由于气液分离罐液位采用自动控制，难以精准调节液位，致使液位排空导致窜气，造成设备超压严重威胁设备运行和人员安全，同时精制塔分离效果下降，导致DMO纯度不达标，直接影响产品质量。通过TS3000系统调取事件、趋势及操作记录，排除人员操作不当等因素的同时，发现液位调节阀门存在故障，仪表控制系统设计不完善等缺陷，利用装置检修期间，加装过滤器、联锁逻辑组态新增低液位联锁控制、辅操台声光报警及上位报警优化改造等措施，成功避免了液位排空的风险，有效地防止设备超压，提升了产品质量合格率，此次改造为保障类似装置安全稳定运行提供了可靠的解决方案。
本文刊登于PROCESS《流程工业》2026年第7期，原文标题《基于TS3000系统的气液分离罐低液位联锁控制改造与实践》。本文作者尹梦如 焦灿，供职于贵州黔希化工有限责任公司。
本文被引格式 [1]尹梦如,焦灿.基于TS3000系统的气液分离罐低液位联锁控制改造与实践[J].流程工业,2026,(7):22-25.欢迎引用。
煤制乙二醇主要是利用循环气中的CO（一氧化碳）和MN(亚硝酸甲酯)在催化剂Pd作用下反应生成DMO（草酸二甲酯），加氢后合成粗乙二醇，经多级精馏得到聚酯级乙二醇。循环气分离罐V—43A01的作用是使MN再生后循环气中的气液分离，甲醇废液从底部排出至碱处理罐V—4405，经碱处理罐中和后，气体送入尾气吸收塔C—4403，来自DMO闪蒸槽C—42A03和DMO脱轻塔C—4401的气体也送入尾气吸收塔C—4403。尾气吸收塔的出口气体送去K4501A/B尾气压缩机。DMO脱轻塔C—4401塔釜液体送去DMO精制塔C—4402分离出甲醇和DMC等轻组分，DMO精制塔塔釜物料送入加氢系统，经催化加氢及精馏后得到聚酯级乙二醇。
正常运行工况下，碱处理罐V—4405压力约0.05MPa，尾气吸收塔C—4403压力0.06～0.08MPa，DMO脱轻塔C—4401压力0.07±0.02MPa，精DMO纯度≥99.9%（工艺流程见图1）。
循环气分离罐V—43A01内的液位由变送器43LT101A测控，通过调节阀门43LV101A控制液位在30%～45%。循环气分离罐V—43A01内的液位对整个系统的安全运行至关重要，液位过高气相带液，严重时造成压缩机液击而损坏。如果液位排空，会使较高压力的循环气窜到低压碱处理装置。为防止设备超压，在DMO脱轻塔C—4401顶部气相管线上设置排放安全阀PSV—4401，起跳整定压力值为0.18MPa（液位控制流程见图2）。
2024年1月20日9:10时，循环气分离罐V—43A01内液位从38%快速下降，并导致罐内液位排空，0.38MPa的循环气窜入后系统，碱处理罐V—4405压力、尾气吸收塔C—4403压力、DMO闪蒸槽C—42A03压力以及DMO脱轻塔C—4401压力迅速上涨，尾气吸收塔压力44PIT205升至0.1Mpa高报值，因调节阀未完全关闭，压力持续上涨至0.18Mpa，安全阀PSV—4401起跳。超压导致DMO精制塔C—4402塔釜DMC含量升高到185ppm，塔中部温度降低至132℃，塔釜温度降低到140℃，直接影响精制塔分离效果进而导致精DMO纯度下降，迫使装置停车，给公司造成严重经济损失。
设备参数见表1、安全阀参数表见表2、压力参数表见表3。
针对发生的事故，仪表与工艺人员联合排查，从以下几方面逐一分析。
3.1 通过TS3000系统进行故障诊断并排查故障原因
调取操作人员操作记录、43LV101A阀门控制状态、液位控制参数的设定、液位变化前期较为平稳后期呈快速降低趋势。因循环气夹带有液体，为了稳定液位，43LV101A阀门投“自动”调节，液位控制参数设定为40%，阀门处于自动调节状态。虽然操作人员发现液位呈逐渐下降趋势，及时把43LV101A阀门改为“手动”控制强制关闭阀门，但是仍然没有控制住液位下降，从操作上排除人员操作不当因素。
3.2 检查现场液位调节阀，排查执行机构、阀体及内部组件
液位调节阀门存在故障，阀头与阀座之间有异物或磨损关闭不严。检修人员对阀门解体检查，发现阀座腔内有铁屑等固体（来源于前系统管线及塔罐内壁脱落物），经清理并回装。阀门执行机构动作不灵敏或卡涩。仪表对执行机构膜头、仪表风压、定位器以及信号线、导压管等进行检查，并做在线阀门调校，阀门动作正常。
3.3 检查现场液位变送器是否存在故障
液位采集管堵塞、变送器故障。对液位变送器43LT101A以及液相、气相导管、阀门检查正常。
3.4 检查仪表控制系统设计是否完善
仪表对调节阀门调节联锁逻辑检查，发现在逻辑设计上存在缺陷。
循环气分离罐液位控制通过TS3000三重化冗余容错集成控制系统实现，采用TriStation1131作为下位机开发平台。现场变送器过来的信号进入输入模块后分成3路，3路之间彼此光电隔离，分别送到3个主处理器，
在TRIBUS总线上对数字量信号进行表决，对模拟量信号进行传输。通过I/O通信处理器实现模拟输入模块与主处理器之间的数据交换，其中模拟输入模块三重化的AD转换器将0～2的12次方与0～20mA进行转换，经过处理后的数据即4～20mA信号转换为DINT型819～4095送入控制程序中，逻辑如图3所示。
一方面未经转换的模拟量w42LT101A即DINT型输入变量通过AIF01—01仪表故障判断模块，判断模拟输入变量是否超出限制值范围，通过内部只读数字量f42LT101A连接ALMAN01—01报警模块，当仪表故障时，AIF01—01输出信号FALSE，报警输出到辅操台声光报警盘，对应点闪烁，喇叭响；另一方面w42LT101A通过AIS01—01模块，实现DINT型输入变量转变为REAL型量输出，得到定标模拟量输入即现场液位实际值a42LT101A。a42LT101A作为入口分离器液位PID调节的测量值输入到Vpid02_01PID调节模块的rMEAS参数，PID调节模块将该测量值与设定值43LY101ASP进行比较，在一定的控制规律下产生相应的控制信号，通过rOUTPUT参数输出43LY101AOUT，通过AOUT模块将REAL型输入转换为819～4095的DINT型数输出到v43LY101A模拟量输出硬通道，驱动执行器液位调节阀43LV101A动作，使被控量液位43LT101A跟随给定值。
从故障原因排查情况分析，造成液位排空的主要原因一是阀门关闭不严，对阀门检修清理后回装，并择机在阀门前加装过滤器（见图2）。二是控制逻辑设计不完善，决定对控制逻辑重新设置。
4.1 通过TriStation1131软件进行底层联锁逻辑组态
为实现入口分离器液位低于10%时联锁关43LV101A分离罐底部出口阀，首先应新建BOOL型中间变量f43LT101_LL作为联锁是否触发的状态，通过AIS01_01模块对其变量类型进行转换，新增ALL01_01报警低低限制模块，设置当入口分离器液位低于10%时，变量f43LT101_LL为FALSE，同时新增SEL1选择处理模块，将REAL型0.0写入IN0参数，当联锁触发时，变量f43LT101_LL为FALSE时，IN0参数使能，选择处理模块输出0.0，通过AOUT模块将REAL型输入转换为DINT型数，输出值为819到v43LY101A模拟量输出硬通道，实现阀门关闭。
联锁触发时，变量f43LT101_LL为FALSE，报警输出至辅操台声光报警盘，对应点闪烁并响铃。新加点位f43LT101_LL需进行SOE配置并分配到对应SOE区块，以便日后事件调用及查看，新编程逻辑如图4所示。
4.2 通过TriStation intouch组态软件进行报警事件设置
当异常情况产生时，为了及时提示工艺人员，使其有充分时间采取处理措施，在完成TriStation1131下位机控制逻辑组态操作台声光报警的同时，通过TriStation intouch组态软件增加画面报警，使工艺人员及时查看到详细的报警信息。intouch作为上位画面组态软件，其上显示的所有在线数据均来源于TriStation1131。打开intouch可视化工具，进入WindowMaker上位画面编辑器，在标记名字典的弹出窗口中选择所需设置报警事件的标记名f43LT101—LL，并对其相应属性进行设置。
变量f43LT101—LL项目名必须与TriStation1131中位号名编码一致；当液位正常时变量f43LT101—LL值为TURE，对应初始值应设置为打开，表示正常状态；当液位值小于等于低低报警值时，变量f43LT101_LL值为FALSE，此时要有报警显示，所以报警状态应设置为关闭，即0报警1正常；报警注释为A入口分离器液位低低，以便于联锁触发时操作人员能及时查明报警信息，如图5所示。
4.3 实施效果及验证
模拟正常工况下设备状态并将分离罐底部出口阀打开，通过仿真分离罐液位低于10%，成功触发辅操台声光报警，上位机报警栏顺利弹出报警信息提示操作人员，同时联锁触发分离罐底部出口阀关闭，防止液位排空导致窜气，联锁功能测试成功。该联锁顺利投运后，碱处理罐V—4405压力稳定在0.05～0.06MPa，尾气吸收塔C—4403压力稳定在0.05～0.06MPa，DMO脱轻塔C—4401压力稳定在0.07～0.08MPa，DMO闪蒸槽C—42A03压力值稳定在0.04～0.05MPa，DMO精制塔C—4402塔釜DMC含量小于等于100ppm，塔中部温度44TI704稳定在152～153℃，塔釜温度44TI702稳定在160～161℃，通过分析对比设备压力及温度波动范围减小，工况稳定性显著提升。
通过故障诊断精准判断事故原因，针对液位排空导致的超压及产品质量问题制定改造方案，利用大修期间实施。长期监测表明，本次改造成功避免了循环气分离罐因液位排空造成的设备超压，减少了原料浪费，提高了产品质量合格率。该方案对同类装置适配性较高，且TS3000系统组态形式可复制性强。
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