聚丙烯裝置PK101控制系統(tǒng)優(yōu)化

屈建奎　柯超

摘要：PK101系統(tǒng)是環(huán)管聚丙烯裝置的催化劑計量單元，用于準確計量聚合生產所需的催化劑用量。PK101系統(tǒng)的程序邏輯關系復雜，且操作頻繁，操作難度大，操作中容易出現(xiàn)失誤。極易因操作失誤導致裝置非計劃停工，聚合裝置已因為PK101操作失誤導致裝置多次停工。本文總結了PK101系統(tǒng)易引起誤操作的原因，就如何運行好PK101系統(tǒng)進行了分析和探討。

關鍵詞：聚丙烯;控制;操作;催化劑計量;對策

1、前言

我廠10萬噸/年聚丙烯裝置采用雙環(huán)管全液相本體聚合工藝。PK101系統(tǒng)作為裝置的催化劑計量單元，采用機-電-液-氣共同控制的方式。其程序邏輯關系復雜，操作難度大，容易操作失誤而引起催化劑加入量的波動，輕則堵塞管線，重則引起環(huán)管暴聚。在近幾年聚合由于操作失誤造成多次非計劃停工，在公司造成不良影響。

2、PK101控制系統(tǒng)簡介

2.1 PK101系統(tǒng)的組成：

包括2個催化劑注入器D108A/B，2臺催化劑計量泵P108A/B，1個四通閥HV141（簡稱V1），1個三通閥HV145（簡稱V4），8個不銹鋼球閥HV142A1和HV142A2（簡稱V2A）、HV143A1和HV143A2（簡稱V3A）、HV142B1和HV142B2（簡稱V2B）、HV143B1和HV143B2（簡稱V3B），2臺增壓油泵P107A/B，一個現(xiàn)場操作柜和控制儀表、開關、按鈕若干。

2.2 PK101系統(tǒng)的工作過程

催化劑注入器D108A/B是內部帶有一個活塞的圓筒型容器，活塞上部充入液壓油推動活塞運動，活塞下部接收和輸送催化劑。

生產運行過程中，D108A/B接收來自催化劑分散罐D106的膏狀催化劑進行充料。充料完畢后，為防止出現(xiàn)催化劑沉降、催化劑顆粒分布不均勻的現(xiàn)象，還需進行自D108A/B向D106的倒料操作，通過增壓油泵？P107A/B向D108A/B活塞上部充入液壓油將催化劑重新壓回至D106。倒料后，再次將D108A/B充填并加壓備用。出料時，通過催化劑計量泵P108A/B向D108A/B活塞上部充入計量油推動活塞運動的方式，將膏狀催化劑定量地壓送至聚合反應單元。生產中D108A/B交替使用，以保證催化劑的輸送連續(xù)進行。

不同工作狀態(tài)下各閥門的動作狀態(tài)如表1所示。

表1.PK101系統(tǒng)相關閥門動作說明

注：“? ? ?”表示液壓油自P108A/B進D108A ，出D108B至D107;“O”表示液壓油自P108A/B進D108B，出D108A至D107。“加壓”表示增壓油自P107A/B經HV145進入D108A/B;“卸壓”表示增壓油自D108A/B經HV145進入D107。

2.3 PK101系統(tǒng)的特點

PK101系統(tǒng)是環(huán)管聚丙烯裝置中的事故多發(fā)一個部位。其控制程序邏輯關系復雜、操作難度大，操作不當容易引起設備及管線堵塞，甚至造成停車和環(huán)管暴聚。PK101系統(tǒng)的操作在現(xiàn)場操作面板上進行，面板上操作按鈕和選擇開關多達25個，有自動和手動兩種模式，易按錯按鈕，導致事故發(fā)生。另外，PK101系統(tǒng)的日常操作頻繁（一般每天需對D108充填、倒料、切換各兩次），易使操作人員思想麻痹造成誤操作。

3 、生產中常見事故分析

根據(jù)國內同類裝置運行狀況和兄弟單位的經驗教訓分析，造成PK101系統(tǒng)運行事故的原因有以下幾個方面：

（1）D108A/B切換時操作不當，使正投用的D108A/B突然卸壓，造成丙烯從FV204以及預聚物料從R200倒竄進入Z203、D201，再進入催化劑注入管線，造成D20l及周圍物料管線堵塞。

（2）PK101系統(tǒng)有氣泡（如D108頂部、催化劑管線及P108泵體內）會造成P108A/B出口壓力波動大、催化劑出料不上量。

（3）P108A/B沖程漂移，過多地加入催化劑造成反應失控而停車。

（4）因為緊張或用量不夠等因素，操作盤的按鈕并沒有被按到位，閥門并未動作造成事故。

4、經驗總結及改進措施

4.1操作經驗總結

（1）不允許V2A和V3A（V2B和V3B）同時打開，即不允許D108A或D108B的進口閥和出口閥同時打開。

（2）不允許V2A和V2B（V3A和V3B）同時打開，即不允許D108A和D108B的進口閥或出口閥同時打開。

（3）V1換向必須在V3A和V3B全部關閉時進行

（4）三通閥V4應跟隨進料閥V2動作，即開V2時V4應指向泄壓，關V2時V4應指向加壓。

（5）PK10l的操作必須嚴格按照操作法，而且實施雙崗操作，每一步必須一個人操作，另一個人隨之確認，若萬一不當，隨即糾正，迅即采取補救措施以消除故障。

4.2改造思路

實施思路一：

在PLC原程序上增加手動操作邏輯連鎖條件，控制面板按鈕需從新連線至PLC，然后通過PLC進行控制操作。此法需修改原邏輯程序對自動造成影響，當PLC故障狀態(tài)時造成設備無法進行操作存在很大安全隱患。原設計自動狀態(tài)無法工作時切換硬手動操作互不影響。

實施思路二：

保持原設計思路不修改PLC自動控制邏輯，在硬手動狀態(tài)進行繼電器控制，控制邏輯采用硬接線邏輯，繼電器控制是傳統(tǒng)的控制方式，即通過常規(guī)接線直接用控制元件（如按鈕、旋鈕、信號等）驅動最終設備。利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合成控制邏輯。當PLC故障無法進行自動操作時，手動操作仍可繼續(xù)安全操作。

變更前：

在手動模式下充料閥V2A、V2B、出料閥V3A、V3B、四通轉向閥V1、三通轉向閥V4，可自由開關操作。按鈕無狀態(tài)顯示，操作完后不清楚閥門是否開關到位。

變更后：

（1）將手動操作分為兩大區(qū)域，及催化劑計量出料區(qū)和催化劑充料區(qū)，這樣減少誤操作。

（2）將原操作面板上的手動閥門旋鈕開和關分解成單體按鈕，并使按鈕帶閥門狀態(tài)反饋燈，可清楚顯示操作。

（3）在手動模式下V2A、V2B、V3A、V3B、V1、V4閥增加邏輯連鎖條件，一但條件不能滿足，操作面板不能使V2A、V2B、V3A、V3B、V1閥自由開關。

4.3改造方案

1. 將原操作面板上的閥門旋鈕開關更換成帶反饋燈的按鈕

2. 在原面板上重新布局開孔，使手動操作閥門開關按鈕布局更加合理。

3. 這樣布局后，更加直觀的提示操作人員按照流程開啟關閉閥門的順序。

4. 重新布線，將閥門的反饋信號接入新增的帶燈按鈕相應端子上。

5. 將下級閥門按鈕的指令點（常開節(jié)點），串聯(lián)上級閥門反饋繼電器開點，從而實現(xiàn)只有上級閥門動作后，才允許下級閥門指令動作

4.4改造效果

系統(tǒng)升級后，實現(xiàn)了閥門只能按照順序操作，并配有狀態(tài)指示燈，上一級閥門正確動作后，下級閥門才能操作。并且V2A與V3A實現(xiàn)互鎖，V2B與V3B實現(xiàn)互鎖，避免了聚合裝置已因為PK101操作失誤導致裝置停工。

5結語

用于催化劑計量的PK101系統(tǒng)是環(huán)管聚丙烯裝置操作的重點和難點。清楚PK101系統(tǒng)易引起誤操作的原因，理清控制程序的邏輯關系是運行好PK101系統(tǒng)的重要前提，也是環(huán)管聚丙烯裝置“開得順、穩(wěn)得住、長周期運行”的重要保障。

參考文獻：

[1]洪定一.聚丙烯-原理、工藝與技術（第二版）[M].北京：中國石化出版社，2011：460-468.

[2]吳薦轅.PK101液、氣控制系統(tǒng)工作原理[J].液壓與氣動，2001（6）：5-7.

[3]周浪嶼.聚丙烯催化劑計量系統(tǒng)運行分析[J].化工進展，2010，29（增刊）：346-349.

（作者單位：延安煉油廠（電儀車間））