1、水力除焦程序控制系统技 术 方 案 延迟焦化装置水力除焦程控系统技术方案 第 2 页 共 16 页业主： 买方： 卖方：中国化工正和集团有限公司（以下称业主）焦化程控系统改造与武汉斯沃博达自动化有限公司（以下称卖方）就该装置水力除焦程序控制系统改造中的设计、制造、调试及其它问题进行了认真、充分的讨论和友好协商，一致达成如下方案：1 卖方责任卖方对焦化水力除焦程序控制系统所配置的仪表和控制系统的硬件（包括系统和一次仪表等成套的设备） 、软件、技术服务、工程服务、技术培训、软件组态、系统集成、包装运输、开箱检验、安装指导、现场测试、系统验收，直到整套系统运行等各个环节负有完全责任。2 供货范围除焦
2、控制柜由卖方负责设计、采购和安装，供货范围见供货表。控制系统、室内的仪表和电气控制（包括：主控柜、上位机及内部端子、安全栅、电源和配套软、硬件工程等）由卖方成套供货。除焦程序控制系统数据表数量 1(台)安装位置 高压水泵房(非防爆区)防爆防护等级 IP54电器元件 PLC 采用西门子 S7300 系列详见 3.6.1配电容量 AC220V 20A 单相两线 UPS 冗余配置操作功能 详见 3.3.1进线方式 下进线主控柜柜体颜色材料 国际灰,碳钢 QA235-A 柜体主机,显示器 DELL 计算机 1 套电脑桌监控软件 WINCC 6.0 1024 点 1 套上位机系统 编程软件 STEP7
3、V5.3 1 套延迟焦化装置水力除焦程控系统技术方案 第 3 页 共 16 页业主： 买方： 卖方：3 控制方案3.1 总体控制方案3.1.1 PLC 控制范围:本除焦程序控制系统核心控制部件采用 SIEMENS PLC S7300 系列对： a 2 台高压水泵电机、b 润滑油站油泵电机、加热器c 2 台除焦三位阀d 4 台塔顶隔断阀e 4 台钻机绞车电机f 4 台自动顶盖机进行联锁控制，满足高压电机、高压水泵，除焦控制阀，钻机绞车位置等的联锁保护要求。并对以下项目进行全程（除焦过程）监控，在系统异常时自动报警：a 高压水泵系的温度、油压；b 高压电机电流；b 高压水管线上的压力、流量、液位；
4、c 三位阀位状态；d 塔顶隔断阀状态；e 钻具（钻杆和切焦器）的行程；3.1.2 上位机系统监控范围：除焦流程图（除焦阀位显示，高压水管线压力流量显示，联锁状态显示，报警显示）；焦碳塔工作状态图（塔内的温度、压力显示） ；高压水泵组工作流程图（轴温，出入口压力显示报警） ；高压水泵润滑油系统模拟量参数显示；延迟焦化装置水力除焦程控系统技术方案 第 4 页 共 16 页业主： 买方： 卖方：钻具位移显示；塔顶及塔底盖的开关状态显示；模拟量历史趋势及故障报警记录等；3.1.3 总体控制要求a 本控制系统对：2 台除焦三位阀分别对应 2 台高压水泵（二选一） 、4 台塔顶隔断阀（四选一） 、2 台高
5、压电机实现控制。b 高压水泵、润滑油站油泵、加热器的启动和运行控制部分做在水力除焦程序控制系统主控柜中,它们的主回路（电气部分）不包含在本系统中，由卖方和买方协调电气控制接口。c 为将来增加的设备（焦炭塔、高压水泵、除焦控制阀等）留有足够的接口d 系统控制严格符合买方提出的水力除焦工艺要求，确保除焦生产的安全可靠性。在此基础上增加自动化、人性化操作设计，确保除焦生产的高效率。e 本控制系统提供丰富的数据采集、设备管理、故障记录与分析等功能，便于管理人员对事故责任进行分析判定。f 本系统 PLC 留有与 DCS 通讯接口，采用工业以太网 TCP/IP 通讯协议。g 本系统采用故障安全型设计原则，
6、系统控制电源断电时：高压水泵停机；三位阀回到回流位；水线上的隔断阀回到关位；钻机绞车停止。3.2 控制逻辑3.2.1 高压水泵的控制联锁1#、2#两台高压水泵互为备用，一台工作时另外一台不允许工作。每次除焦前要求先选择高压水泵。当工艺联锁条件满足时给高压电机软起动柜输出允许启动信号（无源触点，闭合有效），在高压水泵运行时，系统若检测到需停车联锁状况侧向高压电机软起动柜输出停车信号（无源触点，闭合有效）。a 高压水泵允许启动要求（最终数据按照水泵厂家提供数据为准）：选塔,选泵，同时人工确认操作完成；高位水箱处于高水位；润滑油油压正常；除焦控制阀处于旁路状态；延迟焦化装置水力除焦程控系统技术方案
7、第 5 页 共 16 页业主： 买方： 卖方：相应高压水泵出口隔断阀处于打开状态；相应塔顶水线隔断阀处于打开状态；相应塔顶盖和塔底盖处于打开状态；相应塔钻具位置处于入塔位置(5M 点)；供油总管压力(0.25MPa)；油站冷却器出口油温显示在 2855；高压水泵入口压力显示0.02MPa； 没有任何一种停车条件；以上条件必须全部同时满足，才能允许启动高压水泵。b 高压水泵停车条件（最终数据按照设计方提供数据为准）：供油总管压力极低(0.2MPa)报警并联锁停主电机（三个压力开关，三取二）；电机定子绕组 U,V,W 三组温度高( 135)显示报警、高高(145 )联锁停主电机；高压水泵入口压力低
8、低( 0.01MPa)报警并联锁延迟停主电机； 高位水箱处于低低水位；以上条件有任何一条满足，就停高压水泵。c 高压水泵其他联锁及报警条件（最终数据按照设计方提供数据为准）：供油总管压力低(0.25MPa)报警并启动辅泵； 油过滤器压差高(0.15MPa)显示报警；泵止推瓦（副）温度高( 75) 、高高(85)显示报警；泵止推瓦（主）温度高( 75) 、高高(85)显示报警；泵径向轴瓦（非驱）温度高(75) 、高高(85)显示报警；泵径向轴瓦（驱）温度高(75) 、高高(85) 显示报警；齿轮箱轴承（高速、驱）温度高(115 )、高高(127)显示报警；齿轮箱轴承（高速、非驱）温度高(115)
9、 、高高(127)显示报警；齿轮箱轴承（低速、驱）温度高(115 )、高高(127)显示报警；齿轮箱轴承（低速、非驱）温度高(115) 、高高(127)显示报警；电机轴承（驱动）温度高(85) 、高高(90)显示报警；电机轴承（非驱动）温度高(85) 、高高(90) 显示报警；延迟焦化装置水力除焦程控系统技术方案 第 6 页 共 16 页业主： 买方： 卖方：主油箱液位低(0.55m)报警；电机漏水报警；高压水泵入口压力低(0.02MPa)报警；高压水泵出口压力低(26.5MPa)报警；油站冷却器出口油温高( 55) 报警；高位水箱处于低水位；3.2.2 除焦阀联锁除焦控制阀有回流，预充，全开
10、 3 个状态；除焦阀允许动作条件：所选塔的隔断阀处于开；除焦阀全开条件：予充压力达到设定值；除焦阀在允许动作条件未满足前，必须处于全关位；3.2.3 泵出口隔断阀 联锁选泵后对应的泵出口隔断阀自动打开；没被选的泵后对应的泵出口隔断阀必须处于关位；3.2.4 塔顶隔断阀联锁塔阀开条件： a对应的塔被选 & b绞车下降至进塔5米处 ；塔阀关条件： a对应的塔被选 & b绞车上升至进塔5米处 ；塔顶联锁解除时，被选塔阀的开关动作只受联锁解除开关状态影响；3.2.5 绞车控制联锁绞车联锁说明：塔顶联锁解除开关打开绞车所有联锁失效；被选塔的绞车可以操作，其余的 1 塔绞车操作无效；绞车上升至上极限，绞车
11、自动停止。（不允许提升）；绞车上升至进塔口处（塔内 5 米）& 除焦阀不处于回流位，绞车自动停止。（不允许提升）；绞车上升至进塔口处（塔内 5 米）& 塔顶隔断阀未关闭，绞车自动停止。（不允许提升）；绞车下降至下极限，绞车自动停止。（不允许下降）；绞车下降时，& 张紧保护开关动作绞车自动停止。（不允许下降）3.2.6 自动塔顶盖控制联锁被选塔的顶盖机可以操作，其余的顶盖机塔操作无效；延迟焦化装置水力除焦程控系统技术方案 第 7 页 共 16 页业主： 买方： 卖方：塔内温度小于设定值 & 塔内压力小于设定值 & 塔被选 = 顶盖机可以打开；3.3 操作显示功能3.3.1 主控柜 操作功能：选泵
12、开关（2 泵） 、选塔开关（4 塔）选择确认、复位按钮高压水泵起动/停车按钮与塔顶联络按钮泄压阀关确认按钮联锁停车复位按钮状态显示功能：高压水泵运行状态和允许起泵显示除焦控制阀状态（回流、预充完成、全开）显示选塔状态显示（2 塔） 、选泵状态显示（2 泵）泵阀/塔阀所处状态显示联络收讯/发讯显示辅助油泵、电加热器运行状态顶盖开显示3.4 主要 I/O 测点清单及 PLC 配置组别 名称 DI AI RTDPT100高压电机定子绕组温度测点高压电机前径向轴承温度测点高压电机后径向轴承温度测点水泵前径向轴承温度测点水泵后径向轴承温度测点水泵推力轴承主轴瓦温度测点水泵推力轴承副轴瓦温度测点齿轮箱高速
13、轴前径向轴承温度测点齿轮箱高速轴后径向轴承温度测点两台泵机组齿轮箱低速轴前径向轴承温度测点延迟焦化装置水力除焦程控系统技术方案 第 8 页 共 16 页业主： 买方： 卖方：齿轮箱低速轴后径向轴承温度测点高压电机漏水液位开关润滑油温度润滑油液位开关油站过滤器差压开关供油主管压力开关供油主管压力变送器公用润滑油系统供油主管压差开关计数开关张紧保护开关复位开关进塔检测开关上极限开关井架接近开关下极限开关泵出口隔断球阀阀位检测塔顶隔断球阀阀位检测除焦阀阀位检测除焦阀出口流量除焦阀出口压力水管线切焦水罐合计 合计（数量）水泵测点： 润滑油站测点： 水管线测点： 井架测点:以上是现场仪表占用的 I/O
14、点数，加上内部指示灯，开关按钮，输出继电器占用的点数，PLC 模块数量如下：以上测点数量和类型仅做参考,实际以实物为准机架数量：3（每个机架上只能装 8 个模块）附 PLC 框架配置图（SCK-224SI-01-01）3.5 控制系统的性能要求延迟焦化装置水力除焦程控系统技术方案 第 9 页 共 16 页业主： 买方： 卖方：3.5.1 运行要求控制站 CPU 的负荷不应高于 50%（计算结果在协调会上提供）；当控制站满负荷时，系统的电源、软件的负荷不应高于 50%；各级通讯负荷不应高于 50%（计算结果在协调会上提供）；其他各种负载应具有至少 40%以上的工作裕量。I/O 卡件插槽要求预留
15、15%的余量。3.5.2 控制柜制造要求控制系统柜的前后装配铭牌。铭牌显示柜的识别号和用途，其安装高度离地面1700mm。双开门的机柜铭牌安装在右门。所有铭牌将采用铜版镀铬制成，并用不锈钢螺丝固定。通常文字信息为白底黑字。每个柜门内安装适合放置 A4 文档，至少深度为 40mm 文件袋的设施。控制系统机柜的电缆或电缆束从底部进入机柜内。机柜配线绝缘层的颜色一般规定如下：AC live 相线 Brown 棕色AC Neutral 中线 Blue 蓝色Safety Earth 安全地 Green/Yellow 绿色/ 黄色Instrument Earth 仪表地 Yellow/Black 黄色/黑
16、色DC positive 直流正极 Red 红色DC negative 直流负极 Black 黑色IS signals 本安信号 Blue 蓝色连接线采用恰当尺寸的套标在卷边前进行标识。标记为白底黑字。每根导线的两端进行起点/终点标识。3.5.3 电源及接地本系统所用的交流电源规格为单相 220VAC，50Hz 不间断电源(UPS)。各用电单元必须适合此电源规格。接地工程应符合 SH/T3081-2003、IEC354-5-548-1996、ISA-RP12.6-1995 等有关标准规范。采用等电位接地方式。延迟焦化装置水力除焦程控系统技术方案 第 10 页 共 16 页业主： 买方： 卖方：
17、3.6 控制柜元件清单3.6.1 主控柜序号 名称 型号数量产地1 PLC S7300 系列包括如下：CPU 单元 CPU315-2DP 6ES7315-2AG10-0AB0 1机架 6ES7390-1AF30-0AA0 3总线模块 6ES7153 1AA01 0XB0 3连接电缆 DP 总线 2 电源单元 6ES307-KA00-0AA0 1DI 输入单元（16 点） 6ES7321-1BH02-0AA0 6DO 输出单元（16 点） 6ES7322-1BH01-0AA0 5AI 输入模块（8 点） 6ES7 331-7KF02-0AB0 5MPI 适配器通讯模块 6GK7 343-1CX00-0XE0 1编程软件 STEP7 V5.3 1MMC 卡 1SIEMENS 公司2 电源 冗余电源 DC24V 20A SIEMENS 公司3 空气开关 BKN 系列 LG4 开关 ZB2 系列 施耐德5 按扭 ZB2 系列 施耐德6 指示灯 AD11 系列 江阴7 中间继电器 RXL4A06B 2 BD 施耐德8 接线端子 UK 系列 菲尼克斯9 安全栅
