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0 引言
在石化炼油企业，催化裂化装置具有易燃、易爆、高温、工艺连续性强、复杂性高、安全要求高等特点，是炼油企业最重要的装置之一。为了最大限度地降低装置恶性事故的发生，避免重大人身伤害和设备损坏，在该装置的控制中设有自保联锁系统，一旦工艺操作出现大的波动，必须将装置的生产停止以保障安全[1-3]，因此，自保联锁的实现必须要安全可靠、动作及时。
1 装置自保的组成及作用
联锁自保实质上是一种自动操作系统，能使有关设备按照规定的条件或程序完成操作任务，实现消除异常、防止事故的目的，由输入、控制、输出组成[4-5]。
自保系统的作用是在紧急状态下，自动切断系统的某个或多个环节，通过关闭或启动旁路自保阀门，将生产过程控制在一个安全的非正常操作状态，同时又便于事故处理和生产恢复。自保系统充分利用DCS系统的功能，使正常运转的装置，在事故状态下能迅速、安全、平稳地停下来，基本上不需要操作人员过多干涉。
2 原辅助操作台联锁自保系统
玉门炼化总厂催化裂化装置于1994年11月建成投产，原装置设计能力为50万t/a，经过2000年、2002年和2004年技改项目的实施，装置改造成为80万t/a的重油催化裂化，掺渣比为30%，工艺过程包括反应—再生、分馏、吸收稳定、富气压缩机、余热锅炉、能量回收和产品精制等[6]。
装置自保的控制逻辑见图1。
图1 装置原自保逻辑图
该联锁自保条件只有主风流量低一个，2013年大检修3台滑阀控制柜变更需要更改联锁，原有系统无法更改；而且原有小型系统不可靠，没有装置联锁设定条件，不能完成装置联锁的要求。因此，现将所有装置联锁改入DCS系统实现。
3 目前DCS联锁自保系统
重油催化裂化装置最初采用的控制系统是ABB公司的MOD 300 系统，2004年升级为ADVANT 500系统，该系统的过程控制核心为AC460，CPU配置为1：1冗余，另外DCN环网、电源以及重要的I/O卡件也都是1:1冗余配置，所以该系统具有控制功能完善、运行安全可靠的特点[7]。
在DCS系统上完成装置联锁逻辑组态，主风联锁自保条件改为可靠的四取四联锁：
FIC_1500A <55800Nm3/h；FIC_1106<55800Nm3/h；PI_1500<0.05MPa；PIC_1114<0.05MPa。联锁逻辑系统组态见图2。
图2联锁逻辑系统组态
该联锁逻辑控制回路VALVE_COMMON由7个模块组成，分别为LT1、LT2、LT3、LT4、AND、GET和MTH模块，当4个联锁条件都满足时，前4个模块输出1作为AND的输入信号，AND的输出也为1作为MTH的输入源2，LOCK_SW的状态(1为联锁投用，0为联锁切除)作为MTH的输入源1，经过MTH计算、选择之后得出RESULT为1或0。
每个联锁自保的回路组态都大体相同，以SV105为例，其组态见图3 。
图3 单个联锁自保的回路组态
该回路SV105由4个模块组成，分别为GET、OR、MTH和OUT。其中GET读取SV105_ESD的状态（1为单个回路自保，0为回路正常），当SV105_ESD和VALVE_COMMON.AND中任何一个为1时，OR的输出就为1，它作为MTH的输入源3，VALVE_COMMON.GET作为MTH的输入源1，SV105.GET作为MTH的输入源2，经过MTH计算、选择之后得出RESULT为1或0作为OUT的输入源。OUT用来定义输出卡件和输出通道，控制阀门动作。
当4个联锁条件同时满足时进行装置联锁，联锁动作阀门见表1。
表1 装置联锁动作阀门及描述
位号 描述 联锁动作 联锁说明
SV105 再生器事故蒸汽阀开 开阀 失电自保
SV106 烧焦罐事故蒸汽阀开 开阀 失电自保
FV1107/1 再生器主风关闭 关阀 失电自保
FV1107/2 烧焦罐主风关闭 关阀 得电自保
FV1106 炉101主风关闭 关阀 得电自保
SV101 提升管事故旁通打开 开阀 得电自保
SV102 提升管事故进料切断 关阀 得电自保
FV1124/1 油浆回炼进提升管关闭 关阀 失电自保
FV1124/2 回炼油进提升管关闭 关阀 得电自保
FV1102 干气进第一提升管关闭 关阀 失电自保
FV1102G 干气进第二提升管关闭 关阀 失电自保
PV1114/B 双动滑阀东打开 开阀 得电自保
PV1114/A 双动滑阀西打开 开阀 得电自保
TV1101 一再滑阀关闭 关阀 得电自保
TV1101G 二再滑阀关闭 关阀 得电自保
LV1104 待阀关闭 关阀 得电自保
LV1105 循环滑阀关闭 关阀 得电自保
TV1102 外取热器下滑阀关闭 关阀 得电自保
在正常生产时，阀门均处于开、关或自动调节状态；当联锁条件满足时，这18台阀门根据生产安全方案，要求能够快速动作，以达到装置自保要求。其中，再生器事故蒸汽阀由全关到全开，代替主风维持催化剂在再生器内的流化条件，而不至于死床；提升管事故旁通由全关到全开，向分馏塔或回炼油罐转油，以保证原料系统的正常循环，避免泵被憋坏，保证最快速度地恢复进料[8]；提升管事故进料由全开到全关，以切断提升管的新鲜进料，在系统主风撤出时，严禁提升管进油，从而避免主风恢复时，催化剂带油发生危险；油浆回炼进提升管和回炼油进提升管，会在电磁阀的作用下迅速关闭，以保证提升管不进油，避免主风恢复时发生危险；双动滑阀东、西打开，进行放空来调节再生器压力，防止再生器超压，以及催化剂倒流至沉降器；再生器滑阀和待阀关闭，以切断反应器和再生器，避免发生催化剂倒流的危险，此阀由自保信号带动时不受滑阀输入信号或滑阀自锁条件的限制。
为提高系统的可靠性，对6个失电自保的阀门在DCS系统中增加了继电器，即对于DCS系统而言，都是输出为1，有24伏供电时联锁自保阀门才动作，继电器的接线形式为常闭触点。当DCS系统的24V电供给继电器时，常闭触点断开，现场的阀门失电，从而产生自保动作。
目前装置的自保控制逻辑见图4。
图4 装置目前自保逻辑控制图
其中，LOCK_SW有两种状态：INTERLOCK和CUT。当它为INTERLOCK时，联锁自保投用；为CUT时，联锁自保切除。这个功能主要用于当某个回路出现故障时，切除自保检查有故障的回路。对于每个回路上的按钮，功能都一样，如SV105_ESD也是有两种状态：SHUTDOWN和NORMAL。当它为SHUTDOWN时，单个回路手动投入自保，自保阀门开始动作，其它阀门不受影响，这个功能主要用于调试阶段；为NORMAL时，回路状态正常，是否自保取决于前边的自保条件是否满足和联锁是否投用。
4 自保系统的校验与维护
在装置大检修完成之后，投料试车之前，对联锁逻辑关系进行反复校验，并进行现场联校[9]。对自保阀门的动作方向、动作时间、恢复状况、各阀门开度等关键参数进行测量，并记录在册，以保证联锁的高效和安全。
这个单元中，影响系统可靠性的因素主要是电磁阀的可靠性。装置自保系统的电磁阀用于执行机构气路的切换。处于“常开”线路中的电磁阀，其主要故障表现在阀芯由于长期不动作而被空气中的油、水、灰尘等杂质塞住而不能实现切换功能[10]。为避免这种故障，仪表车间定期进行检查清理，并将检查结果登记备案。对于处于“常闭”线路中的电磁阀，检查中应注意线圈的质量和使用情况，以避免事故的发生。
为避免冬季生产时因仪表风带水而使阀门供风管线冻凝，应加强仪表风的脱水。可在每周的检查过程中，将控制阀供风管线活结摘开，判断风路的流通情况。
5 结语
装置自保系统的改进，可提高装置控制水平，充分发挥DCS系统功能，彻底杜绝自保误动作发生。
参考文献
[1] 中国石油化工集团公司安全环保局.石油化工安全技术（中级本）[M].2 版.北京：中国石化出版社，2012
[2] 戴连奎，于玲，田学民，等.过程控制工程[M].3版.北京：化学工业出版社，2012
[3] 杨文发，贾雄波.故障安全控制系统在催化裂化装置的应用[J].安全、健康和环境，2003（09）：29-31
[4] 孙洪程，马昕，焦磊.过程自动化工程[M].北京：机械工业出版社，2010
[5] 中国石油化工集团公司人事部，中国石油天然气集团公司人事服务中心.仪表维修工[M]. 北京：中国石化出版社，2010
[6] 陈俊武，邓先樑，刘太极，等.催化裂化工艺与工程[M].2 版.北京：中国石化出版社，2005
[7] 陆德民，张振基，黄步余.石油化工自动控制设计手册[M].3版. 北京：化学工业出版社，2000
[8] 刘英聚，张韩.催化裂化装置操作指南[M].北京：中国石化出版社，2005
[9] 乐嘉谦.仪表工手册[M].2版. 北京：化学工业出版社，2004
[10] 左国庆，明赐东.自动化仪表故障处理实例[M].北京：化学工业出版社，2003