这篇石油化工论文通过对CMD系统的DCS/PLC协同自动化控制优化改进，系统的启停控制、监视及故障报警、信号显示变得易于操作，运行更加稳定。系统的故障停车次数显著减少。《精细石油化工进展》坚持以新颖性、实用性、及时性特色，致力于新成果向生产力的转化;重点报道国内外精细石油化工领域的新技术、新工艺和新产品，以及产品市场状况的研究、企业技术改造方面的先进经验等。
摘要：介绍了原有气化磨煤自控系统及其存在的问题，阐述了对该系统的优化设计。
关键词：气化磨煤自控系统;DCS控制;优化设计
1概述
煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、O2及少量蒸汽在加压条件下以并流的形式进入气化炉内，完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程[1]，反应时间非常短暂。其中干煤粉是由磨煤机制得，在粉煤气化工艺中大多选用中速磨煤机作为制粉设备。shell煤气化流程示意图如图1所示。
2系统存在的主要问题
中国石油化工有限公司湖北化肥分公司原气化磨煤控制系统采用施耐德PLC控制系统。PLC一般都设计有通讯模块和接口，其成熟、稳定的性能，在多种复杂的现代工业控制系统中表现优秀，奠定了PLC在工业控制领域中的重要地位。但通过PLC组合控制气化磨煤系统自动化联锁运行，其模块设计过于繁琐复杂，接触点故障率高，建设和维护成本庞大，在系统运行中并不能很好地满足自动化控制的需要。因此，对该控制系统进行优化设计很有必要。
3磨煤系统优化设计
3.1主要设计内容Shell加压粉煤气化工艺的重要组成部分为磨煤干燥系统(CMD)。根据原料煤种(考虑煤质变化)及合成氨生产能力，CMD系统设有两条磨煤干燥生产线，每条生产线生产能力为64t/h(含石灰石)，可以满足煤气化炉2000t/d的消耗量。该设计在保持CMD系统的最优自动化水平上，有效降低了DCS负荷;保留了部分PLC现场控制柜，以实现相对独立系统的联锁控制和停机保护功能;PLC设计加入DCS的通讯接口，令DCS对其进行启停控制、监视及故障报警，操作人员的工作量被集中优化。该设计主要完成了气化磨煤单元自控系统测试，修改了石灰石系统、惰气炉点火系统、螺旋输送机系统的错误及缺陷。自动化控制要求被控制纳入全厂集中控制室DCS实现，不另行设置单独控制室。
3.2设计系统描述块煤传送带传输的原料被储存于两套独立的原煤仓(V-1101)内，经重力式称重给煤机送入磨煤机(A-1101)内。有惰性气体保护，原煤在微负压的状态下被干燥和研磨，磨制后的煤粉和保护气混合物被输送到粉煤过滤器(S-1103)进行旋风气固分离，分离出的煤粉储存于粉煤过滤器的粉斗内，经粉煤下料阀、管式螺旋输送机(X-1102、X-1103、X-1104)进入煤粉仓内。被循环风机排出的保护气循环至惰性气体发生器(F-1101)再次利用，部分排入大气环境(湿基固体颗粒物<4%wt)。CMD的干燥系统为废热烟气干燥，由惰性气体发生器(F-1101)经燃料气燃烧产生，助燃空气由鼓风机(K-1101)提供。
3.3系统主要单元控制功能优化描述3.3.1给煤量控制系统给煤量调整是一个DCS内手动操作的过程。中速磨的给煤量由变频调速的重力式给煤机控制。给煤机指令应能在35%～100%负荷范围内调整，禁止超出给煤机的允许出力。给煤量指令为操作人员手动调整4～20mADC变频信号，通过调整给煤机的转速来调整给煤量。称重仪将测量的瞬时煤量信号反馈给DCS。在磨煤机进出口管道上设有差压变送器采集差压信号(PdT0110)，经DCS判断后进行报警。3.3.2石灰石粉量控制系统石灰石粉量控制系统根据给煤量信号，按照一定比率采用计量方式加入石灰石粉，以实现液态排渣。石灰石粉的给入量根据后续工艺要求由设在石灰石粉配料箱出料口的变频调速的旋转给料机控制，石灰石粉仓采用称重测量方式，重量信号将转换成流量信号，用于控制旋转给料机的转速，以调整给入量。当石灰石配料箱入口阀(XV0101)打开时，将保持打开前的流量值，入口阀关闭5s后，自动控制功能恢复。根据称重给煤机反馈的瞬时煤量信号，经DCS计算(f(x)1)输出相应石灰石粉量(根据现场实际情况确定)，经PI运算(f(x)2=5%初值)后，输出为旋转给料机转速控制回路的给定值。石灰石粉旋转给料机变频器可接收来自DCS的启停指令和调速指令以及在变频器故障时向DCS发出的报警信号等。石灰石仓分量控制DCS及I/O清单见表1。3.3.3惰性气体发生器的燃烧控制系统惰气炉的长明灯采用电子点火方式，可以在控制室内和就地控制点火。系统设有一个专门监测长明灯的火焰监测探头(BS0103)，并在监测不到火焰时报警或进行联锁控制。惰气炉可以使用三种燃料，长明灯和启动点火时采用LPG做燃料，正常运行时使用驰放气做燃料，在没有驰放气或驰放气量不足的情况下，还可以使用雾化柴油。助燃空气来自燃烧鼓风机，采用变频调速电机调整风量。
3.4粉煤分配螺旋输送机顺控及联锁描述双体系的粉煤过滤器出口总共设有三套煤粉螺旋输送机(X-1103A/B、X-1104)向两组粉仓(V-1201A/B，不在CHEC范围)输送煤粉。在粉煤过滤器出口设有三叉管翻板门(MV0109、0209)，并设电动执行机构，以实现向两个粉仓交叉送粉的要求。粉煤螺旋输送系统的DCS控制及I/O清单见表2.三套螺旋输送机共用一套由厂家配供的现场PLC控制柜，实现全部的监视、控制和联锁功能，并接收DCS的选择启停指令，同时与三叉管翻板门电动执行器和相应的粉煤过滤器出口的旋转给料机(X-1102)联锁。在自动运行表2中的指令1、3、5的情况下，螺旋系统将与A粉煤过滤器旋转给料机A-1102A联锁。在自动运行表2中的指令2、4、6的情况下，螺旋系统将与B粉煤过滤器旋转给料机A-1102A联锁。
4结语
加入DCS后有效避免了单一的PLC控制存在的弊端，优化后系统的特点：(1)在开车调试阶段，DCS强大的模块化设计更利于报错的联锁逻辑值修改，调试效率有明显提升。(2)在运行阶段，可强制某些运行信号用于仪表临时检修等可控因素。(3)DCS模块的设置，便于实时监测信号并进行历史记录，便于对设备停车检修时隐患的排查。(4)DCS/PLC成套控制柜成本基本相同。该系统自20a06年7月试车，历经十余年的运行，此套气化磨煤系统的DCS/PLC协同自动化控制方案得到了很好的检验，值得今后类似项目经验借鉴和推广。
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