芳烃装置CRCS系统改造浅析

李绍禄

[摘    要]CRCS系统为芳烃装置中连续重整催化剂再生部分的控制及保护系统，本芳烃装置的催化剂再生部分采用UOP公司的CycleMax催化剂连续再生工艺，将将重整反应器中的催化剂进行连续再生，使含碳后活性减低的催化剂在再生器内通过烧焦、氯化、干燥等步骤，恢复其活性后再送回反应系统使用，从而使重整反应能在高苛刻度条件下正常有效运行。

[关键词]CRCS;改造;控制系统;Tricon;UOP

[中图分类号]TP273 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）06–00–03

Analysis of CRCS System Transformation of Aromatics Plant

Li Shao-lu

[Abstract]The CRCS system is the control and protection system of the continuous reforming catalyst regeneration part of the aromatics unit. The catalyst regeneration part of the aromatics unit adopts the CycleMax catalyst continuous regeneration process of UOP Company to continuously regenerate the catalyst in the reforming reactor. The catalyst with reduced activity after carbon content is burned， chlorinated， and dried in the regenerator， and then returned to the reaction system after its activity is restored， so that the reforming reaction can proceed continuously and normally under high severe conditions ， In order to maintain the long-term operation of the device. Therefore， ensuring the normal and effective operation of the control system plays an important role for the entire device.

[Keywords]CRCS; transformation; control system; Tricon; UOP

1 CRCS系统改造背景

本芳烃装置采用的CycleMax催化剂循环再生循环控制系统由两套“黑匣子”控制系统（PES）组成，分别是一套控制PES （SIEMENS APACS）和一套保护PES （TRIOCN TMR V10），其中保护PES主要完成再生装置冷停及热停的安全联锁控制和启停顺控、加热器、电磁阀等全部控制，控制PES主要完成再生、待生提升線速率及催化剂闭锁料斗顺序控制、循环报警控制部分。由于控制的分散、系统接口复杂、通讯方式技术滞后及UOP CycleMax工艺包的系统控制程序管理比较封闭，为黑匣子控制，首出报警信息模糊，故障排查困难等，造成对其系统维护及安全应用、备件管理等方面存在一定困难，在系统多接口连接的状态下，系统在物理连接、通讯可靠性、时间偏差等方面存在一定的不安全因素，致使系统的安全可控运行方面存在一定局限性，存在安全运行隐患，原控制系统及联锁系统结构复杂，通讯接口多，曾多次由于通讯问题导致系统停车及无法及时恢复。原系统HMI操作员站安装在系统1#机柜内，在工程师室及CCR内均没有设置操作员站，DCS操作站在CCR内，当系统机柜内的LOCAL/DCS选择开关达到DCS侧时，全部CRCS控制操作将由DCS操作，当打到LOCAL侧时，由操作站操作。所有这些使得该部分控制系统的维护、故障排查、原因分析等都无法及时有效，从而对本装置整体运行也产生较大影响。考虑到提系统可应用及可维护性要求，保障系统高性能、节约维护及备件管理成本的原因，所以对该系统进行改造。

2 系统改造方案

2.1 TRICON CRCS控制系统升级

为方便维护及备件管理，本系统软硬件均升级到与本厂其它TRICON控制系统软硬件一致版本，提高系统在系统运算能力、信号处理方面的整体性能，升级后系统在控制程序和功能上完全符合原系统程序及其参数不变，保证仪表及控制系统安全可靠、技术先进，满足工艺过程的操作要求，自动控制水平达到国际石油化工企业的先进水平， 本次改造将在系统升级的基础上完成。

2.2 TRICON CRCS系统扩容改造

本次改造将把控制PES （SIEMENS APACS）系统部分控制功能完全整合到TRICON 系统内，即在现有TRICON系统的基础上进行扩展增加相应I/O软硬件实现，达到综合TRICON-CRCS控制系统的目的。

3 具体改造实施

3.1 硬件改造

3.1.1 机柜改造

保持现有系统机柜不变（利旧），在现有系统机柜内进行改造。

（1）拆除原有系统机柜内的控制PES （SIEMENS APACS）系统，并在该位置上安装新增加的TRICON3#机架。

（2）旁路选择开关，保留现有开关操作功能不变，本次系统改造将利旧原有开关设备，并重新集成在系统机柜门上，方便操作、维护。

（3）配电要求，新系统保留两路220VAC供电，单路供电功率不变。

（4）控制器及IO卡件，为方便维护及备件管理，原有TRICON系统硬件升级到与本厂SIS/FGS硬件版本一致，TRICON V10.3，新增3#机架连接通过TRICON TRI-BUS 9000电缆与2#机架直接连接，新增加卡件配套端子板安装在1#系统机柜内，并经配套标准ELCO电缆连接;现场信号电缆均保留位置不变。新TRICON-CRCS系统主系统I/O配置：主机架 8110 1套、扩展机架8111 2套。

（5）I/O清单及配置，现有控制PES （SIEMENS APACS）部分I/O配置如表1所示。

以下系统使用点数为系统改造合并后的实际增加点数。

改造后，新TRICON CRCS系统在原TRICON系统基础上新增加3#系统机架，用于安装控制PES 部分新增加卡件。

3.1.2 系统其他硬件设备

新计算配置为DELL T5500工作站计算机，双硬盘、双网卡配置，2G内存，标准键盘鼠标显示器等。

改造后系统网络更简洁更高效，如图1所示。

3.2 软件方面

3.2.1 HIM画面

本次改造将所有CRCS控制系统说明及HMI画面均改为中文操作，使操作人员及维护人员对系统更直观，更易学易懂。

3.2.2 控制逻辑

把控制PES （SIEMENS APACS）系统部分控制功能完全整合到TRICON 系统内，即在现有TRICON系统的基础上进行扩展增加相应I/O软硬件实现，达到综合TRICON-CRCS控制系统的目的

3.2.3 新增SOE采集功能

TRICON系统主处理器可分配16个存储区域，用于SOE的记录存储，最大记录100000个事件，SOE分辨率为毫秒级，记录文件也可存储在硬盘中作为永久保存，并可打印出来。本次改造中将对系统保护PES及控制PES部分分别进行独立BLOCK记录。

3.2.4 新增系统自诊断功能

系统自诊断有以下功能：（1）在线监测所有卡件和I/O通道电路的状态;（2）实时监测系统扫描时间;（3）实时监测系统的内存使用情况;（4）CPU使用比较诊断的覆盖率≥  99%;（5）I/O自诊断的覆盖率≥ 99.9%。

3.2.5 系统通讯能力优化

采用增强型通讯模件TCM（4351B），TRICON控制器可以选用的支持多种通讯协议的通讯媒体，TCM上面的通讯口可与TriStation，其他的TRICON/TRICON系统、以太网设备和Modbus主设备和从设备实现通讯，Tricon可以支持两个TCM槽位也就是说可以最多在一个在系统里可以配置4个TCM卡，本系统配置2块TCM卡件，实现冗余网络通讯，每个TCM都是独立工作，同时也可以用于SOE 和TriLog 的收集。

4 改造后的系统优点及效果

4.1 控制功能

改造后系统在CRCS控制程序功能上完全遵循并符合原系统程序及其参数、控制程序模式不变， 并设置控制子程序（控制PES和保护PES）独立编制，在操作方式保持现有系统操作方式及操作画面不变，保留工艺操作习惯，改造后综合TRICON-CRCS控制系统将实现综合重整催化剂连续再生循环控制，包括催化剂流量控制、中断控制、再生系统控制、闭锁料斗指令循环序列控制、隔离系统控制、阀校验系统、旁路开关控制、电加热器温度控制、氯化物控制等在内的综合集成CRCS控制，保证装置生产正常运行。

4.2 系统功能

控制程序公开化：原黑匣子控制PES系统功能程序，均使用方便理解和查询的Tristation 1131软件编程，方便应用;缩短系统扫描时间：改造后综合TRICON-CRCS控制系统解决了控制的分散、系统接口复杂、通讯方式技术滞后的问题，使综合TRICON-CRCS控制系统的扫描时间保持在100ms内;增加系统诊断功能：提供专用系统诊断软件，并配合系统诊断短信报警功能，及时有效的对系统运行状态进行诊断分析，方便系统应用维护;增加SOE功能：改造后TRICON-CRCS系统将具备SOE功能，方便系统事故分析;增加第一事故记录功能：改造后TRICON-CRCS系统将设置第一事故记录功能功能，方便系统事故分析;提高网络通讯功能：现有通讯为2套PES间及与操作站间通讯均为MODBUS通讯方式，改造后综合TRICON-CRCS控制系统与操作站为双冗余10/100M以太网;统一软件平台：改造后系统软件均为WINDOWS XP2以上平台，方便系统应用维护。

4.3 控制功能优化

针对控制系统现存的系统控制及应用问题、瓶颈进行功能优化，如下列出部分典型问题。

现有控制模式不能投用：催化剂循环控制系统提供Feedthrough差压模式-基本模式、Ramp Table 协动模式-正常模式、Adaption自适应模式3种控制运行模式-调校模式，但目前只能使用Feedthrough差压模式，其他模式均不能投用;现控制PES存在的总线故障：容易导致循环系统热停车，这也是分散控制的通讯方式造成的通讯不稳定造成。改造后这个问题将不存在;阀位波动现象：目前闭锁料斗的下平衡阀存在控制突变的现象，由于多接口及通讯方式的限制问题，不能及时显示实际阀位控制曲线，造成阀位突变现象不能准确判及时处理;阀位控制及反馈安全控制：由于程序封闭，黑匣子运行，造成维护不能及时准确判断阀位问题，容易造成停车所存在的安全隐患，改造后将清晰看到这类报警，方便应用维护。

4.4 生产及经济效益方面

从近几年生产统计来看，再生因各种故障停车时间有长有短，平均每月会有三四次，每次约有十几小时。若每次能提早1h查到再生故障停车原因，及时处理并恢复生产，则每次可减少毛利损失1.4 万元，每年可减少损失数百万元。

5 结束语

本装置CRCS系统的成功改造，提高了系统稳定性，优化了系统性能，不仅摆脱了因“黑匣子”控制系统对专利商的依赖，使得系统维护更加直观方便，对于故障的查找及处理更加快速高效;而且有助于生产效率的提升，减少因频繁停工造成的经济损失。本次系统改造的成功案例对于类似的催化剂再生装置的控制系统具有一定程度上的借鉴意义。

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