ J ] ． 石油与天然气化工 2 0 0 1 ， 3 0 3 1 5 1 1 6 0 2国家环境保护总局 ， 水和废水检测分析方法 编委会 ． 水和废水 检测分析方法 第 四版 [ M] ． 北京 中国环境科学 出版社 ， 2 0 0 2 3李勇． 长 庆气 田含 甲醇 污水处 理工 艺技术 [ J ] ． 天 然气 工业 ， 2 0 0 3 ， 2 3 4 1 1 21 1 5 4李谦定 ， 于洪江 ， 王佩华 ， 沈复孝． 陕 北气 田含 醇污水综合 处理方 案的几点建议 [ J ] ． 油气 田地面工 程 ， 2 0 0 2 ， 2 1 5 6 4 5吴芳 云 ， 陈进富 ， 赵朝成 ， 孙金蓉 ． 石 油环 境工程 上册 [ M] ． 石 油工业 出版社 ， 2 0 0 2 7 47 7 6 邹家庆 主编． 工业废水 处理技术 [ M] ． 北京 化学工 业出版社 ， 环 境科学与工业 出版 中心 ， 2 0 0 3 1 2 81 2 9 7 盛亮 ， 杨 淑蕙 铁离子对过氧化氢催 化分解 的影 响[ J ] ． 黑龙 江 造纸 ， 2 0 0 6 ， 2 1 1 1 2 作 者 简 介 卢长博 1 9 8 2一 在读硕士研究生， 主要从事石油环境污染 与控制技术方面 的研究工作 。 收稿 日 期 2 0 0 7 1 2 1 4 ； 收修改稿 2 0 0 8 一 o 1 一 o 2 ； 编辑 冯学 军 上接 第 3 4 8页 行 环境 改 为 “ C o n t r o l B u i l d e r ” 运 行 环 境 使 用 ， 提 高 S c r i p t 语言实 现数据 传输 的可靠 性。整 改后 ， E S D 与 D E S之间数据传输的可靠性大大提高， 通讯失败 率明显降低 ， 不再进行其通讯失败率 的清零工作。 设 置建议 在 E S D 系 统组 态 时 ， 根 据 通讯 数 据 点的重要程度合理设置通讯频率 ； 合理选择 D E S与 E S D之 间数 据通 讯 的传输 方式 。 2 ． 7 流量变送器问题 忠 县 净 化 厂 有 部 分 流 量 工 艺 参 数 作 为 联 锁 条 件 ， 流量测量仪表采用孔板流量计 ， 流量变送器 的差 压信号接人 E S D， 经过流量计算公式 OK ／ △P， 其 中 O为体积流量 ， K为 比例 因子 ， △P为流量变 送器的差压值 计算后 得 出流量值 ， 计算后的流量 值再作为联 锁条件 进行逻辑 运算 。在 E S D系统组 态 调试 时发 现 ， 当流 量 变 送 器 输入 E S D系 统 的 4～ 2 0 mA ． ． D E信号低于 4 m A． ． D E时 ， 即流量变送器的 差压值低于零 ， 为负值 ， E S D系统出现错误报警和逻 辑错 误 ， 导致 E S D系 统误 动 作 。后 采 取 对 差 压 值 先 平方运算 ， 再开四次方 的方式解决。但还存在流量 变送器的差压值为负值 无流量 时经计算后有 流 量值 的 问题 。 设 置 建 议 采用 差 压 变送 器 测 量 的 流量 工 艺参 数作为联锁条件时 ， 建议采用在变送器 内对差压信 号 进行 开平 方处 理 ， 这样 可 以避 免 因在 E S D系 统 内 进行开平方运算所产生的问题 ， 同时还可以保证零 以下 的流量值 为 零 。 3 结束语 忠县净化厂 E S D系统硬件安全等级较高， 可达 到 A K 6级， 由于设计、 施工及组态等原 因使得 E S D 系统 的外 围设 备 及 条 件 的 安 全 等 级 不 能 达 到 A K 6 级 ， 降低 了 E S D 系 统 的 安 全 性 、 可靠 性 。虽 然 忠 县 净 化 厂 E S D系统 的安 全等级 没有 达 到 A K 6级 ， 但 系 统 自 2 0 0 5年 5月 投运 以来 ， 运行 情况 良好 。 作 者 简 介 高 进 男， 1 9 7 7 年生， 2 0 0 0年毕业于 华东 石油大学工业电 气 自动化专业 。主要从事仪表维修和 技术管理 工作 ， 工程 师。通讯 地址 4 0 4 3 0 7 重庆市忠县灯树村忠县天然气净化厂 。 收稿 日 期 2 0 0 8 0 3 0 7 ； 编辑 杨兰 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m