自动联锁保护在新疆泽普石化催化裂化装置上的应用

    新疆泽普石油化工厂于2004 年11 月成功投运催化裂化装置,其监视控制点近1000 个,由于DCS系统采用的是霍尼韦尔TPS3000，自动化程度较高。而ESD有2套,联锁保护系统，其逻辑关系都是通过软、硬件组态实现的，联锁在整套控制系统中起着举足轻重的作用。所以，必须保证系统的可靠实施,要求组成系统的硬件和软件具有较高的可靠性。

软件

联锁软件大部分是在ESD 上实现的，有2 套,凡是比较重要的、生产要求较可靠的和执行速度较快的联锁都在ESD上实现,如装置联锁停车逻辑、机组的安全保护联锁停车逻辑等。

       ESD 为美国Tricon 公司的紧急停车系统,其软件组态方便,能组合各个功能块来实现复杂的逻辑,其扫描速度在20～30 ms 。现场参与联锁的开关量信号直接进ESD ,有少量的联锁信号来自DCS 通过硬接线进ESD ,并根据需要在DCS 上设置这些信号所在模块的扫描速度,以满足设计要求及实际需要。

       在ESD 上所有的联锁都为故障安全型,即“0”联锁。Tricon 1131系统组态方便,离线仿真就可验证联锁程序,从而进行修改和完善。设计联锁时,一般对每1个联锁条件都设置1个旁路按钮（太多会影响系统的数据连接），其作用是在开车阶段,将一些不具备开车条件的联锁信号(因仪表故障等原因,但不影响开车)切换到旁路位置；联锁状态下,工艺操作或调校某个联锁阀门时,可利用旁路按钮解除联锁；事故发生时,要求联锁执行速度要满足设计要求和生产需要。因此，要保证软件的执行速度，并保证联锁的发生和联锁结果要对应。因此,需设置各个功能块的执行顺序,条件功能块在先,结果功能块在后。这样，在1个扫描周期内不会漏掉任何联锁的发生,保证了联锁的准确、可靠。

在联锁软件组态时,最关键的是要确定联锁发生时的信号状态:故障安全型(“0”联锁) 和非故障安全型(“1”联锁) 。现场各种开关的触点状态有两种：常开(信号为“0”) 和常闭(信号为“1”) ,如油压开关、液位开关等。笔者在该装置中用到的开关一般低限的联锁信号选用常开,上行闭合;高限的联锁信号选用常闭，上行断开,这两种信号联锁都为故障安全型。如果现场的开关状态不可选或不统一,也可通过软件来弥补,但在联锁方案的规划设计时对参与联锁的现场开关等仪表都有统一的规定,以免对联锁造成混乱。对来自MCC 的联锁条件的触点状态,可在设计时根据要求进行统一规定,对没有规定的,电气也只能根据自己的硬件资源情况来提供。因此，在组态时要标记清楚。来自电气的联锁条件一般为泵、电机等的运行状态、故障状态等。对执行联锁的电磁阀,要弄清励磁类型及励磁的开关情况。要弄清参与联锁的控制阀的故障位置是FC 还是FO ,才能保证联锁的有效、正确、可靠。

以上几点都能在联锁整体调试时得到验证、修改和完善,由现场电磁阀、压力/温度、限位开关、位置变送器及担负联锁的所有现场仪表和总控(包括与现场联锁仪表对应的各种I/O 卡及整个ESD 系统)等共同配合完成。因此，联锁调试试车阶段最为重要,此过程需认真、仔细、思路清晰。

硬件

自动联锁保护系统的硬件包括从现场到总控实施联锁涉及到的各个部件。为保证硬件的可靠,参与联锁的现场仪表大多为进口产品,其性能、质量可靠,并且在同行业使用业绩较好,如ASCO电磁阀、SOR 开关等。ESD 的硬件内部电路为3 取2 表决方式,主控器为三重化冗余,这就确保了实施联锁的整个回路硬件运行、动作可靠。从富气机超速保护器去机组SIS的联锁信号,主风机停车去ESD，都采用了硬接线方式。其他的如装置停车联锁的逻辑系统中,各程控阀的动作都必须精确、可靠,并且开关速度都必须达到设计要求,如主风机发生喘振时,防喘阀要在1 s内实现关、开,这就要求与阀门配套的位置变送器的反馈信号必须精确、及时、可靠;阀门的开关速度要靠阀门的气路来实现,主要因素有气源压力,阀门的配置元件（快速释放阀、放大器、电磁阀）等。否则将危及设备或人身安全,带来较大的经济损失。

应用实例

       以主风机的安全保护联锁为例。主风机是电机驱动的离心式压缩机,利用液力偶合器根据负荷调速、变速机增速,主要为冷却水提供冷量，其联锁停车逻辑在SIS上实现。通过硬接线送到ESD的DI、DO 采用了冗余配置,SIS 端的硬件为三重化冗余，保证了硬件的可靠,其他模拟信号、密封气和液力偶合器的联锁条件也采用同样的方式。压缩机的轴振动、轴位移的跳车信号来自3500 ，为硬接线方式。润滑油总管压力联锁信号来自现场的压力开关，针对油系统的重要性,现场采用3 个压力开关来保证现场信号的可靠,在TRICON1131 软件编程时为3 取2 。紧急停车按钮置于中控室的辅助操作台上，以备紧急情况及时人为停车。

该联锁逻辑为故障安全型，逻辑中的任一条件被激发都会引起跳车。如压缩机轴承温度大于115 ℃时,压缩机就会跳车，跳车信号送到MCC 停主电机,同时把喘振阀打开，偶合器导管回归零位，整个过程从DCS-ESD-MCC/现场不超过1 s 的时间,有力地保证了压缩机的安全。另外，ESD 和DCS 结合对联锁保护的实施，既满足工艺生产要求，又使系统性价比大大提高。

自动联锁保护在催化裂化装置中的应用,一方面有效地保护了设备和人身的安全,避免了事故的进一步扩大和较大的经济损失,另一方面使整套装置的自动化程度进一步提高。为保证工艺生产在正常的运行周期内能够稳定、安全运行,创造更大的经济效益,必须避免或尽量减少不必要的停车,同时需注意以下几点：

（1）清楚联锁仪表的运行周期、运行环境和故障特性,巡检到位,定期更换；   （2） 定期查看控制系统上有关联锁参数的运行趋势,提早发现问题,及时处理；（3） 对环境恶劣、仪表故障率高的关键位置,要安装备用仪表,联锁采取3取2 ；（4） 对参与联锁进入DCS 的点,要分配在冗余卡件上,尽量使联锁点分散；（5） 在操作画面上,不同的联锁画面要有明确的标记,尽量不使用软停按钮；（6）对于现场压力开关包括各种液位开关等要与系统进行联调，保证信号及时、准确地执行，如果使用也应有相应的操作权限。