专利名称：一种放空火炬自动点火控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油气放空处理技术领域，特别涉及一种放空火炬自动点火控制系 统。
背景技术：
目前在油气生产及处理装置中，天然气放空火炬点火系统广泛采用的是人工手动 点火、手动电子打火或半自动点火方式进行。随着企业节能减排工作的逐步推进，天然气等 能源气体在许多油气生产及处理企业逐渐已实现零排放，为满足生产系统压力波动或紧急 情况下的应急放空需要，仍需要及时安全排放天然气以保证生产安全，在这种情况下人工 手动点火或手动电子打火等放空点火方式就存在打火不及时、未燃烧的可燃气体四处飘散 污染大气增加周围安全风险以及增加操作人员劳动强度等操作缺陷，不利安全生产及安全 管理。此外，随着科学技术的发展，放空火炬自动点火系统应用到炼化企业、油气生产及 处理企业越来越广泛。如1.《石油机械期刊》发表的《轻烃站放空火炬自动点火系统》，作者杨振武、赵伟、 赵崇镇，时间2006年第34卷第8期71页；此文介绍了一种放空火炬自动点火控制系统， 该系统采用PLC作为核心控制部件，具有无触点控制、自动点火和手动点火、熄火及熄火保 护、火焰信号处理和报警功能，其工艺流程如图1所示；2.《石油化工自动化》发表的《自动点火系统在火炬气回收装置中的应用》作者 王宇，时间2005年第4期92页；此文也是介绍了一种火炬自动点火控制系统，其工艺流程 如图2所示。上述两种自动点火系统均设计有独立的自动点火控制装置(点火控制装置、自动 点火程控仪和远程控制柜)，通过与DCS集散控制系统通信完成整个自动点火过程。整个控 制过程联系紧密，逻辑性强，独立操作性较强，但存在装置复杂，不易维护，建设成本高，不 能顺应产能改扩建的扩展以及改变点火条件时修改相关参数等不足。
实用新型内容为了解决现有放空火炬自动点火系统结构复杂，不易维护，建设成本高等问题，本 实用新型提出了一种放空火炬自动点火控制系统，包括站内放空管线、放空调节阀、DCS集 散控制系统、燃料气电磁阀、高压电子点火探针、燃料气管线、放空火炬管线和自动点火监 控画面；所述站内放空管线通过放空调节阀与放空火炬管线连接；所述燃料气管线通过燃 料气电磁阀与放空调节阀后的站内放空管线连接，并延伸至所述放空火炬管线的顶部；所 述DCS集散控制系统分别与放空调节阀、燃料气电磁阀、高压电子点火探针、自动点火监控 画面及生产装置的各个部分电连接。所述自动点火监控画面包括联锁/解除开关控制按钮画面，用于通过鼠标点击选 择启动自动点火或解除自动点火。[0009]所述燃料气电磁阀和高压电子点火探针的开关回路分别通过开关量输出卡件与 所述DCS集散控制系统电连接。所述开关量输出卡件用于输出开关量信号及对所对应的按钮进行打开或闭合操 作。所述燃料气电磁阀和高压电子点火探针的开关状态回路分别通过开关量输入卡 件与所述DCS集散控制系统电连接。所述开关量输入卡件用于收集所对应回路的打开或闭合状态信号。所述高压电子点火探针与燃料气管线组合为一整体，或所述高压电子点火探针为 所述燃料气管线或放空火炬管线的附件。本实用新型通过DCS集散控制系统强大的编辑控制功能代替现有独立的PLC、自 动点火程控仪、或远程控制柜，实现放空火炬点火条件自我判断自动控制功能，改变以往由 人工判断放空火炬点火条件进行手动点火操作的操作习惯，降低操作人员误操作风险，熄 灭“常明灯”，达到节能减排效果；另外，在监控系统中，将现场自动点火工艺流程及动作状 态反应到监控画面，便于操作和观察。
图1是现有技术轻烃站放空火炬自动点火系统工艺流程图；图2是现有技术自动点火系统在火炬气回收装置中的应用的工艺流程图；图3是现有技术手动点火装置结构示意图；图4是本实用新型实施例放空火炬自动点火控制系统结构示意图；图5是本实用新型实施例放空火炬自动点火控制系统硬件连接原理示意图；图6是本实用新型实施例放空火炬自动点火控制系统监控画面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型技术方案作进一步描述。图3示出了现有手动点火装置结构示意图，其工作流程描述如下当操作人员在 工艺监控系统中发现或生产需要放空调节阀2打开时，并确认开度较大，符合天然气放空 条件时，进入操作室对手动点火装置手动点火操作面板进行手动点火操作，手动打开燃料 气电磁阀开关打开燃料气电磁阀4，观察电磁阀4开关状态信号灯，确认打开电磁阀4后，按 下高压电子点火探针按钮打开高压电子点火探针5，点燃点火燃料气管线6中的天然气，同 时引燃放空火炬管线7 ；完成手动点火面板点火操作后，操作人员到现场观察放空火炬是 否成功点燃，若确认放空火炬成功点燃，则进行关闭点火燃料气管线火焰操作，步骤为按下 燃料气电磁阀开关关闭燃料气电磁阀4，观察电磁阀4开关状态信号灯，确认电磁阀4关闭 后，即完成天然气放空火炬手动点火操作。现有手动点火装置手动点火操作面板上的回路 信号为开或关信号量，本实用新型是在原手动点火操作面板功能的基础上，将原手动点火 装置各控制回路点、状态点的线缆接入DCS集散控制系统硬件端进行信号采集，对其接入 信号按照DCS使用规则进行组织设计，根据预设定油气处理系统放空调节阀开度值与放空 火炬自动点火系统的联锁动作，实现DCS集散控制系统代替手动操作完成放空火炬自动点 火功能。[0023]参见图4，本实用新型实施例提供了一种放空火炬自动点火控制系统，该系统包括 站内放空管线1、放空调节阀2、DCS集散控制系统3、燃料气电磁阀4、高压电子点火探针5、 燃料气管线6、放空火炬管线7和自动点火监控画面8 ；站内放空管线1通过放空调节阀2 与放空火炬管线7连接；燃料气管线6通过燃料气电磁阀4与放空调节阀2后的站内放空 管线1连接，并延伸至放空火炬管线7的顶部；DCS集散控制系统3分别与放空调节阀2、 燃料气电磁阀4、高压电子点火探针5、自动点火监控画面8及生产装置的各个部分电连接。 其中，高压电子点火探针5与燃料气管线6可以组合为一整体，也可以将高压电子点火探针 5作为燃料气管线6或放空火炬管线7的附件。在具体实施中，本实施例提供的系统主要由硬件连接和软件设计两部分组成1、硬件连接现有手动点火装置主要有以下信号点燃料气电磁阀开关回路、高压电子点火探 针点火开关回路、电磁阀状态回路、点火开关状态回路。本实施例可以采用4对线缆直接并 联接到点火操作面板开关按钮的两端，将接到点火操作面板操作及状态信号点的线缆接入 集散控制系统硬件端进行信号采集，各信号接入规则如图5所示，其中DO卡件为开关量输 出卡件，用来输出开关量信号及对所对应的按钮进行打开或闭合操作，DI卡件为开关量输 入卡件，用来收集所对应回路的打开或闭合状态信号，以上信号的采集接入DCS相应卡件， 信号反馈及发出均经过DCS组织设计按照手动点火操作实施。高压电子点火探针5的触发 信号为脉冲信号。自动点火触发条件为放空调节阀2的开度，具体可以根据工艺要求设定， 本实施例为放空调节阀2的开度> 2%，即当放空调节阀2的开度大于2%时，放空火炬自 动点火。2、软件设计硬件部分完成连接后，则需要通过程序软件设计实现控制过程及完成放空火炬自 动点火操作，并将整个流程状态显示到DCS主控室监控系统。通过将原手动点火装置各部分信号点接入后，利用DCS集散控制系统工程控制语 言对接入的各种信号进行组织设计，程序内容首先确定自动点火动作触发条件为放空调 节阀2的开度达到预设值，并周期自检点火触发条件；添加自动点火系统联锁开关，用来选 择投用或不投用自动点火系统；在联锁开关投用的情况下，程序自检到放空火炬自动点火 满足触发条件时，DO卡件发出信号到手动控制面板上的燃料气电磁阀开关回路，给燃料气 电磁阀4 一个“闭合”命令的信号打开电磁阀，电磁阀成功开启后将状态信号返回到DI卡 件进行收集，并通知DCS集散控制系统；之后，程序判断电磁阀成功开启状态信号返回后， DO卡件发出信号到手动控制面板上的高压电子探针按钮回路，给点火按钮一个“闭合”命令 的脉冲信号进行点火动作，并持续一段时间，待点火动作完成后，DO卡件再次发出信号到手 动控制面板上的燃料气电磁阀开关回路，给燃料气电磁阀一个“打开”命令的信号关闭电磁 阀，同时将关闭电磁阀状态信号返回到DCS集散控制系统，一次自动点火动作完成，程序自 检下一周期的点火条件。本实施例放空火炬自动点火控制系统的工作流程是当放空调节阀2的开度满足 自动点火系统的设定值后，将点火条件信号传输到DCS集散控制系统，经过判断及时间延 迟对电磁阀4进行打开动作，再经过时间延迟及通过DCS集散控制系统发送脉冲信号给高 压电子打火探针5进行点火动作点燃点火燃料气管线6中的天然气，并持续30秒，同时点燃的燃料气管线火焰引燃放空火炬主管线7 ；当程序时钟从条件满足开始计时满6分钟后， 关闭电磁阀4，即关闭点火燃料气管线6上的火焰，完成一次放空火炬自动点火动作，DCS集 散控制系统自动点火部分继续对放空调节阀2的开度进行巡检，等待下次的条件触发。在实际应用中，放空火炬自动点火的触发条件不仅仅限于本实施例放空调节阀的 开度，此外还可以根据工艺环境及设备条件选择其他自动点火触发条件，例如天然气压力 信号、流量信号、天然气泄漏、火灾报警信号、相关工艺设备停车等造成放空火炬管线天然 气大量排放的条件。利用这些信号作为放空火炬自动点火触发条件，也可以实现与本实施 例相同的放空火炬自动点火系统，其实现原理都是将触发条件的状态信号和控制信号接入 DCS集散控制系统，实现放空火炬自动点火的DCS集中控制。下面通过一个具体的实例，来进一步阐述本实施例放空火炬自动点火控制系统的 工作流程首先设定点火条件，放空调节阀2的开度> 2%，当生产系统压力波动导致放空 调节阀2的开度> 2%时，延迟2分钟后，电磁阀4打开，并开始计时，计时6分钟；电磁阀 “开”状态信号反馈到DCS控制系统，延迟5秒后，持续发送脉冲信号30秒给高压电子点火 探针5，进行点火动作，点燃燃料气，同时引燃放空火炬主管线；计时到6分钟后，电磁阀4 关，并将“关”信号反馈给DCS控制系统，完成一次自动点火过程。DCS集散控制系统开始监 测下一次点火条件的状态情况，判断是否满足设定的点火条件。为了能够实时监视放空火炬自动点火系统的运行状态，本实用新型实施例在DCS 主控室的监控画面中增加了自动点火监控画面8，该画面包括有联锁/解除开关控制按钮 画面，用于通过鼠标点击选择启动自动点火或解除自动点火，如图6所示在使用过程中， 采用自动点火系统时，需要先用鼠标点击联锁/解除开关控制按钮画面，以启动自动点火 系统；当放空调节阀的开度动态显示值达到开度设定值，满足自动点火条件时，电磁阀状态 变为绿色显示打开状态，同时手动点火状态变为绿色表示高压电子点火探针进行了动作， 延迟时间到后，电磁阀状态变为红色表示电磁阀关闭，一次自动点火动作完成，系统进入巡 检，等待下次条件满足后的触发。另外，本实施例还可以通过DCS远程监控系统实现放空火炬自动点火的手动点火 操作当自动点火监控画面中的联锁/解除开关控制按钮画面处于解除状态时，直接用鼠 标点击自动点火监控画面中的手动点火按钮即可，确认远程手动点火成功后，再点击自动 点火监控画面中的手动关火按钮，此时关闭的是燃料气管线火焰的火焰，而不是放空火炬 火焰。在制作放空火炬自动点火控制系统过程中，保留了原手动点火控制面板的功能，即在 操作现场点火控制面板上进行点火动作时不受自动点火系统影响，完全独立，但控制面板 的操作影响自动点火系统的动作完成。本实用新型实施例提供的放空火炬自动点火控制系统具有如下优点1、实现了放空火炬点火的自动控制功能，改变了以往由人工判断放空火炬点火条 件进行手动点火操作的操作习惯，实现了放空火炬点火条件自我判断、自动控制功能，降低 了操作人员误操作风险，熄灭“常明灯”，达到节能减排效果；2、改变了以往点常明灯的做法，实现了真正意义的天然气零排放，消除了由于天 然气扩散带来的火灾爆炸等重大安全隐患，降低了员工劳动强度；3、由于采用成熟的DCS集散控制系统控制功能，使整个点火系统的结构简单、易 维护、易操作，操作界面人性化、友好、直观，可以与其它工艺控制一同监控；
6[0039]4、可以根据生产需要，通过鼠标点击联锁/解除控制按钮画面，选择投用或解除 自动点火控制系统；可以根据产能建设需要随时增加相应放空点及改变点火条件，点火条 件设定值可以进行在线修改，灵活性强；5、保留了原手动操作功能，可在现场手动或在远程监控系统中进行手动点火操
作，安全可靠。以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本 实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种放空火炬自动点火控制系统，其特征在于，包括站内放空管线、放空调节阀、DCS 集散控制系统、燃料气电磁阀、高压电子点火探针、燃料气管线、放空火炬管线和自动点火 监控画面；所述站内放空管线通过放空调节阀与放空火炬管线连接；所述燃料气管线通过 燃料气电磁阀与放空调节阀后的站内放空管线连接，并延伸至所述放空火炬管线的顶部； 所述DCS集散控制系统分别与放空调节阀、燃料气电磁阀、高压电子点火探针、自动点火监 控画面及生产装置的各个部分电连接。
2.如权利要求1所述的放空火炬自动点火控制系统，其特征在于，所述自动点火监控 画面包括联锁/解除开关控制按钮画面，用于通过鼠标点击选择启动自动点火或解除自动 点火。
3.如权利要求1或2所述的放空火炬自动点火控制系统，其特征在于，所述燃料气电磁 阀和高压电子点火探针的开关回路分别通过开关量输出卡件与所述DCS集散控制系统电 连接。
4.如权利要求3所述的放空火炬自动点火控制系统，其特征在于，所述开关量输出卡 件用于输出开关量信号及对所对应的按钮进行打开或闭合操作。
5.如权利要求1或2所述的放空火炬自动点火控制系统，其特征在于，所述燃料气电磁 阀和高压电子点火探针的开关状态回路分别通过开关量输入卡件与所述DCS集散控制系 统电连接。
6.如权利要求5所述的放空火炬自动点火控制系统，其特征在于，所述开关量输入卡 件用于收集所对应回路的打开或闭合状态信号。
7.如权利要求1或2所述的放空火炬自动点火控制系统，其特征在于，所述高压电子点 火探针与燃料气管线组合为一整体，或所述高压电子点火探针为所述燃料气管线或放空火 炬管线的附件。
专利摘要本实用新型公开了一种放空火炬自动点火控制系统，属于油气放空处理技术领域。所述系统包括站内放空管线、放空调节阀、DCS集散控制系统、燃料气电磁阀、高压电子点火探针、燃料气管线、放空火炬管线和自动点火监控画面；站内放空管线通过放空调节阀与放空火炬管线连接；燃料气管线通过燃料气电磁阀与放空调节阀后的站内放空管线连接，并延伸至放空火炬管线的顶部；DCS集散控制系统分别与放空调节阀、燃料气电磁阀、高压电子点火探针、自动点火监控画面及生产装置的各个部分电连接。本实用新型通过DCS集散控制系统，实现了放空火炬点火条件自我判断自动控制功能，改变了以往由人工判断放空火炬点火条件进行手动点火操作的操作习惯。
文档编号F23G7/06GK201787584SQ20102051448
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者夏东胜, 孙军, 左青松, 蒋仁裕 申请人:中国石油天然气股份有限公司