作者：王驰（1988-），男，山东人，工程师，硕士，现就职于中国石油大连石化分公司，从事仪表技术相关工作。

于淼谦（1989-），男，黑龙江人，助理工程师，本科，现就职于中国石油大连石化分公司，从事仪表技术相关工作。

李清源（1993-），男，辽宁人，助理工程师，本科，现就职于中国石油大连石化分公司，从事仪表维护相关工作。

摘要：文中简述了中国石油大连石化分公司360万吨/年加氢裂化装置反应器床层温度联锁的构成和改造原因，探讨了床层温度联锁改造的重要性及必要性，介绍了改造过程及改造效果，通过联锁可靠性提升改造，有效减少联锁误动作发生，有效避免计划外停车造成的经济损失。

关键词：床层温度；联锁；可靠性；误动作

Abstract: In this paper, the composition and revamping reasons of reactorbed temperature interlock in the 3.6 million tons/year hydrocrackingunit in Dalian Petrochemical Company of PetroChina has beensummarized. Not only the importance and necessity of bed temperatureinterlock transformation are discussed, but also the process and effectare introduced. Through the improvement of interlock reliability, theoccurrence of interlock misoperation is effectively reduced, and theeconomic loss caused by unplanned shutdown is effectively avoided.

Key words: Bed temperature; Interlock; Reliability; Misoperation

1、引言

中国石油大连石化分公司360万吨/年加氢裂化装置现共有2台反应器同时在用，每台反应器均设有用于测量反应器床层温度的仪表和装置紧急停车的单点联锁，以保证反应安全可靠运行。如果床层温度联锁不可靠则会引起联锁误动作，造成装置联锁停车，影响装置平稳生产。

2、反应器床层温度联锁构成

360万吨/年加氢裂化装置安全仪表系统由洛阳石化工程公司设计，于2008年装置投产时交付使用。安全仪表系统包括传感器、逻辑运算器和最终执行元件，即检测单元、控制单元和执行单元。反应器床层温度联锁分别由反应器床层热电偶，电压信号中继器，报警设定器，控制器，电磁阀和紧急泄压放空阀组成。反应器床层热电偶采用高思科生产的22点柔性铠装热电偶和铠装T—bar三点热电偶；电压信号中继器采用倍加福生产的KFD2-VR2-Ex1.50M，将mV信号从危险区传递到安全区；报警设定器采用摩尔工业自动生产的SPA2，一路模拟量输出将输入的mV信号转换为4~20mA至DCS系统显示，另一路通过自身内部电路实现联锁值比较，并通过内部继电器输出开关信号至SIS系统参与联锁控制；控制器采用的是康吉森的三重冗余系统TRICON；电磁阀采用阿斯卡生产的隔爆电磁头系列电磁阀；紧急泄压放空阀采用霍普金森生产的双平行闸板阀。

由于加氢裂化是强放热反应，其反应速度明显受控于温度，若温度失控，将会造成催化剂床层“飞温”的严重后果。因此加氢裂化装置的操作运转，务必防止反应器超温事故的发生，避免人员伤亡、设备和催化剂损坏。在任何情况下，反应器内任何一点温度不能超过正常值20℃，即床层温度超过454℃，反应器床层温度单点联锁，装置紧急停车。

3、反应器床层温度联锁改造原因

2016年1月27日23时36分，加氢裂化反应器R1701-2六床层下部温度TSHH7330信号联锁动作，触发装置2.1MPa/min高速泄压，装置紧急停车。从SIS系统的时间序列记录（SOE）上看，TSHH7330是触发装置停车联锁动作的首条报警信息记录，该报警持续900ms后自动恢复正常。同时，在DCS系统的报警记录上显示该回路也出现了“IOP-”报警，持续1s后自动恢复正常。

从故障现象上分析基本认定这是一个虚假的温度报警信息，DCS系统显示报警设定器输出的模拟量信号TI7330信号出现了“IOP-”故障报警（表示该输入电流值低于3.8mA），但是SIS系统显示报警设定器输出的开关信号出现高高报警，从报警设定器的工作方式上看，这两路输出信号所代表的含义是矛盾的，即报警设定器的输入信号处于正常情况或异常情况下都不应该导致报警设定器的二路输出出现互相矛盾的判断结果，因此可以排除报警设定器输入侧信号存在故障的可能，故障应该处于报警设定器本身。在针对报警设定器做进一步排查过程中，发现该报警设定器内部的继电器频繁异常动作，暴露出报警设定器在出现故障时输出信号无法进行有效控制，会错误输出联锁信号。此类故障将造成联锁误动作，导致装置计划外停车，对装置尤其是高压装置的安全、平稳运行产生严重影响。

反应器床层温度共涉及164个单点联锁，任何一个联锁误动作都直接导致装置停车，由于加氢裂化装置高温高压的特点，装置开车过程一般不少于7天才能产出合格产品，所以联锁误动作对本装置和上下游装置造成巨大损失。

4、反应器床层温度联锁改造方案

针对加氢裂化装置床层温度联锁中报警设定器故障危害严重的问题，通过分析发现要提高联锁可靠性必须注意设备的选择，需选择性能稳定、质量可靠的设备及附件。报警设定器随着使用年限的增加，内部电路逐渐老化耗损，故障率可能日益上升。通过以上分析，联锁可靠性的提升要考虑到系统中最薄弱的环节，即消除“短板”。确认取消床层温度联锁中的报警设定器，可为生产装置长期安全稳定运行提供保障，由于此次改造施工量较大且涉及联锁众多，选择装置停车大检修过程中进行项目实施，技术方案和具体实施内容如下：

更改联锁系统的构成，将现场热电偶mV信号直接通过安全栅进行信号处理，并同时输出二路信号，其中一路信号直接进入SIS系统，在控制器内部逻辑中进行联锁逻辑判断；另一路信号输送至DCS系统作为温度指示，图1为改造前后的联锁系统结构图。

图1 改造前后的联锁系统结构图

首先将原有电压信号中继器进行换型，更换为一进二出温度转换式安全栅KFD2-UT2-Ex2，将mV信号转换成与温度成线性的4~20mA信号。温度转换式安全栅严格按照规格书进行量程组态，设置好两路输出功能和断线检查功能，共需拆除电压信号中继器和报警设定器各164台，拆除原柜间电缆492根，重新安装温度转换式安全栅164台，重新敷设柜间电缆328根。

其次对SIS控制器硬件进行更换和软件升级，将原有作为联锁输入信号的DI卡3503E全部更换为AI卡3721。由于软件系统版本较低，此次升级还将原TriStation1131（4.1.0）升级至TriStation1131（4.9.0），共升级CPU一块，拆除DI卡6块，安装AI卡6块，改造原报警设定器柜为AI卡端子板柜1面。

再对SIS控制器组态进行修改，保证原有联锁逻辑不变，将AI卡采集到的模拟量信号直接进行运算处理，通过软件内部计算进行联锁值比较，直接通过中间变量代替原有DI卡采集到的开关信号；为了进一步消除温度假信号的干扰，将反应器床层温度联锁输出信号增加2S延时确认。

最后对本次改造完成后的内容全部进行回路联校及联锁测试，其中回路校验164个，联锁测试164次，保证安全仪表系统投用万无一失。

5、结论

提升联锁可靠性，是为了保证生产装置人员的人身安全，是为了保证设备的安全运行，更是为了生产的安全、平稳、长效。因此，联锁的可靠性要求必然是极其重要的。针对加氢裂化装置床层温度联锁报警设定器故障危害严重的问题，通过分析取消报警设定器的方案，在相关炼化企业加氢裂化装置尚无先例，按照此次改造方案，共减少164个单点联锁中的设备薄弱点，杜绝由报警设定器故障造成的联锁误动作，大幅提升了床层温度联锁的可靠性，达到了此次改造的目的，为加氢裂化装置的长期安全稳定运行提供了有效保障。2017年4月改造完成投用至今，通过实际应用考验，从未出现床层温度联锁误动作，设备运行情况良好，有效避免加氢裂化装置计划外开停车对本装置和上下游装置效益损失。

参考文献：

[1] 李艳芝. 加氢裂化装置反应器温度测量[J] . 仪表技术与传感器, 2010, (10) : 97 – 99.

[2] 郝报, 苗厚利. 石化装置安全仪表系统可靠性探讨[J] . 石油化工自动化. 2007, (06) : 11 – 13.

摘自《自动化博览》2020年7月刊