山東紅日阿康10萬噸/年甲醇工程罐裝控制系統技術方案及性能參數

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tags: 控制系統    時間:2014-03-11 12:50:52
山東紅日阿康10萬噸/年甲醇工程罐裝控制系統技術方案及性能參數簡介
    一 概述在甲醇的加工製造和運輸的生產與經營過程中,儲運是一個不可缺少的環節,特別是甲醇的存儲、計量、核算和管理優為重要。圍繞儲罐乃至整個灌區的監控與管理……
山東紅日阿康10萬噸/年甲醇工程罐裝控制系統技術方案及性能參數正文
    一 概述
在甲醇的加工製造和運輸的生產與經營過程中,儲運是一個不可缺少的環節,特別是甲醇的存儲、計量、核算和管理優為重要。圍繞儲罐乃至整個灌區的監控與管理,是儲運作業中最基本的工作內容。提高儲運自動化及其水平,對企業減少損耗,降低成本,增加效益具有明顯的作用。

二 罐裝控制系統概況與監控要求
罐裝控制系統概況:
甲醇罐裝控制系統分為:自動灌裝控制管理系統和灌區監控管理系統兩部分組成。
根據技術要求,整個系統構成如下所示:

10萬噸/年灌裝控制系統構成示意圖

1 自動定量灌裝控制系統:4個 貨位甲醇的定量裝槽車, 所有灌裝發料數據可以隨時記錄、 查詢、 列印,並且瞬時和歷史數據進入計算機管理資料庫,可實現開票、發貨、管理一體化工作。
2 罐區監控管理系統:採用3台雷達液位計進行液位測量,3個RTD熱電阻進行罐溫測量,
4台質量流量計的流量計量監控,4台氮氣的壓力監控檢測(4~20mA模擬量輸入),4點可燃氣體濃度的監測報警(4~20mA模擬量輸入),7點閥位信號檢測(4~20mA模擬量輸入),7點閥門控制信號輸出(4~20mA模擬量控制輸出),以及若干開關量輸入輸出控制聯鎖,比值控制迴路等組成整個灌區生產、監控、液位、閥位安全聯鎖監控等全過程。

三 自動定量灌裝控制系統方案及功能構成
1 概述
由於甲醇的日常裝車作業一般都十分繁忙,人工裝車存在效率低、損耗大、以及甲醇灌裝時的揮發對現場裝車操作人員的身體健康損害等問題。甚至有時人工操作容易疏忽而出顯冒罐事故;更有靜電接地可能不牢固或忘記接靜電夾等,灌裝過程中隨時存在靜電聚集安全隱患。為了克服人工操作、管理帶來的弊端,減少環境污染,提高儲運管理作業的效率和化工企業的整體效益,以適應經濟發展的需求,迫切需求自動化程度高、安全可靠性好,以便於操作維護的儲運裝車自動化系統。

灌裝系統構成圖如下

(1) 系統組成:根據甲醇灌裝的技術要求和物料特性情況,系統採用4套EL-5092BH防爆定值控制儀(自動裝車控制儀)、高精度防爆質量流量計、防爆多功能電液閥以及1套PCS-06開票控制管理系統及配套件等組成。
(2) 系統主要功能:系統主要完成提單開票、換票、自動定量裝車、靜電監測及防溢保護,以及聯鎖控制等功能。為了加強物料發放管理和控制,選用1套PCS-06計算機控制管理軟體實現開票、提貨一體化工作。
(3) 由於現場為防爆區,為了保證發放的安全和方便現場管理,整個系統設計成集散型控制方式,並採用輸入密碼發放的控制管理模式,避免了人為造成的多發少發現象的發生,做到分散控制、集中管理的現代化貨物發放管理模式。

2 一個台位自動定量裝車管路構成如下圖所示:
單個灌裝貨位現場組成:質量流量計1台(脈衝輸出+模擬量信號輸出,防爆)、EL-5092B(H)隔爆定量控制儀1台(隔爆型,直接安裝於灌裝現場)、隔爆電液閥1台,靜電接地溢出保護系統1套(包括防爆液位開關1隻、靜電接地開關1隻、安全柵1隻),ELS-01隔爆LCD大字元顯示1台,以及其他專用配套設備和防爆管等附件組成。

3 灌裝系統工作原理:
(1) 工作流程如下圖所示:
(2)自動定量裝車控制系統控制原理功能:自動化定量裝車管理系統主要由安裝在現場的EL092B(H)隔爆定值控制儀和現場儀錶組成,用於對裝車作業的計量、控制和管理。每一台定值控制儀可控制一個鶴位進行發料裝車工作。控制儀根據設定的發料數量,自動打開和關閉相應的閥門和輸送泵,同時對管道中的物料流量,以及對罐車的接地、高液位探頭等現場儀錶進行檢測,實現自動定量裝車、經典接地、溢出自動安全保護。

汽車槽車定量控制系統構成原理流程圖


自動裝車發貨控制管理系統工作流程圖
首先根據發料量,在現場隔爆定值控制儀上預設裝車量(或者輸入提單號碼,發貨量通過通訊線直接從計算機中調入),現場條件允許裝車后啟動定值控制儀,定值控制儀自動打開主線上的電動執行機構(電液閥和泵),進行裝車;裝車過程中定值控制儀實時採集流量信號並顯示累積流量;當裝車量達到預設裝車量的提前量時,控制儀自動關閉閥門至一定開度,當裝車達到預設裝車量時,控制儀將自動將閥門和電機全部關閉,結束灌裝,裝車自動完成無需人工關泵閥、停泵。

在裝車過程中,如果罐車不接靜電夾閥門打不開,發不出料;如果裝車過程中,靜電夾接地不良或物料液面到達高液位探頭時為安全起見,無論流量是否達到預訂量,控制器都將自動關閉閥門,提醒現場操作人員。

控制儀通過自身所帶的通訊介面和管理、上位機相連。和PLC系統的氮氣保護閥門信號相聯鎖,當氮氣安全保護PLC提供一個開關信號后。控制儀自動關閉當前正在進行的灌裝工作並提示現場工作人員。直到安全保護解除,可接著發貨,或者終止發貨。
現場配備了隔爆大字元顯示器,與控制儀同步顯示實際裝車量便於提貨用戶觀看掌握裝車進程,避免發生糾紛。

四 罐區監控管理系統:

罐區監控管理系統構成示意圖
1 罐區監控管理系統控制站硬體
罐區監控使用了計算機控制和管理,儀錶使用標準輸出信號和智能通訊,液位計、罐溫檢測,可燃氣體變送器和流量計、閥開度、閥門調節、採用標準4~20mA 電流輸出信號,閥門和電機狀態檢測和控制使用標準的干接點信號,整個信號採集和控制採用西門子S7-300型PLC來實現。
(1) 開關量控制
對於現場的電機控制信號、開關回訊信號、狀態信號及報警信號檢測,採用;PLC完成利用組態軟體I/O驅動程序負責完成PLC數據讀寫。
(2)標準2~20mA等信號
各種標準4~20mA信號的溫度、流量、可燃氣體濃度和RTD信號通過PLC模擬量卡件轉換,再經過通信介面傳送到操作站的監控軟體中,實現實時數據監控、記錄、報警等。
(3) 閥門控制調節
閥門的自動控制調節,基本是單迴路PID控制利用PLC的指令進行,而無擾動的切換利用組態監控軟體進行跟蹤,PLC進行相關的邏輯處理。

2 罐區監控管理系統操作軟體
在控制室內的兩台計算機上,都安裝了監控管理軟體,如果一台計算機出現故障,系統可以立即轉換到另一台計算機上繼續監控,本系統採用1個操作站,操作系統採用windows2000,監控組態軟體採用西門子wincc工業組態監控軟體。操作站內增加PC通訊和PLC的通訊介面連接,方便數據通訊。根據工藝的生產要求,監控組態軟體操作畫面的設計採用主菜單的形式,,在每幅畫面下分別有按鈕進行切換。畫面包括主菜單畫面、動態流程畫面、操作畫面、報表畫面、罐容量表、報警等。
(1) 動態流程顯示
根據各閥門和電機的開閉狀態可以確定管道的流動狀態和流向。用不同的顏色來表示。由於管道為各種介質的公用管道,當滿足不同條件時管道顯示不同顏色。
(2)報警處理
除了在報警畫面和實時資料庫中組態過程變數的報警限制和報警圖形對象外,還對各個報警狀態使用了不同的顏色和閃動處理方式。
(3)報表的處理
報表是利用監控組態軟體的歷史報表工具來進行定製的,內部的核算是通過腳本函數實現的。
(4)容量的處理
由於甲醇罐的計量是通過罐的液位查找罐表來求的罐內甲醇的體積和儲量,一般的罐表都是每隔1毫米對應一個體積值,當組態軟體得到罐的液位值后,將它換算成液位高度,然後就直接從容積表中讀出與液位值對應的體積。
(5)流量的累積
流量的累積在實時資料庫中用累積點來實現的。
(6)氮氣安全保護的PID控制
氮氣安全保護採用PID控制,其基本單迴路PID控制利用PLC的PID指令進行,而無憂動的切換利用組態監控軟體進行跟蹤,PLC進行相關的邏輯處理。

五 結束語
罐區運行一年多來,運行效果良好,基本上滿足生產操作和管理,大大提高罐區 發貨質量,系統維護量不大,大多是人為故障,基本上可簡單處理即可解決。發貨系統滿足公司和客戶的要求,為公司和客戶創造和諧友好的關係作出了貢獻。

六 參考資料
1 10噸/年甲醇工程灌裝控制系統 合肥精大控制有限公司
2 西門子雷達液位計說明書 西門子
3 流量計說明書 上海橫河




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