一种加氢装置进料泵的无扰切换控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种加氢装置进料泵的无扰切换控制系统，属于石油化工技术领域。


背景技术：

2.进料泵属于加氢装置的核心设备。设备运行平稳时，为有效保障长周期有效运行，做好设备防腐，润滑，保养，清洁等工作，大多数炼厂执行机泵定期切换制度。设备运行异常时，需要紧急切换至备用泵，对故障泵进行检修。以上两种工况表明，进料泵切换在加氢装置运行过程中属于必要的周期性工作。
3.进料泵流量是加氢装置运行过程中需要监视及控制的重要参数之一，直接关系到装置的平稳安全运行。进料泵出口流量波动会引起反应炉出口温度变化，反应器催化剂床层温度变化以及高压分离器、低压分离器的液位波动，对装置平稳生产不利。进料泵出口流量过低时，还会造成原料油无法在径向充满管路，下游高压氢气进入原料系统引发爆炸事故。而进料泵的切换过程恰恰是进料泵出口流量不稳定的过程。
4.目前石化行业在运的年处理量不大于30万吨的各类型加氢装置进料泵选型多为高压往复泵。对于往复泵，所输送液体的压缩性可忽略不计，其理论体积流量q=sfnz。式中s为活塞面积，f为行程长度，z为缸数，n为活塞往复频率。对于确定的的配备有变频器的高压往复泵而言，设备相关参数s、f和z固定不变，而活塞往复频率n与泵的变频器输出频率n存在线性关系。故对于带变频器的往复泵，其理论体积流量表达式可简化为q=kn，式中k为设备系数，n为变频器输出频率。
5.以进料泵a切换至进料泵b为例分析带变频器的往复泵切换过程。通常，两台进料泵为同一设备供应商同一批次制造，ab泵的设备系数k相同。进料泵a单泵运行时，需要的工艺流量为q，a泵变频n=q/k。切换过程中双泵运行，为避免泵出口流量q波动，两台泵在切换过程中必须保持变频输出之和固定，即na+nb=n。a泵变频na降低，b泵变频nb升高,直至a泵变频降到最低，完成切换。
6.常规的控制方案是泵的变频输出与泵出口流量构成单回路控制。这就要求操作人员将泵出口流量控制阀置于手动状态，同时将在用泵和备用泵的变频输出置于手动状态。
7.上述进料泵切换过程中以第三步最为繁琐冗长，操作人员需要同时完成两台泵变频的增减。操作次数多，流量稳定性欠佳，耗费大量操作人员大量精力；切换时间长，双泵运行造成耗电量上升。


技术实现要素：

8.本实用新型目的是提供了一种加氢装置进料泵的无扰切换控制系统，不仅简化了操作流程，而且提高了操作的稳定性。
9.本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
10.一种加氢装置进料泵的无扰切换控制系统，包括pidex模块、ramp模块、asw（a）模
块、sr（a）模块、asw（b）模块、sr（b）模块、not模块；所述pidex模块有两个分别为fyic
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1101a和fyic
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1101b，所述ramp模块有两个分别命名为swp1101a和swp1101b；
11.所述fyic
‑
1101a为a泵变频单回路功能块位号，所述fyic
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1101a的bkin接口连接到输出反馈值fy
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1101a.bkout所述fyic
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1101a的bkinerr接口连接到输出状态反馈fy
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1101a.bkouterr，所述fyic
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1101a的pv接口连接到来自泵出口流量计的ai输出ft
‑
1101.pv，所述fyic
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1101a的pidex模块的mv输出连接到ramp模块的iv端；
12.所述fyic
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1101b为b泵变频单回路功能块位号，所述fyic
‑
1101b的bkin接口连接到输出反馈值fy
‑
1101b.bkout所述fyic
‑
1101b的bkinerr接口连接到输出状态反馈fy
‑
1101b.bkouterr，所述fyic
‑
1101b的pv接口连接到来自泵出口流量计的ai输出ft
‑
1101.pv，所述fyic
‑
1101b的pidex模块的mv输出连接到ramp模块的iv端；
13.所述swp1101a的rst接口连接到ramp模块的复位开关rstsw.value；
14.所述swp1101a的run接口连接到ramp模块的启动开关runsw.value；
15.所述swp1101a的pr接口连接到ramp模块的正向输出速率prate.value，即变频输出的上升速率；
16.所述swp1101a的nr接口连接到ramp模块的负向输出速率nrate.value，即变频输出的下降速率；
17.所述swp1101a的outl接口连接到ramp模块的输出下限low.value，即变频输出的最低值；
18.所述swp1101a的outh接口连接到ramp模块的输出下限high.value，即变频输出的最低值；
19.所述swp1101a的sw接口连接到ramp模块的方向开关swsw.value，用于控制ramp模块选择以正向速率或负向速率输出；
20.所述swp1101b的rst接口连接到ramp模块的复位开关rstsw.value；
21.所述swp1101b的run接口连接到ramp模块的启动开关runsw.value；
22.所述swp1101b的pr接口连接到ramp模块的正向输出速率prate.value，即变频输出的上升速率；
23.所述swp1101b的nr接口连接到ramp模块的负向输出速率nrate.value，即变频输出的下降速率；
24.所述swp1101b的outl接口连接到ramp模块的输出下限low.value，即变频输出的最低值；
25.所述swp1101b的outh接口连接到ramp模块的输出下限high.value，即变频输出的最低值；
26.所述swp1101b的sw接口经过一个not模块取反后连接到ramp模块的方向开关swsw.value，用于控制ramp模块选择以正向速率或负向速率输出；
27.所述asw（a）模块的in1接口连接到ramp模块被复位时fyic
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1101a的mv值fyic
‑
1101a.mv；
28.所述asw（a）模块的in2接口连接到swp1101a的输出值cal
‑
a.value；
29.所述asw（a）模块的in2接口连接到sr（a）模块的dv输出端；
30.所述asw（b）模块的in1接口连接到ramp模块被复位时fyic
‑
1101b的mv值fyic
‑
1101b.mv；
31.所述asw（b）模块的in2接口连接到swp1101b的输出值cal
‑
b.value；
32.所述asw（b）模块的in2接口连接到sr（b）模块的dv输出端；
33.所述sr（a）模块的s接口连接到swp1101a的模块启动开关runsw.value；
34.所述sr（a）模块的r接口连接到swp1101a的模块复位开关rstsw.value；
35.所述sr（b）模块的s接口连接到swp1101b的模块启动开关runsw.value；
36.所述sr（b）模块的r接口连接到swp1101b的模块复位开关rstsw.value；
37.所述sr（a）模块的dv端同时输出到fyic
‑
1101a的跟踪开关fyic
‑
1101a.swtr和state.value，
38.所述sr（b）模块的dv端同时输出到fyic
‑
1101b的跟踪开关fyic
‑
1101b.swtr和state.value；
39.所述state.value是一个自定义开关量，用于指示程序投用和程序复位两种状态；
40.所述asw（a）输出为有两个，分别为到泵变频器的ao输出fyic
‑
1101a.in和运行时pidex模块的跟踪值fyic
‑
1101a.tv；
41.所述asw（b）输出为有两个，分别为到泵变频器的ao输出fyic
‑
1101b.in和运行时pidex模块的跟踪值fyic
‑
1101b.tv；
42.优选的，该系统还包括两个trig模块，所述ramp模块输出模块的复位开关rstsw.value通过trig（b）开关边沿触发器，使得该启动开关按下后发出一个脉冲信号停止ramp模块输出；所述ramp模块的启动开关runsw.value通过trig（a）开关边沿触发器，使得该启动开关按下后发出一个脉冲信号启动ramp模块输出。
43.本实用新型的优点在于：1、有效提高进料泵切换过程流量稳定的稳定性。2、有效降低切换过程的劳动强度和电能消耗。
附图说明
44.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
45.图1是本实用新型的dcs组态图。
46.图2是本实用新型的dcs操作面板图。
具体实施方式
47.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
48.本控制方案根据图2组态图搭建程序，图中pidex模块fyic
‑
1101a/b即为a/b泵变频单回路功能块位号，ft
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1101.pv为来自泵出口流量计的ai输出。fy
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1101a/b.bkout为输出反馈值，fy
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1101a/b.bkout为输出状态反馈。pidex功能块
49.的mv输出连接到ramp斜率输出模块的iv端。两台泵对应的ramp模块分别命名为swp1101a和swp1101b 。定义runsw.value为ramp模块的启动开关，连接到ramp模块的run
端。该开关通过一个trig开关边沿触发器，使得该启动开关按下后发出一个脉冲信号，启动ramp模块输出。定义rstsw.value为ramp模块的复位开关，连接到ramp模块的rst端。该开关通过一个trig开关边沿触发器，使得该启动开关按下后发出一个脉冲信号停止ramp模块输出。定义prate.value为ramp模块的正向输出速率，即变频输出的上升速率，连接到ramp模块的pr端。定义nrate.value为ramp模块的负向输出速率，即变频输出的下降速率，连接到ramp模块的nr端。定义low.value为ramp模块的输出下限，即变频输出的最低值，连接到ramp模块的outl端。定义high.value为ramp模块的输出下限，即变频输出的最低值，连接到ramp模块的outh端。定义swsw.value为ramp模块的方向开关，用于控制ramp模块选择以正向速率或负向速率输出。swsw.value连接swp1101a的sw端，经过一个not模块取反后连接到swp1101b的sw端。swsw.value的值为on，即为b泵切换至a泵的工况
50.两个ramp模块的输出值cal
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a.value、cal
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b.value即为程序的运算值。分别连接到两个模拟量选择模块asw的in2端。ramp模块被复位时pidex模块的mv值fyic
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1101a.mv和fyic
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1101b.mv分别连接到两个asw模块的in1端。runsw.value和rstsw.value通过一个sr模块经dv端输出连接到两个asw模块的sw端。dv端同时输出到pidex模块跟踪开关fyic
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1101a.swtr、fyic
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1101b.swtr和state.value。state.value是一个自定义开关量，用于指示程序投用和程序复位两种状态。asw输出为有两个。一个是fyic
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1101a.in或fyic
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1101b.in，即到泵变频器的ao输出，另一个是fyic
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1101a.tv或fyic
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1101b.tv，即运行时pidex模块的跟踪值。
51.结合图2 dcs操作面板图说明该控制系统的使用方法。界面中“运行”“复位”“方向开关”分别为三个开关按钮。“上升速率”“下降速率”“输出下限”“输出上限”四个参数输入点。
52.方向开关：切换方向选择按钮。点开后根据需要选择“a切b”或“b切a”。
53.运行：无扰切换启动按钮。点开后将出现询问对话框。选择“否”，对话框关闭。选择“是”，切换程序运行，dcs系统自动调节双泵变频输出值，原变频单回路不可用，同时下方显示切泵程序在用提醒字样。
54.复位：无扰切换停用按钮。点开后将出现询问对话框。选择“否”，对话框关闭。选择“是”，切换程序停止，泵变频单回路可用，同时下方显示切泵程序停用提醒字样。
55.上升速率：备用泵变频输出值增大速率。
56.下降速率：运行泵变频输出值减小速率。上升速率和下降速率的绝对值必须相同，否则将导致泵出口流量变化。
57.输出下限：最小启动变频，通常保持20%不变。同时也是运行泵变频降低到最后的目标值。
58.输出上限：运行泵开始切换的的初始值，也是备用泵变频提升到最后的目标值。根据实际工艺过程需要设定。
59.实际值：电气反馈回来的变频实际输出值，通常与mv值有1%左右的差距。
60.mv值：原流量控制回路的变频输出值。程序停用时内操可以手动控制，程序运行时不受控，自动跟踪运算值。
61.运算值：程序运行时dcs系统控制的输出值，其变化速率即为上升速率和下降速率的输入值。
62.当程序处于复位状态时，显示“程序停用”字样，当程序运行时显示“程序在用”字样，字样作为一个开关量引用state.value信号。运算值即为程序在用时ramp模块的输出值，分别引用cal
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a.value和cal
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b.value。mv值为pidex模块的输出值，分别引用fyic
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1101a.mv和fyic
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1101b.mv。实际值为电气反馈的实际频率值。
63.程序停用时，变频单回路可用，此时可以正常调节pidex模块。此外可以对“输出下限”“输出上限”“上升速率”“下降速率”“方向开关”进行输入。“输出下限”即为变频最小输出值，引用low.value信号。“输出上限”即为原在用泵的变频值，引用high.value信号。“上升速率”即为备用泵变频的增加速率，引用prate.value。“下降速率”即为在用泵变频的降低速率，引用nrate.value。值得注意的是这两个速率参数的设置数值必须相同才能保证切换过程流量稳定。“方向开关”引用swsw.value，可以选择“a切b”、“b切a”。当上述五个参数在程序停用状态下设置完毕后，准备进行切泵操作。进行至技术背景中所述第三步时，按下运行按钮，进行自动切换进料泵。操作界面中变频实际值将按照运算值的输出进行反馈，pidex模块进入跟踪状态，mv值将跟随运算值。当备用泵变频运算值到达输出上限，在用泵变频运算值到达输出下限时，完成切换。此时点击复位按钮，程序停用，pidex模块可用。
64.上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。