Основной задачей контуров регулирования горением реформера является поддержание заданной температуры дымового газа в кроссовере и температуры реформированного газа в коллекторе реформированного газа с подачей воздуха на горение, обеспечивающее соотношение топливный газ- воздух для устойчивого и надежного процесс горения.
Схемы регулирования процессом горения представлены на рисунках 8.7.1. и 8.7.2.
Трансмиттеры температуры ТТ 3206А, ТТ 3206В и ТТ 3206С получают сигналы от термопар, расположенных кроссовере реформера и передают сигналы, пропорциональные измеренной температуры к блоку расчета среднего значения ТУ 3206, как входа Р1, Р2, Р3.
ТУ 3206 рассчитывает среднее значение по сигналам от ТТ 3206А, ТТ 3206В, ТТ 3206С и посылает сигнал к контролеру TIC 3206, как вход PV.
TIC 3206- контроллер температуры в кроссовере, конфигурированный в системе DCS с реверсивным действием, работающий в автоматическом режиме. Задание на температуру в диапазоне 800 -1100 о С устанавливается оператором ЦПУ, как SP. Функция контроллера поддерживать температуру на заданном значении. Выход этого контроллера поступает на вход блока выбора меньшего значения ТУ 3207, как Х2.
ТТ 3207- трансмиттер температуры, получает сигнал от термопары, расположенной в сборном коллекторе реформированного газа и передает сигнал, пропорциональный измеренной температуре к контроллеру TIC 3207, как вход PV.
FY 3206 - измеряет расход природного газа к точке смешивания и через блок задержки FY 3206А, посылает сигнал к TIC 3207, как FF (feed forward).
Коэффициент feed forward составляет 0, 0018.
Это значит, что увеличение расхода природного газа к точке смешивания на 1000 нм3/ч вызовет потребность в тепле, пересчитанную на расход сбросного газа равную 1080 нм3 /ч.
Пример расчета: 0,0018 * 1000 =1,8 %
(60000 * 1,8):100 = 1080 нм3 /ч.,
где 0,0018 - Коэффициент feed forward;
1000 - увеличение расхода природного газа к точке смешивания
60000 - предельное значение шкалы TIC 3207
TIC 3207- контроллер температуры в сборном коллекторе реформированного газа, конфигурированный в системе DCS с реверсивным действием, работающий в автоматическом режиме. Задание на температуру устанавливается оператором ЦПУ в диапазоне 750 - 900 о С, как SP. Функция контроллера поддерживать температуру на заданном значении.Выход этого контроллера поступает на вход блока выбора меньшего значения ТУ 3207, как Х1.
ТУ 3207- блок выбора меньшего значения, работающий в каскадном режиме.
Его функция пропускать меньшее значение из сигналов, поступающих от TIC 3207 и TIC 3206 (защита реформера от перегрева) к расчетному блоку ТУ 3206Н4.
ТУ 3206А - блок расчета теплотворной способности получает сигналы от датчиков потока FY 3305А - расход сбросного газа; FY 3311А - расход реформированного газа; FY 3301А - расход природного газа; как входа Р1; Р2; Р3;
Блок рассчитывает коэффициент отклонения теплотворной способности топливного газа от теплотворной способности сбросного газа и посылает ее значение к блоку расчета расхода топливного газа ТУ 3206Н4.
Формулы расчета газа коэффициента отклонения теплотворной способности топливного газа от теплотворной способности сбросного газа:
PV =12172 /С4;
С4 = (12172 *Р1 + 11144 *Р2 + 35681 *Р3) /(Р1 + Р2 +Р3);
где Р1, Р2, Р3 -выходы с датчиков потока FY 3305А; FY 3311А; FY 3301А
P V- выход с расчетного блока ТУ 3206А.
ТУ 3206Н4 - блок расчета необходимого расхода топливного газа, работающий в каскадном режиме. Блок производит вычисление, путем умножения коэффициента отклонения теплотворной способности топливного газа от теплотворной способности сбросного газа (выход с расчетного блока ТУ 3206А) на потребность в тепле, выраженную в расходе сбросного газа (выход с блока выбора меньшего значения ТУ 3207). Выходы с ТУ 3206Н4 поступают на:
блок расчета отношения воздух - топливный газ ТУ 3206Н1
блок расчета потребности в воздухе НУ 3304Н2 (для плавного регулирования).
НУ 3304Н2 -допускает увеличение расход воздуха на горелки секции радианта не более, чем на 10 % от реально существующего расхода за каждый цикл обработки сигнала.
FY 3303 - блок компенсации расхода воздуха по давлению и температуре.
Блок получает сигналы от датчиков температуры (ТI 3303), давления (РТ 3306) и расхода воздуха (FT 3303) на горелки секции радианта, как Р1, Р2, Р3 и приводит расход воздуха к нормальным условиям. Выходы с блока поступают на:
блок расчета соотношения воздух - топливный газ ТУ 3206Н1
расчетный блок ТУ 3206Н3
контроллер расхода воздуха на горение FIC 3303
ТУ 3206Н1 - блок расчета соотношения воздух -топливный газ работает в каскадном режиме. Он получает сигнал о необходимой потребности тепла с ТУ 3206Н4 и реальном расходе воздуха с FУ 3303, как входные сигналы Х1, Х2, и вычисляет соотношение воздух- топливный газ по следующей формуле Х1/Х2. Сигнал с ТУ 3206Н1 поступает на блок выбора большего значения ТУ 3206Н2.
ТУ 3206Н2 - блок выбора большего значения работает в каскадном режиме.
Он получает входные сигналы с блока расчета соотношения воздух -топливный газ ТУ 3206Н1 и с блока выбора меньшего НУ 3304 Н3. Блок не допускает увеличение расхода топливного газа до увеличения расхода воздуха. После увеличения расхода воздуха и достижения заданного соотношения воздух -топливный газ, сигнал с ТУ 3206Н1 будет пропущен ТУ 3206Н2 на вход ТУ 3206Н3.
ТУ 3206Н3 - расчетный блок, работающий в каскадном режиме. Он получает сигналы от FY 3303 (компенсированный поток воздуха), как вход Х1 и от блока выбора большего значения ТУ 3206Н2, как вход Х2 и рассчитывает расход топливного газа путем деления фактического расхода на соотношение воздух - топливный газ. Выход с этого блока (Х 1) равен выходу с TY 3206Н4 (Х 1), то есть блоки TY 3206Н1 и TY 3206Н2 участвуют в регулировке процесса горения, с целью обеспечения постоянного избытка воздуха на горелки. Сигналы с выхода ТУ 3206Н3 поступают на расчетные блоки FY 3311В (блок расчета потребности в реформированном газе на горелки) и на FY 3305 Н1 (блок в контуре управления потоком сбросного газа на горелки).
FY 3305А - блок компенсации расхода сбросного газа по давлению и температуре. Блок получает сигналы от датчиков температуры (ТI 3305), давления (РТ 3301) и расхода (FT 3305) сбросного газа на горелки секции радианта, как Р1, Р2, Р3 и приводит расход сбросного газа к нормальным условиям. Выход с блока поступает на блок расчета потребности в реформированном газе на горелки FY 3311В, как Х1.
FY 3311В - блок расчета потребности в реформированном газе на горелки секции радианта, работающий в каскадном режиме. Блок получает сигналы от FY 3305А (Х1) и от ТУ 3206Н3 (Х 2) и производит расчет потребности в реформированном газе на горелки по следующей формуле (Х1 - Х2). Сигналы с выхода FY 3311В поступают на расчетные блоки FY 3301В (блок расчета потребности природного газа на горелки) и на FIC 3311Н1 (блок в контуре управления потоком реформированного газа на горелки).
FY 3311А - блок компенсации расхода реформированного газа по давлению. Блок получает сигналы от датчиков давления (РТ 3301) и расхода (FT 3311) реформированного газа на горелки секции радианта, как Р1, Р2 и приводит расход реформированного газа к нормальным условиям. Выход с блока поступает на блок расчета потребности в природном газе на горелки FY 3301В, как Х 2.
FY 3301В - блок расчета потребности в природном газе на горелки секции радианта, работающий в каскадном режиме. Блок получает сигналы от FY 3311В (Х1) и от FY 3311А (Х 2) и производит расчет потребности в природном газе на горелки по следующей формуле (Х1-Х2). Сигналы с выхода FY 3301В поступает на контроллер регулирования расходом природного газа на горелки секции радианта FIC 3301, как SP. FY 3301А - блок компенсации расхода природного газа по давлению и температуре. Блок получает сигналы от датчиков давления (РТ 3301), температуры (TI 301) и расхода (FT 3301) природного газа на горелки секции радианта, как Р1, Р2, Р3 и приводит расход природного газа к нормальным условиям. Выход с блока поступает на контроллер регулирования расходом природного газа на горелки секции радианта FIC 3301, как PV
FIC 3301- контроллер регулирования расходом природного газа на горелки секции радианта, конфигурированный в системе DCS c реверсивным контрольным действием, работающий в каскадном режиме. Выход с контроллера поступает на блок выбора большего значения РУ 3301А, как Х 1.
РIC 3301- контроллер регулирования давлением природного газа на горелки секции радианта, конфигурированный в системе DCS c реверсивным контрольным действием, работающий в автоматическом режиме. Выход с контроллера поступает на блок выбора большего значения РУ 3301А, как Х 2. РV для этого контроллера является выход с трансмиттера давления РТ 3301.
РУ 3301А - блок выбора большего значения, работающий в каскадном режиме.
Его функция выбирать больший сигнал из идущих от РIC 3301 и FIC 3301 и посылать выбранный сигнал к блокам разбивки диапазона РУ 3301А, РУ 3301 В и РУ 3301Н1.
Блоки разбивки диапазона РУ 3301А, РУ 3301 В и РУ 3301Н1 работают следующим образом:
Природный газ подается к горелкам секции радианта через два параллельно установленных клапана: PV 3301В и PV 3301А с маленькой и большой пропускной способностью. Работа этих клапанов осуществляется в зависимости от выходного сигнала блока выбора большего значения РУ 3301А, проходящего через блоки разбивки диапазона РУ 3301А, РУ 3301 В и РУ 3301Н1. При низких расходах природного газа (выход с РУ 3301А до 7%) клапан PV 3301В будет открываться от 0 % до 50 %,поддерживая, заданный расход или давление. После увеличения выхода с РУ 3301А выше 7, начнет открываться клапан PV 3301А. В случае увеличения или уменьшения потребности в природном газе в течении стабильной работы реформера сначала произойдет срабатывание PV 3301В, который изменит количество газа на горелки, а затем произойдет изменение положения клапана PV 3301В и клапан PV 3301А займет исходное положение (50 %).
НУ 3304А - блок расчета необходимого стехиометрического количества воздуха на горение, получает сигналы от датчиков потока FY 3305А - расход сбросного газа; FY 3311А - расход реформированного газа; FY 3301А - расход природного газа; как входа Р1; Р2; Р 3; и посылает сигналы,
как С4- блок расчета потребности в воздухе НУ 3304Н2 (для плавного регулирования) как PV- на контроллер соотношений HIC 3304.
Блок НУ 3304А рассчитывает сигналы С 4 и PV по следующим формулам:
PV =(2,86 * Р1 +2,44 * Р2 + 10 * Р3) / C4;
С4 = Р1 + Р2 + Р3;
АIC 3201А - контроллер поддержания кислорода в дымовом газе работающий в автоматическом режиме. РV для этого контроллера является сигнал идущий от трансмиттера анализатора кислорода АТ 3201А. SP в пределах от 0 до 5 % устанавливается оператором ЦПУ.
Выход с АIC 3201А поступает на контроллер соотношений HIC 3304.
HIC 3304- контроллер соотношений воздух - топливный газ, работающий в каскадном режиме, служит для поддержания заданного избытка воздуха. Контроллер рассчитывает необходимый избыток воздуха по формуле SP *Х2, где SP сигнал с выхода AIC 3201 А - заданный избыток воздуха, а Х2 сигнал с НУ 3304А - количество воздуха необходимое для обеспечения стехиометрического соотношения воздух -топливный газ.Выходы с этого датчика поступают на блок временной задержки НУ 3304 Н1, на блок выбора меньшего значения НУ 3304 Н3 и на расчетный блок НУ 3304 Н4.
Блок временной задержки НУ 3304 Н1 и блок выбора меньшего значения НУ 3304 Н3 служат для предотвращения увеличения расхода топливного газа до увеличения расхода воздуха. При обнаружении избытка воздуха, выход с HIC 3304 уменьшается. НУ 3304 Н3 пропускает меньший сигнал про направлению к ТУ 3206Н3, разрешая увеличить расход топливного газа на горелки (если этого требует температура в реформере) и одновременно подает сигнал на уменьшение количества воздуха. При обнаружении недостатка воздуха, выход с HIC 3304 увеличивается.
Блок временной задержки НУ 3304 Н1 позволяет увеличенному сигналу пройти на ТУ 3206 Н2 только через 1 минуту, в то время как увеличение выхода с HIC 3304 дает команду на увеличение расхода воздуха немедленно.
НУ 3304Н4- расчетный блок, работающий в каскадном режиме. Блок рассчитывает необходимое количество воздуха по формуле Х1*Х2, где Х1 -сигнал с HIC 3304, Х2 - сигнал с НУ 3304 Н2.Результат расчета поступает на контроллер FIC 3303.
FIC 3303 - контроллер регулирования расходом воздуха на горелки секции радианта, конфигурированный в системе DCS c реверсивным контрольным действием, работающий в каскадном режиме. Выход с контроллера поступает на блок выбора большего значения РУ 3306, как Х 1.
РIC 3306- контроллер регулирования давлением воздуха на горелки секции радианта, конфигурированный в системе DCS c реверсивным контрольным действием, работающий в автоматическом режиме. PV для этого контроллера является выход с трансмиттера давления воздуха РТ 3306. SP - устанавливает оператор ЦПУ. Выход с контроллера поступает на блок выбора большего значения РУ 3306, как Х 2.
РУ 3306 - блок выбора большего значения, работающий в каскадном режиме.
Его функция выбирать больший сигнал из идущих от РIC 3303 и FIC 3303 и посылать выбранный сигнал к блокам разбивки диапазона TY 3214 и FY 3303Н1.
ТIC 3214 -контроллер регулирования температурой воздуха на горелки секции радианта, конфигурированный в системе DCS c прямым контрольным действием, работающий в автоматическом режиме. PV для этого контроллера является выход с блока выбора нижней температуры воздуха на горелки. SP - устанавливает оператор ЦПУ
Выходы с контроллера поступают на блоки разбивки диапазона TY 3214 и FY 3303 Н1, как Р2.
Блок разбивки диапазона TY 3214 получает сигналы от блока выбора большего РУ 3306, как Р1 и от контроллера ТIC 3214, как Р2. Блок производит расчет по формуле
CV =P1/10 * SQRT(100-P2) и посылает результат расчета на вход контроллера HIC 3214
Блок разбивки диапазона FY 3303H1 получает сигналы от блока выбора большего РУ 3306, как Р1 и от контроллера ТIC 3214, как Р2. Блок производит расчет по формуле CV =P1/10*SQRT(P2) и посылает результат расчета на вход контроллера HIC 3303.
HIC 3303 и HIC 3214 контроллеры для преобразования электрического сигнала в пневматический, работающие в каскадном режиме. Выходы с этих контроллеров поступают на клапана TV 3214 и FV3303 поддерживая температуру, расход или давление воздуха на горение на заданном уровне.
FIC 3305А - контроллер регулирования расхода сбросного газа на горелки секции радианта, конфигурированный в системе DCS c реверсивным контрольным действием, работающий в каскадном режиме. Он получает сигнал от блока привода расхода сбросного газа к горелкам секции радианта, как PV, и от расчетного блока FY 3305Н1, как SР. Сигнал с выхода FIC 3305А поступает на блок выбора меньшего значения FY 3305.
Расчетный блок FY 3305Н1 работает в каскадном режиме. Он получает сигнал от расчетного блока потребности в тепле ТУ 3206Н3, как Х1, и от расчетного блока поправки индекса Вобба АУ 3301, как Х2. Блок пересчитывает потребность в тепле от сбросного с учетом поправки индекса Вобба по формуле: Х1*Х2. Выход с FY 3305Н1 поступает на вход контроллера FIC 3305А, как SР.
Расчетный блок поправки индекса Вобба АУ 3301 рассчитывает отклонение расчетной теплотворной способности от реальной по формуле PV = 19456 /Р1, где Р1 - сигнал поступающий от датчика индекса Вобба AI 3301. Сигнал с АУ 3301 поступает на вход FY 3305Н1, как Х2.
Блок выбора меньшего значения FY 3305 работает в каскадном режиме.
Его функция пропускать меньшее значение из сигналов, поступающих от РIC 3307А и FIC 3305 на управление клапаном подачи сбросного газа на горелки FV 3305.
РIC 3307А - контроллер регулирования давления в коллекторе сбросного газа, конфигурированный в системе DCS c прямым контрольным действием, работающий в автоматическом режиме. Он получает сигнал от трансмиттера давления в коллекторе сбросного газа, как PV. SP - устанавливает оператор ЦПУ.Сигнал с выхода РIC 3307А поступает на блок выбора меньшего значения FY 3305.
РIC 3307А- контроллер регулирования давления в коллекторе сбросного газа, конфигурированный в системе DCS c прямым контрольным действием, работающий в каскадном режиме. Он получает сигнал от трансмиттера давления в коллекторе сбросного газа, как PV. SP для этого контроллера является задание на 0,5 больше устанавливаемого оператором ЦПУ для РIC 3307А. Сигнал с выхода РIC 3307 поступает на управление клапаном сброса на свечу РV 3307.
FIC 3311 - контроллер регулирования расхода реформированного газа на горелки секции радианта, конфигурированный в системе DCS c реверсивным контрольным действием, работающий в каскадном режиме. Он получает сигнал от блока привода к нормальным условиям расхода реформированного газа к горелкам секции радианта, как PV, и от контроллера FIC 3311Н1, как SР. Сигнал с выхода FIC 3311 поступает на блок выбора меньшего значения FY 3311Н1.
РIC 3504- контроллер регулирования давления реформированного газа после башни охлаждения реформера, конфигурированный в системе DCS c прямым контрольным действием, работающий в каскадном режиме. Он получает сигнал от трансмиттера давления РТ 3504, как PV. SP - устанавливает оператор ЦПУ. Сигнал с выхода РIC 3504 поступает на блоки разбивки диапазона РY 3504А, РY 3504В, РY 3504D, как SР.
Блок разбивки диапазона РY 3504А работает в каскадном режиме. Он получает сигнал с выхода РIC 3504, как SP и рассчитывает выходной сигнал, по следующей формуле: CV = SP * 1,667. Это значит, что при получении сигнала от РIC3504 от 0 до 60%, выход с РY 3504А будет пересчитан от 0 до 100%. Сигнал с выхода РY 3504А поступает на управление клапаном подачи реформированного газа в контур восстановления PV 3504 (через переключатель HIC 3504, работающий в каскадном режиме)
Блок разбивки диапазона РY 3504В работает в каскадном режиме. Он получает сигнал с выхода РIC 3504, как PV и рассчитывает выходной сигнал, по следующей формуле: CV = (SP - 70) * 0,3. Это значит, что при получении сигнала от РIC 3504 от 70 до 100%, выход с РY 3504В будет пересчитан от 0 до 100 %. Сигнал с выхода РY 3504В поступает на блок выбора большего значения HIC 3507.
Блок разбивки диапазона РY 3504D работает в каскадном режиме. Он получает сигнал с выхода РIC 3504, как PV и рассчитывает выходной сигнал, по следующей формуле: CV = (SP -60) * 0,3. Это значит, что при получении сигнала от РIC 3504 от 60 до 70 %, выход с РY 3504В будет пересчитан от 0 до 100 %. Сигнал с выхода РY 3504D поступает на блок выбора большего значения FY 3311H1.
РIC 3501- контроллер регулирования давления реформированного газа после башни охлаждения реформера, конфигурированный в системе DCS c прямым контрольным действием, работающий в каскадном режиме. Он получает сигнал от трансмиттера давления РТ 3501, как PV. SP для этого контроллера является задание на 0,2 больше, устанавливаемого оператором ЦПУ для РIC 3504. Сигнал с выхода РIC 3501 поступает на блок выбора большего значения HIC 3507.
HIC 3507- блок выбора большего значения, работающий в каскадном режиме.
Его функция выбирать больший сигнал из идущих от РIC 3501 и PY 3504B и посылать выбранный сигнал на управление клапаном сброса реформированного газа на свечу PV 3501.
FY 3311Н1- блок выбора большего значения, работающий в каскадном режиме.
Его функция выбирать больший сигнал из идущих от PY 3504D и FIC 3311, и посылать выбранный сигнал на управление клапаном подачи реформированного газа на горелки секции радианта.
Примечание: контур управления циркуляцией азота через реформер, включающий в себя FT 4330, PI 4330, FY 4330 и FIC 4330 в настоящее время не используется и поэтому не описывается.