新的测控技术势在必行

德国最大炼油厂的停工成本很高,并且需要反复进行TÜV检查

文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:45 发布时间:2019-09-02
卡尔斯鲁厄的奥伯海因矿物油炼油厂(MIRO)每3年停车一次,停车期间需要对其中的一个生产线进行约5周的定期大检查,这期间还要进行重要装置的改造,而这些都不能在工厂的运营期间完成。在MIRO炼油厂的停车过程中,仍有许多装置要保持原有的生产状态。
新的测控技术势在必行

要在5个星期的内实现主要装置的改造不是一件轻松的事,需要参与装置变更的公司在实施阶段中进行可靠的规划设计、充足的准备以及具备高度的灵活性。焦炭桶的交换就是一个很好的例子。

卡尔斯鲁厄

在奥伯海因矿物油精炼厂的焦化装置中,原油蒸馏产生的重质残留物被进一步加工裂解,在得到汽油和柴油等较轻质的产品的同时,该过程也产生了焦炭副产物。进行这些过程的焦炭桶高度超过30 m,已经使用了35年,并且承受了相当大的负荷。在生产过程中每隔16 h,其中一个特殊的钢罐就被加热至490℃,然后再进行冷却,极大的温度差对材料有很高的要求。炼油厂为了确保可靠生产,必须在2018年初就将焦炭桶更换完毕。为此,炼油厂使用了定期TÜV检查来规划停车方案。

机械交换的巨大挑战

焦炭桶的机械交换是一个巨大的挑战。首先需要通过莱茵河上靠近工厂的一部分船舶运输,用专业的起重机将400 t的钢气瓶运至焦化厂的钢框架内,并用螺栓和螺母固定。接着是电气连接和安装MCR技术(测量、控制和调节技术,见图2)的使用,这项艰巨的任务由罗斯博格公司的专家进行设计执行。作为项目的一部分,当地员工可以确保工厂MCR技术的可靠运行,同时也确保了复杂的新装置的建造或升级。

图1 焦炭塔的机械交换是一项具有挑战性的任务
图1 焦炭塔的机械交换是一项具有挑战性的任务

负责此项目管理的罗斯博格公司过程自动化的首席工程师Adnan Basic解释道:“在现有工厂中进行如此复杂地变更绝非易事,我们升级的安全控制非常复杂,其中包括许多互锁组件,而且大部分工作必须在有限时间内完成。在这6个星期中,我们只有大约2个星期的时间进行装置的电气连接和安装,因为我们必须等待组装完毕,才能进行测试现场设备、仪表和控制技术的相互作用。”

“机械转换的工作大多在有限的时间内进行。” ——Adnan Basic,罗斯博格工艺自动化首席工程师
“机械转换的工作大多在有限的时间内进行。”——Adnan Basic,罗斯博格工艺自动化首席工程师

完备的项目设计

该综合项目的设计在2016年项目建立后立即开始,紧接着是拆除过程的设计以及新装置的安装。MIRO多年来一直使用罗斯博格公司的I&C-CAE系统Prodok,技术供应商能够使用自己的内部工具进行电气和MCR设计,从而实现基于统一工厂新规则的综合设计,其中包括基础和功能设计以及执行和装配设计。此外,该工具还支持包括更改和补充设计,以及装置现场技术支持。这些良好的设计和广泛的文档为实际的转换打好了基础。当然,所有的东西都已事先准备好,极短的时间窗口实际上只需要进行必要的现场测量。

升级的安全控制

图2 对电气连接和MCR技术的要求极高
图2 对电气连接和MCR技术的要求极高

硬件的妥善设计和安装并不是升级的全部内容,为了使硬件在运行期间能满足需要,精准的控制技术也非常重要。在焦化器转换过程中,工厂操作员将对过程优化进行程序上的改变,这就需要一个带有I/O插槽的附加控制柜。因此,现有的安全控制必须适应新的要求。负责这项改编的罗斯博格公司过程自动化工程师Sascha Wippert说:“2012年,我们在HIMA安全控制器的帮助下实施了一个联锁系统,也就是所用配件的锁定和释放,现在我们需要使该控制系统适应新的工艺和配件”。

“我们的任务也包括根据需求调整新的工艺和配件。” ——Sascha Wippert,罗斯博格公司工艺自动化工程师
“我们的任务也包括根据需求调整新的工艺和配件。”——Sascha Wippert,罗斯博格公司工艺自动化工程师

模拟化的成功

由于控制软件的调试只能在新的焦化器中进行,并在完成所有电缆和配件安装后才能启动,因此运行时间极短。为确保一切顺利进行,罗斯博格用软件进行了多次模拟测试。实施现场仿真是一项巨大的工程,“在设计阶段确定了所有程序调整要求后,我们收到了控制软件的逻辑规则,并且较早地开始开发。因此在2017年10月,我们已经准备好在新的软件中进行大范围的模拟测试了。”Wippert回忆道。

在为期7天的工厂模拟功能测试中,自动化专家和工厂操作员一起检查了装置对各种输入参数的反应,并根据测试结果对控制软件进行相应的调整,以便提前避免实际调试中的许多问题。在转换过程中,软件开发人员也必须灵活应对各种问题”。Wippert说道:“由于许多流程是重新开发的,因此调试工作也充满挑战。在过去的10天里,我们全天地提供技术支持,并根据需要对软件进行调整。在调试的过程中,序列发生器并没有发生根本变化,我们主要重新调整了各个过程的参数。”

图3 现场的模拟以便能够事先对软件进行大范围的测试并提前培训系统操作员
图3 现场的模拟以便能够事先对软件进行大范围的测试并提前培训系统操作员

一箭双雕的模拟程序

精心开发的模拟程序不仅能保证调试过程的顺利进行,还能为安全运行保驾护航。员工可以通过该模拟程序进行培训,最后一次现场测量和调试工作的顺利进行与良好的设计和模拟工作息息相关。
在工厂工作的罗斯博格员工们非常熟悉工厂及装置的工作流程。当他们不能单独处理一些复杂的项目时,他们能够寻求其他人的帮助。模拟程序可以组建一个符合相应项目的资深团队,其中包括自动化工程师(基础设计)、详细设计人员、软件控制工程师(西门子、HIMA)以及初级工程师等作为测试活动的技术支持。

I&C-CAE系统产品

只有在设计阶段的数据也可用于运行、维护和现代化时,现代工艺装置才能有效地运行。系统现实和竣工文档必须保持一致,只有当所有的数据都一致时,才能避免代价高昂的重新输入和不必要的工程设计工作,这就是I&C-CAE系统ProDOK的亮点所在。它确保了工厂按照统一的规则进行综合设计,所有的数据都在同一个系统中收集和交换,因此不会再有数据传输错误的情况发生。

在系统的完整生命周期内,I&C-CAE系统还可以实现包括新装置的设计、变更和额外设计的基础设计、功能设计、执行操作和装配以及运维支持等。凭借其连续一致的文档,ProDOK可确保系统实际情况始终反映在文档中,这一结果显著地改善了工程质量和效率,节省了大量的时间和成本。投资安全性源于工程行业中系统的广泛使用,以及使用最先进的软件技术。

Rösberg工程公司

罗斯博格工程有限公司,于1962年创立于德国卡尔斯鲁市,近100名员工分别工作在德国和中国的5个分部,致力于提供量身定制的自动化解决方案。罗斯博格公司是一家国际的自动化工程公司和软件解决方案开发商。其范围包括工艺和生产工厂自动化的基础和详细设计,以及分布式控制系统的配置、交付和调试。罗斯博格在实施安全相关控制方面也拥有丰富的项目设计和用户体验,并且是功能安全方面的专家。在信息技术领域,罗斯博格公司提供针对部门的软件解决方案。罗斯博格公司凭借I&C-CAE系统ProDOK NG.在国际上拥有20多年的辉煌业绩。用工厂解决方案ProDOK NG、数字化工厂文档系统LiveDOK NG(包括LiveDOK.mobile应用程序)和工厂辅助管理器(PAM),从工厂设计、构建、调试到现代化,扩建和退役覆盖整个工厂生命周期。