PLC系统控制火炬自动点火监控系统

2004年9月

摘要  简单介绍了炼油厂火炬回收装置及点火系统，详细说明了点火监控系统技术改造方案及具体实施的工作内容和方法。实际运行表明，此方案安全可靠并且对炼油厂火炬气的回收及改善本地区的大气质量起到了一定的作用。

关键词  火炬气   火炬自动点火系统   监控系统PLC

0  概述

炼油厂火炬气回收装置是将炼油厂各装置排放的可燃气体进行回收以节约能源、改善大气质量的环保型装置。当炼油厂有生产装置非正常排放燃气时，火炬自动点火系统必须及时自动地进行点火；而装置正常生产时，火炬自动点火系统时刻监控燃气压力地变化。火炬自动点火监控系统是该装置的主要控制系统之一。

兰州石化公司炼油厂1＃火炬原自动点火监控系统程序控仪采用STD总线的单扳机。该单扳机专为该点火系统开发，属上世纪90年代初的工控技术产品，通用性差、原器件现已老化，而且目前已无法得到该系统的配件和备品，火炬现场点火装置也存在许多问题，因此2002年已不能点火工作。为保证1^#火炬监控点火系统能正常、可靠、长期运行，必须对该控制系统进行技术改造。

1 1^#火炬点火系统的构成

  自动点火器能够自动检测氢气管网压力和封液罐压力，并按要求进行自动、手动、紧急手动等3种方式的点火。该点火监控系统由火炬自动程控仪（简称点火控制器）、高压发生器、高压点火电极、点火瓦斯控制电磁阀、火焰检测传感器及压力变送器等组成。

2 工作过程

   火炬点火监控系统发出3路控制信号，打开点火燃料气的3个电磁阀，将燃料气输送到点火器。同时送出3路接点信号去电器专柜，启动高压发生器产生高电压，由专用高压电缆输送到高压点火电极拉弧点火。点着火后，由火焰探测器到火焰信号，并将该火焰信号馈送到火炬点火检测器得到点火成功的指示。

3   改造内容

①1＃火炬监控系统

将原点火监控系统ATD总线方式的单扳机更换为的欧姆龙（Omron）公司的C－40P 型可编程控制器（PLC），通过组态编程实现点火功能。

②更换高压电缆、高压电极的固定器件

原点火系统高压电缆由于绝缘性能下降，在保护管内出现短路打弧现象，这次改造决定将已损坏的高压电缆更换为绝缘电压10万状直径为8mm的绝缘电缆。点火电极导电杆固定绝缘陶瓷体破碎，导电杆无法固定，导电电极间隙发生变化（大于8~10mm），因此将高压点火电极固定方式由陶瓷固定改为石英绝缘子。

③更换点火器

原点火器已被烧坏，本次改造将点火器更换为耐高温1500℃（原耐高温1200℃）的特殊材质点火器。

4 改造方案

   ① 现场部分

现场部分的重点是更换高压电缆，点火电极陶瓷固定改为石英绝缘子固定，并改造点火器等。

   ②控制室部分

控制部分主要是拆除原程控仪，安装新的点火监控系统。该点火监控系统采用可编程控制器PLC为主控制器，配多路数字显示报警仪作为水封罐压力和燃料气管网压力的显示报警设备，设置点火系统手动/自动开关，具有火炬燃烧、火炬熄灭、火炬点火中和故障报警显示等功能。

5 点火监控系统说明

  ①自动点火

   管网氢气压力、水封液罐压力如有任一压力超限报警，PLC即自动点火。点火程序：打开电磁阀，高压发生器同时开始点火，高压发生器点火4s，停3秒，继续点4s，停3s，如此循环6次（42s）。在这6次循环过程中，如点火正常，则“点火”指示灯亮。如未点着火，则“点火失败”灯亮。整个点火过程中，“点火”过程指示灯亮4s灭3s地闪烁，火炬正常后“点火”指示灯常亮。

   不论点火成功与否，每次点火过程结束后都必须按复位按钮，PLC才能执行下次点火程序。否则PLC认为上次点火未成功，操作人员没有确认前次点火，因而不能执行下次点火。

在点火过程中如探测器探测到火炬正常，则PCC停止点火，10s后关闭瓦斯电磁阀。如探测器探测到火炬工作正常，但43s内探测器发生故障或探测到火焰信号又消失，在此时间内又未复位，则点火监控器继续执行点火程序。点火成功后，若再次接收到点火信号，程序不再执行点火过程。

②手动点火

手动点火条件是管网氢气压力、封液罐压力信号故障，点火监控器不能实现自动点火，按下手动点火按钮，点火监控器执行一次自动点火程序。

③复位

每次点火过程结束后，操作人员按复位按钮对点火控制器自动点火程序解除自锁，进入下一次允许自动点火状态。

④紧急手动点火

 当点火监控器发生故障，不能实现自动或手动点火时，将紧急手动点火开关打向紧急手动点火位置，此时电磁阀和高压发生器同时动作，不受点火监控器影响直接进行点火，且不间断直至点着，然后将紧急点火开关恢复正常。在紧急手动点火时要注意每次点火时间不能太长（一般不要超过42s），防止高压发生器或拉弧电极损坏。

⑤参数显示和报警

 管网氢气压力和封液罐压力分别在数显仪上直接显示。 为氢气压力显示窗口，范围0～400kPa，报警值为20kPa(5%高报)，面板 灯报警指示； 为封液罐压力显示窗口，范围0～40kPa，报警值16kPa（40％高报），面板 灯报警指示。

6 PLC组态编程

   在综合分析了控制逻辑之后，选定了Omron的小型PLC作为控制器，并进行内存分配、I/O点分配，以及控制程序的设计组态。具体的设计组态过程，在此不再述。PLC控制逻辑详见图1。

                       图1  PLC控制逻辑

7 结束语

  经过改造的1 火炬自动点火 监控系统和现场点火装置，点火实验一次成功，点火系统安全可靠。1 、2 火炬点火监控系统同时投入运行，且互为备用，彻底消除了兰州石化公司炼油厂的安全隐患。这一火炬点火监控系统，对兰州石化公司炼油厂火炬气的回收和改善兰州地区的大气质量起到了不可估量的作用。