侯金宝，李荒，范文博
（中国兵器工业集团盘锦北方沥青股份有限公司，辽宁盘锦124022）
摘要：主要概述了加氢装置常见反应系统压力自动化控制方案的缺陷，重点描述了北沥公司新建30万t/a环烷基馏分油加氢装置中反应系统压力与新氢压缩机无级调节系统采用高选分程（超驰）的控制方法，通过反应系统压力控制器、新氢罐压力控制器分别与新氢返回压控阀和新氢机无级调节（一级手操器）形成复杂控制回路，并分别在投用和切除新氢压缩机无极调节系统的不同工况下，实现反应系统压力和新氢罐压力的稳定控制，切实提高了北沥公司炼化装置自动化控制水平，推进了智能化工厂建设进程。 关键词：超驰控制；分程控制；高选控制；分程高选；无级调节；复杂控制
中图分类号:TP29文献标志码:B原油加热器
Application of Split Range Precision Override Control in the Hydrogenation Unit
HOU Jinbao,LI Huang,FAN Wenbo
（Panjin North Asphalt Stock Co.,Ltd.of CNGC,Panjin124022,China）Abstract:It was summarized that common defects of reaction system pressure automation control scheme in hydrogena-tionunit,andwefocusedonintroducingtheprecisesplitrangecontrolstrategyinreactionsystempressureandfreshhydro-gen compressor in300kt/a naphthenic base fraction hydrogenation unit of Panjin North Asphalt Stock Co.,Ltd..With the pressurecontro l erofreactionsystemandfreshhydrogenvesselpressurecontro l erweintegratedwithfreshhydrogenretur-ningpressurevalveandsteplessregulation（manualmodelin1st-stageofhydrogencompressor）intocomplexcontrolloop! andundertheconditionofusingandremovingfreshhydrogencompressorsteplessregulationsystem!werealizedstablecon-trol of reaction system pressure and fresh hydrogen vessel pressure#The application leaded to the improvement of automatic controllevelandaadvancementofinte l igentplantconstructionprocess#
Keywords:overridecontrol!splitrangecontrol!precisioncontrol!precisionsplitrange!steplessregulation!complex control
加氢的工艺流程种类繁多，有单段一次通过流程、单段循环流程、单段部分循环流程以及两段流程等（但均由高压反应部分和低压分馏部分组成，仪表及控制系统基本一致，反应系统压力的自动化控制一直是提高装置自动化的关键因素，也是实现先进过程控制（APC）的重要条件&13'。加氢过程是氢
气作为反应物参与反应的化学反应过程，是一个消耗氢气的过程，如不及时补充，系统压力就会下降。同时加氢反应是强放热反应，如热量不及时排出，势必会加快反应速度从而放出更多的热量，继续下去会造成反应失控、温度骤升，造成催化剂及设备的破坏。因此，反应系统温度和压力是加氢过程中的重要控制参数。
炼油工艺过程中常规氢源（由制氢装置或其他产氢装置供应）的压力只有1.0〜2.0MPa，因此要经过压缩机升压后才能将氢气送入加氢反应系统中，往复式压缩机适用于压缩流量小、压缩比大、压力咼的气体，在咼压和超咼压（35.0MP a）时,—般采用往复式压缩机。其压力控制常规采用压缩机外部旁路的方式来实现调节，这种控制方式适用于任何规格的往复式压缩机*5'。常规往复式新氢压缩
机出入口压力控制关系图如图1所示。
由于这种调节方式是使一部分被压缩的气体经过外部旁路再返回到入口，虽然消耗一部分能量，但操作简单，灵活性大。返回的气体应经过冷凝分去凝液，以防液体带入压缩机和造成入口温度的升高。在加氢工艺过程中这种气体的压缩往往是分段的，所压缩气体的返回也是分段的。由于生产的连续性，工艺过程的前后工序或前后工段的负荷波动，将会影响压缩机的稳定操作。因此，稳定压缩机入口的压力或者稳定各分段压缩入口的压力是压缩机稳定操作的关键。
图1常规往复式新氢压缩机出入口压力控制关系图
1新氢压缩机分程高选（超驰）控制系统简介乳化液泵
中国兵器工业集团盘锦北方沥青股份有限公司 （以下简称北沥公司）新建30万t/a 环烷基馏分油 加氢装置采用壳牌工艺包技术，由国内某知名石化 设计院设计完成，该工艺中设计有2台新氢压缩机
K-1101A/B，设计为一开一备，且均为4级压缩。其
中新氢压缩机K-1101A 设置了无级调节系统，新氢
压缩机K-1101B 每级间设置了级间返回阀，且2台 新氢压缩机出口设置了外部旁路，为充分利用现有 硬件资源，充分发挥DCS 系统自动化控制水平，该
装置分别采用分程高选（超驰）控制方案和高选控制
热力井
方案（无级调节故障时或使用备机时）实现反应系统
压力的稳定控制。
1.1新氢压缩机无级调节系统
新氢压缩机K-1101A 作为常开机，配备了
HydroCOM 的压缩机K-1101A 提供可变气量，可 实现负荷从0%〜100% （本机最低负荷为20%）之 间的无级调节。当负荷＜20%时，新氢压缩机K-
1101A 的HydroCOM 系统以20%负荷维持运行,
多余的气量通过旁通阀自动增加开度来满足整个气 量调节的需要。当负荷〉20%时，旁通阀全关，由
HydroCOM 单独负责负荷的调节。当HydroCOM 出现故障时,HydroCOM 会立即切除，控制器信号 切换给旁通阀自动控制，压缩机恢复到原来的
100%负荷状态，其分程高选（超驰）控制原理如图2
所示。
图2新氢压缩机K-1101A 分程高选（超驰）控制原理图
新氢压缩机K-1101B 作为备用机，采用常规高选 控制（类似于K-1101A 无级调节故障时）方案实现了
反应系统压力与新氢罐入口压力的稳定控制。
1.2新氢压缩机K-1101A 分程高选（超驰）功能模
块
新氢压缩机K-1101A 排气压力PI 控制器控制 信号，既需要用来控制HydroCOM 系统，也需要控
制旁通阀。因此，一级的控制信号要分成2个，一个
控制HydroCOM，另一个控制旁通阀。当压缩机排气压力PI 控制器控制信号高于或 等于HydroCOM 最低负荷值（本机为20%）时，旁
通阀全关（开度为0%），压缩机完全依靠Hydro-
COM 本身调节负荷。
当压缩机排气压力PI 控制器控制信号低于
HydroCOM 所允许的最低负荷值（本机为20%） 时，HydroCOM 保持在最低负荷值运行，低于最低
负荷部分依靠旁通阀自动控制"％〜100%）阀的开 度来保证，在保障设备安全的基础下，满足工艺生产 要求。
分程功能模块将更高的控制信号（更广的控制
范围）用于HydroCOM，低的控制信号用于旁通阀。
其分程控制逻辑与压缩机负荷关系如图3所示。
图3新氢压缩机K-1101A 分程控制逻辑与压缩机负荷关系图
即他駆
ti w 一番敞
2分程高选（超驰）控制原理及逻辑关系
该装置加氢工艺过程中反应消耗掉的氢气由新
网眼袋
氢压缩机提供，反应系统压力控制点（PICA-11102） 设在冷高分，新氢压力控制点（PICA-11903）设置在 新氢罐入口，管网的氢气经过新氢压缩机4级压缩
后，新氢压力由1. 0〜1. 2 MPa，升压至15. 11 MPa ,
以满足反应系统压力的要求。反应系统压力控制器
PICA-11102）新氢罐压力控制器PICA-11093分别
与新氢返回压控阀PV-11903和新氢机K-1101A 无
级调节（PV-9101）形成复杂控制回路。或是反应系 统压力控制器PICA-11102）新氢罐压力控制器PI-
CA-11093与新氢返回压控阀PV-11903形成高选
简单控制回路。其工艺控制图如图4所示。
4反应系统压力与新氢罐入口压力复杂控制
2.1投用新氢机K-1101A无级调节系统
反应系统压力控制器PICA-11102)新氢罐压力控制器PICA-11093分别与新氢返回压控阀PV-11903和新氢机K-1101A无级调节(PV-9101)形成复杂控制回路。
其中反应系统压力控制器PICA-11102与新氢返回压控阀PV-11903和新氢机K-1101A无级调节PV-9101形成分程控制关系。当反应系统压力控制器PICA-11102输出为0%〜80%时，新氢机K-1101A无级调节(PV-9101)开度为100%〜20% (即：系统压力PICA-11102低于设定(SP)，输出减小，使PV-9101增加负荷)；当反应系统压力控制器PICA-11102输出为80%〜100%时，新氢返回压控阀PV-11903开度为0%〜100%，其分程控制关系如图5所示。
其中，新氢罐压力控制器PICA-11093与新氢返回压控阀PV-11903和新氢机K-1101A无级调节形成分程控制。当新氢罐压力控制器PICA-11093输出为0%〜80%时，新氢机K-1101A无级调节(PV-9101)开度为100%〜20%(即：新氢压力PI-CA-11903低于设定(SP)，输出增大，使PV-9101降
PV-9101PV-11903
PICA-1110280%100%
dvd制作
图5PICA-11102与PV-9101和PV-11903
分程控制关系图
低负荷)；当新氢罐压力控制器PICA-11093输出为80%〜100%时，新氢返回压控阀PV-11903开度为0%〜100%，其分程控制关系如图6所示。
PICA-1190380%100%
图6PICA-11903与PV-9101和PV-11903
分程控制关系图
反应系统压力控制器PICA-11102的输出(OP)和新氢罐压力控制器PICA-11093的输出(OP)，经过运算器PY-11903逻辑运算(高选)的输出与新氢返回压控阀PV-11903和新氢机K-1101A 无级调节PV-9101分程(也叫超驰控制)控制回路，其分程高选控制关系如图7所示。
分程控制关系图
当PICA-11903刚刚开始低时，不会立即降低新氢机无级调节(PV-9101)负荷，只有当PICA-11903低于一定值后，PICA-11903的输出超过PICA-11102的输出后，新氢机无级调节(PV-9101)才会开始降负荷直到20%，最后才开始控制阀PV-11903逐渐开大，以满足新氢罐入口压力的最低要求，保证新氢压缩机正常运行。
2.2不投用新氢机K-1101A无级调节系统抢救车
当新氢机K-1101A无级调节系统故障或使用备用新氢机K-1101B时，反应系统压力控制器PICA-11102)新氢罐压力控制器PICA-11093与新氢返回压控阀PV-11903形成高选简单控制回路。当反应系统压力控制器PICA-11102输出为0%〜100%时，新氢返回压控阀PV-11903开度为0%〜100%，其控制关系如图8所示。
当新氢罐压力控制器PICA-11093输出为0%〜100%时，新氢返回压控阀PV-11903开度为0%〜100%，其控制关系如图9所示。
反应系统压力控制器PICA-11102的输出(OP)和新氢罐压力控制器PICA-11093的输出(OP)经过运算器PY-11903逻辑运算后，选取输出(OP)较高的控制信号(也叫高选)作为运算器PY-11903的输出(OP)，运算器PY-11903与新氢返回压控阀PV-11903形成简单控制回路(此时不存在分程控制)，其控制关系如图10所示。
3结语
经过北沥公司新建30万t/a加氢装置近3个月的实际运行，加氢装置反应系统压力和新氢罐压力控制平稳，说明反应系统压力的控制采用分程高选(超驰)控制方案，通过调节新氢返回调节阀和新氢压缩机无级气量调节系统一级控制器的方法是可行的。该控制方案的实施提高了加氢装置的自动化控制水平，推进了北沥公司智能化工厂的建设进程(
参考文献
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蔡云飞，赖红军，张舟.先进控制系统在加氢裂化装置上的应用［J'.石油化工自动化，2008(39):39-42.
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作者简介：侯金宝(1979-)，男，工程师，大学本科，主要从事石油炼制工艺及生产等方面的研究。
收稿日期：20200930
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