创建三级冷凝器自动控制系统

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Creating an ACS of the Three Stages CondenserZHOU Deng-hao(Yongping Refining，Shaanxi Yanchang Petroleum (Group)Co.，Ltd.，Shaanxi Yanan 707208，China)Abstract：The ACS (automatic control system)of the 3 stages condenser included parameter display and automaticregulation.Before the technological transformation，frequent instrument failure made the operation of large fluctuations andthe quality of product was less than that of the factory issued.Through rebuilding the instrument measurement display sys-ten，reseting the control system，and predetermining PID parameters，the normal instrumentation and automatic controlsystem can put into use so that operators had an observation all the time in the operation room for getting the operating con-ditions remotely.Production unit would regulate valve opening automaticaly according to some parameters ensured the de-vice running in the normal range。

Key words：the 3 stages condenser；pressure control；liquid level control永坪炼油厂作为原油-次加工能力 3.6×10。t，二次加[能力 1.4×10。t的国有 中型炼油厂，非常注重节能，注重水资源的反复利用。永坪炼油厂含硫污水汽提装置由洛阳设计院设计并制造，加工能力为 60 t/h。汽提塔将上游装置来的含硫污水通过单塔加压侧线抽出汽提后，侧线抽出的富氨气经三级分凝后得到的粗氨气送到焚烧炉焚烧，也可配成氨水供其他装置使用；塔顶酸性气经冷凝冷却分液后送到焚烧炉焚烧 ；汽提后的净化水供-常压、二常压装置电脱盐岗位回收利用。

1 三级冷凝在整个污水汽提塔中的作用污水汽提塔 ，塔底用 1.0 MPa蒸汽通过重沸器 (E3401)间接加热汽提，侧线气由主汽提塔 17、l9、21层塔盘抽出，经过三级冷凝分凝后 ，得到浓度(cp)高于 97%的粗氨气送至焚烧炉焚烧后通过烟囱 ($3401)高空排放，也可配置成氨水供其他装置 使用 ；- 、二 级分 凝 液 经-、二 级分 凝 液 冷却 器(E3408AB)与循环水冷却、E3413原料水冷却后，与三级分凝液合并返回原料水罐 (V3402A)；汽提塔底净化水与原料水换热后，经过净化水空气冷却器 (E3412ABc)和净化水冷却器 (E3414、E3409AB)冷却至 40℃ ，进入净化水罐(V3416)，经净化水泵 (P3403AB)加压，送至常压蒸馏装置电脱盐系统 回用 ；汽提塔顶酸性气经分液后送至焚烧炉焚烧，焚烧烟气经空气汇兑降温后 ，通过烟囱 ($3401)高空排放。

2 三级冷凝器原来的仪表情况及故障后果V3412的温度指示 112-145 cC，而T艺规定参数波动 120- 140 oC；V3413的温度指示 105～135℃，而T艺规定参数波动 110～130℃；V3414的温度指示 90～125℃，而工艺规定参数波动 100～120 oC。V3412、V3413、V3414只有机械压力，而机械压力表取样 口氨结晶堵塞，没有压力指示。V3412、V3413、V3414只有玻璃液位计，而玻璃板液位计取样口氨结晶堵塞，没有液位指示。

三级冷凝器系统仅仅只有温度能提供确切 的参数 ，而压力、液位就没有确切的数据给操作工提供参考，操作工在这样的状态下只能手动操作 ，很容易出现失误。如果三级冷凝器温度高、压力高超过了工艺指标上限，那么大量水汽进入到焚烧炉，-是浪费瓦斯燃料气，二是浪费水资源，三是对焚烧炉等后续设备造成腐蚀等不良后果。如果三级冷凝器温度低 、压力低超过了工艺指标下限，那么大量氨气 、HS 又溶解到水里，经原料水罐 (V3402A)重新进入到汽提塔，起不到汽提净化的效果，并且温度低 ，氨容易结晶，严重时氨的结晶物能堵塞管线。原来精制车问采用的办法是每个季度都要进行侧线气蒸作者简介：周嶝皓 (1978-)，男， T二程师，主要从事石油化工现场仪表维护T作。

第41卷第 7期 周嶝皓：创建三级冷凝器自动控制系统 151汽吹扫，而装置吹扫气体中含有毒气体氨和氮化合物，容易使人中毒。创建三级冷凝器自动控制系统能解决生产安全隐患，延长设备使用寿命，还能起到节能减排的作用。

3 控制回路方案确定3.1 冷凝水出装置控制回路V3412、V3413、V3414冷凝水 出装置 自动控制系统的设计 ，我们针对冷凝水出装置设计了液位控制回路和流量控制回路 ，再用排除法，确定最佳控制 回路。-是液位控制：液位高，调节阀开大；液位低 ，调节阀关校二是流量控制 ：流量小 ，调节阀开大；流量大，调节阀关校如果 V3412液位高，冷凝水出装置流量大；如果采用流量控制，流量大应该关小调节阀，而调节阀关型会让 V3412的液位继续升高；这时就只能手动控制调节阀的开度，不能实现冷凝水出装置自动控制。因此针对冷凝水出装置，我们排除流量控制，采用液位控制。

3.2 氨气出装置控制回路V3412、V3413、V3414氨气出装置 自动控制系统的设计，我们针对氨气出装置设计了液位控制回路和流量控制 回路，再用排除法，确定最佳控制回路。-是流量控制：流量小，调节阀开大；流量大，调节阀关校二是压力控制：压力高，调节阀开大；压力低，调节阀关校如果 V3412压力高，氨气出装置流量大；如果采用流量控制，流量大应该关小调节阀，而调节阀关型会让 V3412的压力继续升高；这时就只能手动控制调节阀的开度 ，不能实现氨气出装置 自动控制。因此针对氨气出装置，我们排除流量控制，采用液位控制。

三级冷凝器系统循环水冷凝原料水.去V3402图 l 三级冷凝器 A动控制系统设计图4 建立 自动控制系统4.1 建立液位显示我们采用双法兰液位变送器，它有两个优点。-是接触面宽，不容易结晶；二是合金的法兰面抗腐蚀能力强。

我们在玻璃管液位计使用过程中测量了取样短节闸阀后端的温度是60 c，而氨在此温度已经开始结晶。因此我们在安装双法兰时没有采用容器-短节法兰～球阀-平面双法兰液位变送器的安装方法，而是采用深入式双法兰，双法兰与短节之间没有接球阀，双法兰长度为 150 inin，而短节的长度为 100 mm，测量面深入到容器内部” 。

更换为双法兰液位变送器后需要需要重新计算零位 、量程。双法兰液位变送器是通过测量液位产生的压强，通过公式hP/pg计 算出液位高度 h。双法兰安装后 ，产生的静压差- 29.6 kPa，两个取压点海拔高度差2.8 m，当碱液升到上取压口时，我们设定此时液位为 100%，此时双法兰变送器正压测量的值为最大；当碱液降到下取压 lYl时，设定为液位 0% ，此时双法兰变送器正压测量的值为最小 ；然后将计算好的值输入到变送器内 。

计算公式 如下：Pl00% p碱液×h×gP静压差1.1×2.8×9.8(-29.6) 30.2-29.60.6(kPa)P0%P汽油×h×gP静压差0.72×2.8×9.8(-29.6)：19.8-29.6-9.8(kPa)4.2 建立流量显示我们流量变送器引压线原来是从管线引到地面的仪表箱内，在仪表想内安装变送器，为防止结晶增加蒸汽伴热管线。

虽然有蒸汽伴热管线但是还是有少量结 晶，使用大概 2个月后 ，结晶物慢慢向下累积到引压线根部，堵塞引压线。因此我们改变引压线的走向，使得引压线上行，去掉仪表箱 ，将变送器附在 DN50的管线上，而管线的温度约有 110℃，等于伴热管线从 DN14增加到 DN50，这使得仪表引压线的温度在 90℃以上 ，氨不会结晶，即使有少量结晶，也会下行到 DN50的主管线内，不会堵塞引压线。

4.3 建立压力显示原来压力变送器 的 DN10引压线 为水平安装 ，使用大概4个月后 ，结晶物慢慢累积到变送器测量面，经过测量，变送器测量部分只有 60℃。受到液位测量系统的启发，我们决定采用规格为 DN50的深入式单法兰压力变送器，将变送器的测量面深入到冷凝器内。首先巨大的冷凝器温度最少有 l10℃，这使得仪表的测量面的温度在 90℃以上，减少了结晶物的产生；其次测量面从原来的 DN10增大到 DN50，即使有少量结晶物，也不会影响整个测量面；最后，冷凝器内有冷凝水冲刷测量面，能消除结晶物。

4.4 选择调节阀HVPS系列单座调节阀是 CV3000系列产品之-。HVPS系列单座调节阀阀芯采用上导向结构，阀结构紧凑，有呈 S流线性的通道，流量大、压降损失孝可调范围广，流量特性精度高。更重要的是：单座阀的单座与阀体之间形成凸字形与凹字形；这样，即使阀体内有结垢也不会使阀卡死。因此，我们采用单座阀 。

4.5 创建液位 -冷凝水出装置控制回路我们在 V3412、V3413、V3414冷凝水出装置设-调节阎，并且分别用它们各自的液位来控制调节阀的开度。

PID参数确定：我们先在纯比例作用下，将调节器的积分时间 T 放到最大，微分时间.rfI置零，逐步减少比例度6，直至系统出现等幅震荡为止，记下此时比例度和震荡周期，分别称为临界比例度8 和临界震荡周期 T (如表 1)，8 和 T 就是调节器整定的依据调试 J，以 V3412为例 ，进行 P1D参数调试 (如表 2)。

l52 广 州 化 工 2013年 4月表 1 调节器 PID参数计算表表2 调节器 PID参数计算结果表被控变量 调节器参数比例度 8/% 积分时间Tk/min液位 L5305 36 0.5调试结果：比例P，100；微分 I，20。

我们计算比例度和积分时问，计算 PID参数 (如表 1)，并且 (V3412为例)对 PID参数进行调试 (如表3)。

5 三级冷凝器自动控制系统改造后的结论三级冷凝器的测量仪表通过技术改造 ，液位采用双法兰变送器 ，压力采用深人式单法兰变送器 ，流量采用 自伴热式，使得各参数克服碱结晶、腐蚀等恶劣状况，显示正常 ；创建了液位-冷凝水出装置 自动控制系统；压力-氨气出装置 自动控制系统 ，并对控制 PID参数进行计算调试。自2010年6月实施后，到现在运行良好。

4.6 创建压力 -氨气出装置控制回路我们在 V3412、V3413、V3414氨气出装置设-调节阀，并 [2]且分别用它们各 自的压力来控制调节阀的开度。 ，PID参数确定： L 3 J表3 调节器 PID参数计算结果表被控变量 调节器参数比例度 8/% 积分时间Tk/rain压力15305 35 O.4调试结果：比例P，100；微分 I，20。

(上接第133页)5 结 论通过优化，各工艺单元的运行效果达到 了当初设计 的要求 ，而且装置运行平稳，药剂消耗和其他动力消耗较设计值有所降低，体现出明显的经济效益、环境效益和社会效益。按照目前的运行情况计算，该装置每年可处理外排污水 172万 t，同时节约新鲜水用量 172万 t，扣除运行成本后，每年可产生直接经济效益 76万多元。另外，由于本装置的出水去除了绝大部分的离子，其电导率远小于新鲜水，可大大降低用户锅炉水处理装置的运行成本。