СТАТЬИ ПО ТЕМАМ

 
 

Автоматизация

Система противоаварийной защиты печей, устойчивая к ложным остановам

информационный сборник "Нефтепереработка и Нефтехимия" / ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, №5/2006
   

Хачатуров С.Л., начальник отдела НПФ «КРУГ»

Шехтман М.Б., к.т.н., генеральный директор НПФ «КРУГ»
Натхо И.И., главный метролог ОАО «НК РОСНЕФТЬ» – Туапсинский НПЗ»


Аварийная остановка печи всегда является исключительным и нежелательным событием, т.к. вызывает массу проблем и непредсказуемых последствий – получение некондиционного продукта, снижение производительности, необходимость повторного пуска и вывода установки на режим, кроме того, при аварийной остановке печи возможны разгерметизация фланцевых соединений, образование газообразного облака, пожар. Всё это приводит к значительному увеличению издержек.

Одной из самых нежелательных ситуаций является аварийная остановка печи по ложному сигналу от датчика: его отказ, «дребезг» в показании, неправильное измерение и т.п. Эта ситуация обычно непредсказуема и приводит ко взаимным претензиям различных служб друг к другу.

Технические мероприятия, которые могли бы исключить эту ситуацию, как правило, разработать трудно, поэтому все остается до следующего аварийного останова. Системы защиты печей совершенствуются [1,2], увеличивается количество параметров, участвующих в блокировке, и, как следствие, растет вероятность возникновения ложного аварийного сигнала. Обезопасить систему защиты печи от ложного сигнала зачастую бывает сложнее, чем реализовать саму защиту в соответствии с требованиями действующих правил. С внедрением микропроцессорных средств для управления технологическим процессом, значительно возросла возможность сделать систему защиты печей более «умной», надежной, повысить её интеллект. В алгоритмах защиты появилась возможность использовать как простые (фильтрация, кратковременные задержки, контроль обрыва кабеля), так и более сложные методы защиты от ложных сигналов с учетом анализа одновременного поведения нескольких сигналов.

При модернизации АСУ ТП установки атмосферной переработки нефти (ОАО «НК РОСНЕФТЬ» – Туапсинский НПЗ») была поставлена задача создания подсистемы противоаварийной защиты (ПАЗ) печей, которая, с одной стороны, удовлетворяла бы всем требованиям действующих нормативных документов [1,2] и, с другой стороны, в максимальной степени сокращала бы количество ложных остановов.

Характеристика печей: вертикального типа, четырехпоточные, подача сырья от одного насоса, четыре основные форсунки и четыре пилотные горелки, пилотная горелка установлена в амбразуре основной горелки.

ПАЗ печи реализована по следующим параметрам:

  • прекращение подачи сырья в любой из змеевиков печи;
  • превышение предельно допустимой температуры сырья на выходе любого змеевика;
  • превышение предельно допустимой температуры на перевале печи;
  • падение разрежения в печи;
  • понижение давления топливного газа к пилотным горелкам;
  • повышение или понижение давления топливного газа к основным форсункам;
  • срабатывание прибора погасания пламени.
Структурная схема усовершенствованной системы защиты печей приведена на рис.1.

Рис.1. Структурная схема усовершенствованной системы защиты печей.

(Обозначения: Д – датчик, ОК – отсечной клапан)

 

Первый этап в разработке системы защиты печи – выбор технических средств для измерения параметров и реализации алгоритмов защиты. Этап очень важный, так как, образно говоря, закладывается фундамент системы защиты.

Второй этап – разработка алгоритмов защиты печи и алгоритмов защиты от ложного срабатывания блокировки.

Рассмотрим мероприятия, которые позволили существенно (на порядок) снизить вероятность срабатывания защиты от ложного сигнала и, соответственно, увеличили надежность работы защиты в целом.

Для защиты от «дребезга» и кратковременных импульсных помех в показаниях приборов введены кратковременные задержки на прохождение аварийного сигнала в алгоритм защиты. Если сигнал от датчика определен системой как ложный, то устанавливается задержка времени на срабатывание блокировки. В этом случае включаются таймер отсчета времени, световая и звуковая сигнализация. За это время оперативный персонал должен окончательно принять решение – либо этот сигнал ложный и включить ключ деблокирования, либо через две минуты сработает блокировка.
Рассмотрим способы определения сигнала от датчика как ложного, которые были реализованы в системе защиты печи.

ПАЗ по расходам сырья в змеевики печи. При падении расхода по одному из потоков анализируется поведение остальных расходов.

ПАЗ по температуре сырья на выходе из змеевика печи. При повышении температуры сырья на выходе из печи по одному из потоков анализируются поведение величины расхода по этому потоку и значения температур по другим потокам.

ПАЗ по температуре дымовых газов на перевале печи. При повышении температуры перевала анализируется состояние общей загрузки печи по расходу.

ПАЗ по давлению топливного газа. При падении давления топливного газа анализируются поведение расхода топливного газа на печь и состояние пламени форсунок.

ПАЗ по разрежению в печи. При падении разрежения в печи анализируется состояние пламени форсунок.

ПАЗ по погасанию пламени. Сигнал на срабатывание блокировки печи поступает, если погасли одновременно основные форсунки и пилотные горелки в двух соседних амбразурах.

Первые же результаты от внедрения усовершенствованной системы защиты печей доказали её эффективность.

Необходимо отметить, что повышение интеллекта системы ПАЗ печей привело к:

  • исключению непредсказуемости в работе защиты;
  • появлению у оперативного персонала определенного времени для незамедлительного вмешательства в ход событий.
Обучение оперативного персонала показало, что определённая задержка на срабатывание блокировки при обнаружении ложного сигнала вполне достаточна, чтобы выявить причину и не допустить ложной аварийной остановки печи.

Все принятые в усовершенствованной системе ПАЗ новые технические решения выполнены в полном соответствии с требованиями действующих нормативных документов [3,4] и включены в проект, прошедший экспертизу на промбезопасность.

Внедрение отказоустойчивой системы ПАЗ печи было осуществлено НПФ «КРУГ» в составе АСУ ТП, созданной на базе ПТК «КРУГ-2000», однако принятые технические решения могут быть реализованы практически на любой современной системе управления (Рис.1 Структурная схема усовершенствованной системы защиты печей). НПФ «КРУГ» оказывает консалтинговые услуги по созданию отказоустойчивых алгоритмов ПАЗ печей и другого технологического оборудования процессов нефтепереработки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  • 1. Жидков А.Б. и др. Мероприятия по безопасной работе трубчатых нагревательных печей на нефтеперерабатывающих заводах. «Безопасность труда в промышленности», №4, 2002г, стр. 35.
  • 2. Шехтман М.Б. Системы противоаварийных защит объектов нефтегазопереработки. «Нефтегаз» 2003, № 1, стр. 73.
  • 3. ПБ 09-563-03 Правила промышленной безопасности для нефтеперерабатывающих производств, М., НТЦ, «Промышленная безопасность», 2003.
  • 4. ПБ 09-540-03 Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, М., НТЦ, «Промышленная безопасность», 2003.

Информационный сборник "Нефтепереработка и Нефтехимия" / ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, №5/2006.