CN103789047B - 汽油管道调合添加剂控制与联锁方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽油管道调合添加剂控制与联锁方法，该方法根据添加剂目标添加量，调合汽油的目标量，以及调合总管的当前瞬时流速计算添加剂的流速设定值，并进行精确控制；设置添加剂泵和出口阀门的联锁动作：当检测到阀门的状态为关闭或者阀门正在关闭中，而且泵状态为运行状态时，联锁自动停添加剂泵；当操作员点击停添加剂泵按钮后，检测到泵状态为停止状态时，联锁自动关闭出口阀门。

Description

汽油管道调合添加剂控制与联锁方法

技术领域

本发明属于汽油调合领域，涉及汽油在线连续管道调合工艺的添加剂控制与联锁方法。

背景技术

所谓汽油调合，就是将炼厂上游催化重整、催化裂化、加氢裂化、烷基化等装置生产出的性质相近的几种组分油品按规定比例，通过产品罐中循环搅拌、旋转喷嘴喷射、管道静态混合器混合等各种方法，达到混合均匀，同时还需加入各种添加剂以改善油品某些性能，这种将组分油品和添加剂进行均匀混合而产生满足国家质量指标和环保要求的成品汽油的过程就叫做汽油调合。

目前汽油调合方式分为罐式调合和管道调合两种方式，罐式调合属于离散的调合过程，罐式调合工艺是将各种调合组分首先分别倒入调合罐内，然后再加入锰剂、抗氧化剂、抗静电剂等添加剂进行搅拌或循环使其混合均匀，之后再进行人工采样做成品化验分析，不合格则再进行倒油(包括倒入、倒出)操作，直至合格。罐式调合方式在收完组分油品后，再加入锰剂、抗氧剂、抗静电剂等添加剂进行罐中循环搅拌，一般加剂循环需要3～5个小时。

管道调合属于连续调合过程，管道调合工艺就是将两种或两种以上组份油或添加剂，按规定比例同时送入总管，通过总管后的静态混合器达到混合均匀的调合方法，经管道调合的油品一般先进入成品罐，经化验分析合格后出厂。管道调合可合理利用调合组分，保证精确地调合比例，减少调合时间，减少组分油储罐的使用，同时在整个调合过程中添加剂是联系不断地泵入调合总管，这样既可以保证添加剂混合均匀，增加了添加剂的感应效果，同时避免了加剂循环导致的汽油挥发损失。

管道调合是汽油调合今后的发展方向，而汽油管道调合过程中，完善的添加剂控制系统对整个汽油调合过程起着至关重要的作用。管道调合过程中添加剂的流量相对于各组分油的流量来说是很小的，以某炼厂的生产情况为例，调合1万吨的成品汽油加入的锰剂量为170kg，加入的抗氧化剂的量为50kg，加入的抗静电剂的量为10kg。对添加剂这种小流量的控制来说，控制方法必须既能保证控制精确地添加量，同时要有必要的停泵、关阀等联锁保护控制方法。

发明内容

为达到上述在汽油调合过程中精确添加添加剂的目标，本发明提出了一种汽油管道调合添加剂控制与联锁方法。

具体技术方案如下：

添加剂瞬时流量设定值计算及控制方法

根据调度给定的添加剂目标添加量T_add，调合汽油的目标量T_blend，以及调合总管的当前瞬时流速F_bldr，本发明设计如下公式计算得出添加剂的瞬时流量的设定值F_add

$F_{\mathrm{add}}=\frac{T_{\mathrm{add}}}{T_{\mathrm{blend}}}*F_{\mathrm{bldr}}$

式中，T_add为添加剂目标添加量（单位kg）；T_blend为调合汽油的目标量（单位m3）；F_bldr为调合总管的当前瞬时流速（单位m3/hr）；F_add为添加剂的瞬时流量的设定值（单位kg/hr）。

整个调合过程中，需要根据以上计算给出的设定值进行连续精确控制，本发明将DCS采集的添加剂现场流速信号先进行滤波处理，消除噪声信号对控制效果的影响，最后将滤波信号引入到PID控制器，PID控制器通过自动调节现场添加剂泵的变频数值来进行流量的精确比例控制。

关阀-停泵联锁

当阀门由于误操作或故障的等原因、而关闭或正在关闭的时候，为防止泵过载而发热烧毁，需联锁自动停泵，控制方案为当满足以下两个条件时，自动输出停泵信号到现场变频泵：

（1）检测到阀门的状态为关闭，或者阀门正在关闭中；

（2）检测到现场变频泵为运行状态。

停泵-关阀联锁

当操作人员远程操作点击停泵按钮后，收到泵已经正常停止信号后，需联锁自动关闭泵出口阀门，防止总管压力大对泵回压影响，控制方案为：

（1）操作员点击停泵按钮；

（2）接收现场变频泵的回讯信号，当检测到泵状态为停止状态时，自动输出关阀信号到现场阀门线圈。

附图说明

图1添加剂的瞬时流量的设定值计算模块图

图2添加剂流量控制PID模块图

图3关阀停泵联锁结构图

图4停泵关阀联锁结构图

具体实施方式

下面针对有3种添加剂（锰剂、抗氧化剂、抗静电剂）的在线调合工艺过程，按本发明所提出的方法来设计具体的控制与联锁策略。

添加剂瞬时流量设定值计算及控制方法

如图1所示，以Honeywell的PKS系统为平台，选择Control Builder中的“AUXCALC”辅助计算模块，在该模块中输入本发明所述的添加剂流量设定值计算公式。

锰剂计算公式：C[1]=P[1]/P[4]*P[5]

抗氧化剂计算公式：C[2]=P[2]/P[4]*P[5]

抗静电剂计算公式：C[3]=P[3]/P[4]*P[5]

“AUXCALC”模块的P[1]引脚表示锰剂的目标添加量；P[2]引脚表示抗氧化剂的目标添加量；P[3]引脚表示抗静电剂的目标添加量；P[4]引脚表示调合汽油的目标量；P[5]引脚表示调合总管的当前瞬时流速。

“AUXCALC”模块计算得到的添加剂流量设定值，作为PID控制器的SP值，以图2所示抗静电剂流量控制PID模块图为例进行说明：

“DATAACQ”为滤波模块，设置滤波时间为0.3分钟，“DATAACQ”的输入为DCS采集的原始流量数值；

“PID”为本发明所述的PID控制器模块，该模块的SP值来自于“AUXCALC”模块的计算结果C[3]；PV值来自于“DATAACQ”滤波模块；OP值连接到模拟量输出“AO“通道模块，最终通过DCS卡件输出到现场的变频泵。

关阀-停泵联锁

如图3所示为关阀停泵联锁结构图，按照本结构图在Control Builder中，使用SCM模块进行设计，实现关阀—停泵的联锁。

（1）“条件一”中的条件1表示变频泵处于运行状态，条件2表示收到阀门关状态信号或收到阀门关命令，条件3表示当前SCM块处于激活状态。

（2）“输出一”表示将当前SCM变为PROGRAM状态。

（3）“条件二”表示变频泵当前处于运行中。

（4）“输出二”表示输出停泵脉冲信号到变频泵。

（5）“条件三”表示停泵脉冲信号已经输出到变频泵。

（6）“输出三”为空，不执行任何命令。

（7）“条件四”表示停泵脉冲信号已经停止输出。

（8）“输出四”中的步骤1表示重置SCM模块，返回“条件一”继续判断；步骤2表示将SCM变为操作员“OPERATOR“控制状态。

停泵-关阀联锁

如图4所示为关阀停泵联锁结构图，按照本结构图在Control Builder中，使用SCM模块进行设计，实现停泵—关阀的联锁。

（1）“条件一”中条件1表示收到停泵命令，条件2表示接收到泵已经停止状态，条件3表示当前SCM块处于激活状态。

（2）“输出一”中步骤1表示将当前SCM变为PROGRAM状态；步骤2表示将阀门模块状态置为PROGRAM状态；步骤3表示输出关阀命令信号。

（3）“条件二”表示关阀命令信号结束。

（4）“输出二”中步骤1表示重置SCM模块，返回“条件一”继续判断；步骤2表示将阀门模块状态置为OPERATOR状态；步骤3表示将SCM置为OPERATOR状态。

综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (5)

1.一种汽油管道调合添加剂控制与联锁的方法，其特征在于：根据添加剂目标添加量，调合汽油的目标量，以及调合总管的当前瞬时流速计算添加剂的瞬时流速设定值，并进行设定；当出现添加剂出口阀门关闭信号时，自动联锁停添加剂泵；当出现停添加剂泵信号时，自动联锁关闭添加剂出口阀门；

所述流速设定值采用以下公式计算得出：

$F_{\mathrm{add}}=\frac{T_{\mathrm{add}}}{T_{\mathrm{blend}}}\×F_{\mathrm{bldr}}$

式中，T_add为添加剂目标添加量，单位kg；T_blend为调合汽油的目标量，单位m³；F_bldr为调合总管的当前瞬时流速，单位m³/hr；F_add为添加剂的瞬时流量的设定值，单位kg/hr。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述进行瞬时流速设定值设定，为通过比例-积分-微分控制器自动调节添加剂泵的变频数值来控制流速。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对所述添加剂的瞬时流速信号进行滤波处理，再将滤波后的瞬时流速信号引入到比例-积分-微分控制器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当同时满足以下两个条件时，自动输出所述停添加剂泵信号：

(1)检测到阀门的状态为关闭，或者阀门正在关闭中；

(2)检测到现场变频泵为运行状态。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当同时满足以下两个条件时，自动输出所述关添加剂出口阀门信号：

(1)操作员点击了停泵按钮；

(2)检测到泵状态为停止状态。