DCS系統(tǒng)在輕烴回收裝置上的應(yīng)用

發(fā)布：2018-12-18 | 點擊：人次

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針對利津輕烴回收裝置系統(tǒng)配套落后不能滿足裝正常生產(chǎn)需要的問題，利用SmartPro分布式控制系統(tǒng)進行了系統(tǒng)改造，系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)和局部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，完成了從單變量控制到多變量的優(yōu)化高級控制，可執(zhí)行顯示、監(jiān)控、打印、報警等全部要求，實現(xiàn)了分散控制和集中監(jiān)視與操作，天然氣處理量、穩(wěn)定輕烴產(chǎn)量、液化石油氣產(chǎn)量都提高了一倍左右。

集輸輕烴檢修中心主要負責勝利油田各采油廠原油穩(wěn)定及輕烴回收裝置的年度檢修和改造工程。近年來，由于新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備不斷推廣、應(yīng)用以及原設(shè)備陳舊、老化，產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量低等原因，與檢修中心有業(yè)務(wù)的許多站、庫都陸續(xù)進行了工程改造。利用DCS系統(tǒng)，檢修中心先后承攬了坨二站輕烴回收裝置、孤東輕烴站、純梁原油穩(wěn)定及輕烴回收裝置、利津原油穩(wěn)定及輕烴回收裝置等的改造工程?，F(xiàn)以利津輕烴回收裝置改造來介紹一下DCS系統(tǒng)在輕烴回收裝置上的應(yīng)用。

1概況

利津輕烴回收裝置始建于1988年10月，1991年6月建成投產(chǎn)，原規(guī)模為10×1O000m3／d。經(jīng)過十多年的生產(chǎn)運行，逐漸暴露出諸多問題，主要表現(xiàn)在部分設(shè)備老化、腐蝕嚴重，工藝及系統(tǒng)配套落后，特別是自控系統(tǒng)不能滿足裝置的正常生產(chǎn)需要。另一方面，隨著天然氣產(chǎn)量下降、原料氣組分等出現(xiàn)較大變化，造成了安全生產(chǎn)不能保證，經(jīng)濟效益差因此，裝置停產(chǎn)改造，規(guī)模為5×10000m3／d。改造既有利于安全生產(chǎn)、環(huán)境保護，同時又可取得較好的經(jīng)濟效益。本次改造分為工藝、設(shè)備、自控、電工等部分，其中自控DCS系統(tǒng)采用smartPro分布式控制系統(tǒng)，完成對數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)視[1-3]。

2改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

一個成功的自動化系統(tǒng)zui主要的前提是設(shè)計方案合理，當前，自控系統(tǒng)多種多樣，主要類型有PLC、SCADA及DCS，它們各有特點。PLC（可編程序控制器）具有邏輯功能強的特點，特別適合于需要進行邏輯控制、順控等場合，主要處理離散量，當控制回路多時，使用就不太方便了。SCADA（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)），主要用于遠程數(shù)據(jù)采集，網(wǎng)絡(luò)為廣域網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)實時性不高，不能用于要求快速響應(yīng)的場合。而DCS（分散型控制系統(tǒng)），主要特點是回路處理能力強，主要處理模擬量，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為局域控制網(wǎng)絡(luò)，實時性好，人機界面友好，具有豐富的故障診斷與報警功能，操作人員易于掌握“。因此，將SmartPro系統(tǒng)應(yīng)用于利津輕烴回收裝置改造中的自控系統(tǒng)，是非常合適的。

2。1系統(tǒng)構(gòu)成

利津原油穩(wěn)定及輕烴回收裝置改造工程包括電脫水裝置、原油穩(wěn)定裝置、輕烴回收裝置、罐區(qū)、泵區(qū)等部分，其中，電脫水裝置、原油穩(wěn)定裝置共用一套Dcs系統(tǒng)；輕烴回收裝置、罐區(qū)、泵區(qū)等部分共用一套DCS系統(tǒng)。兩套DCS控制系統(tǒng)分別安裝在原油穩(wěn)定控制室和輕烴回收控制室內(nèi)。安裝在兩個控制室內(nèi)的DCs控制系統(tǒng)相對獨立，并能實現(xiàn)相互通訊功能。兩套DCs系統(tǒng)組成基本相同，系統(tǒng)采用北京和利時系統(tǒng)工程股份的SmartPr0分布式控制系統(tǒng)，是計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和圖形顯示（CRT）技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是完成過程控制和過程管理的現(xiàn)代化設(shè)備，設(shè)有控制回路16個，檢測回路31個，見表1。

TI：溫度輸入信號

K：熱電偶

Pt：熱電阻AI：模擬量信號輸入

AO：模擬量信號輸出

DI：開關(guān)量輸入

DO：開關(guān)量輸出

整套系統(tǒng)包括1個I／0控制站、2臺操作員站（其中1臺兼作工程師站）、1臺報表打印機。I／O控制站由主控單元、智能I／O單元、電源單元和專用機柜四部分組成，完成現(xiàn)場信號采集、工程單位變換、通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到操作員站等功能；操作員站是zui重要的人機交互界面，由高檔工業(yè)級計算機、專用工業(yè)鍵盤等組成，進行生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)視和管理。smartPro系統(tǒng)軟件包括過程控制和檢測軟件，操作系統(tǒng)及工具軟件、工程組態(tài)軟件。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由上到下分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)兩個層次，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與系統(tǒng)操作員站的互連，控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與智能I／O單元的通訊，全裝置采用冗余的局域通訊網(wǎng)，連接所有的控制、檢測和操作設(shè)備。整套系統(tǒng)具有完備的冗余技術(shù)及擴展功能。

2。2系統(tǒng)功能

2。2。1過程控制

利津輕烴回收裝置SmartPro系統(tǒng)是一個綜合的、集成的、靈活配置的、標準化的過程控制和工廠管理系統(tǒng)，符合ISO／OSI規(guī)范，一般通訊速率不低于5Mbps。過程控制實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的徹底的分散控制，它直接與生產(chǎn)過程連接，完成信號的變換輸入、控制、運算和輸出，它是DCS系統(tǒng)的核心部件，

位于操作站與現(xiàn)場各類儀表之間，對操作站具有通信功能，對現(xiàn)場儀表又具備接口功能。本套Smart—Pro系統(tǒng)過程控制功能主要包括常規(guī)控制功能、順序控制以及數(shù)據(jù)采集輸出功能。實現(xiàn)常規(guī)控制功能的功能模塊主要有PID，PID帶串級、PID帶偏差、PID帶死區(qū)、PID帶平方誤差，數(shù)字濾波、開關(guān)控制，手操輸出，高低、高高、低低和偏差超值報警等，系統(tǒng)具備參數(shù)自整定功能；順序控制和邏輯控制用標準功能塊、梯形圖或簡單的順序表實現(xiàn)；過程數(shù)據(jù)的輸入輸出通過I／O卡件完成，I／O卡件類型主要包括模擬輸入、模擬輸出、脈沖輸入、接點輸入、接點輸出、帶線形化處理能力的溫度信號輸入卡，I／o卡具備識別現(xiàn)場接線斷路或短路并發(fā)出報警的功能。

2。2。2顯示操作功能

SmartPro系統(tǒng)操作站的CRT、操作員鍵盤、工程師鍵盤、鼠標或球標為操作人員提供了監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程、維護設(shè)備和處理事故的“人一機”接口。在操作站上，工藝技術(shù)人員可直接看到菜單畫面、總貌畫面、組畫面、單點畫面、報警總貌畫面、報警提示窗口畫面、趨勢組畫面、工藝流程畫面、機電設(shè)備運行狀態(tài)畫面，供其操作和監(jiān)視工藝過程。工程技術(shù)人員能在工程技術(shù)人員畫面上（系統(tǒng)組態(tài)畫面、用戶圖形生成畫面、高級語言編程畫面、聯(lián)機記錄和報表生成畫面等）方便地進行系統(tǒng)的生成、用戶流程圖及各類圖形的生成，以及用通用高級語言或?qū)Ｓ酶呒壵Z言生成各類記錄、報表，同時為系統(tǒng)的二次開發(fā)及優(yōu)化控制的實現(xiàn)提供相應(yīng)的語言和接口。系統(tǒng)維護人員能夠在維護人員畫面上（系統(tǒng)診斷畫面、系統(tǒng)維護畫面、系統(tǒng)資源使用情況畫面、系統(tǒng)狀態(tài)畫面）方便地進行整個系統(tǒng)的維修，在這些畫面上能方便地觀察到故障發(fā)生的位置，指導(dǎo)維修人員對全系統(tǒng)進行維護。

2。2。3報警功能

操作站具備完善的報警功能，對過程變量報警和系統(tǒng)故障報警有明顯區(qū)別，能對過程變量報警任意分級、分區(qū)、分組，能自動記錄和打印報警信息，區(qū)別*事故報警，記錄報警順序，時間精確到秒。

2。2。4打印功能

系統(tǒng)具有根據(jù)用戶定義的報表格式、內(nèi)容、打印周期進行定時打印或根據(jù)需要隨時打印的功能，具有實時打印所有報警點的位號、時間及報警工況的功能，具有打印組態(tài)畫面和CRT實時畫面打印功能。

此外，系統(tǒng)還具備分散隔離、迅速維修等功能，是一套完善、經(jīng)濟、可靠的大型綜合控制系統(tǒng)。

2。3現(xiàn)場儀表更新

本次改造將現(xiàn)場儀表基本更新，主要儀表選型如下：溫度測量儀表采用wSS系列雙金屬溫度計、WRN型鎳鉻一鎳硅熱電偶、WZP型鉑熱電阻；壓力測量儀表采用Y一1oo彈簧管壓力表、YTF一1OO不銹鋼壓力表、YTP一1o0隔膜壓力表、l151智能壓力變送器；流量測量儀表采用TDS智能旋進流量計、智能電磁流量計、刮板流量計、金屬管浮子流量計以及節(jié)流裝置；液位測量儀表采用UB型玻璃扳液位計、頂裝式浮球液位計、電動浮筒液位變送器、射頻導(dǎo)納液位變送器；執(zhí)行機構(gòu)及輔助單元采用氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、氣動活塞套筒切斷閥以及電氣轉(zhuǎn)換器、電氣閥門定位器、空氣過濾減壓閥等；另外，安全柵選用KN9o00系列齊納安全柵，可燃氣體檢測探頭選用催化燃燒式探頭，并配套報警裝置。壓力、溫度、液位、流量等信號傳至DCS系統(tǒng)，實現(xiàn)對現(xiàn)場監(jiān)控點的監(jiān)控。

3改造效果

利津輕烴回收改造裝置從2O03年1O月投產(chǎn)運行至今，天然氣處理量、穩(wěn)定輕烴產(chǎn)量、液化石油氣產(chǎn)量都提高了一倍左右。主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表2。

用SmartProDCs儀表自控系統(tǒng)替代老式氣動儀表，全站實現(xiàn)DCs系統(tǒng)計算機自動控制，代替了人工操作，提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)省了人力。其DCS自控系統(tǒng)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）實現(xiàn)了分散控制：系統(tǒng)同時控制幾個控制回路，若一旦出現(xiàn)故障，不會影響整個系統(tǒng)的正常工

作，做到了本質(zhì)上的“危險分散”。

（2）實現(xiàn)了集中監(jiān)視與操作：系統(tǒng)集中了生產(chǎn)過程中全部信息并以顯示，能應(yīng)用多種畫面代替常規(guī)儀表盤，實現(xiàn)了集中顯示與操作。

（3）系統(tǒng)功能完善：系統(tǒng)完成了從單變量控制到多變量的優(yōu)化高級控制，可實現(xiàn)連續(xù)反饋控制，也可實現(xiàn)離散順序控制，還可執(zhí)行顯示、監(jiān)控、打印、報警等全部要求。

（4）系統(tǒng)擴展方便。系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)和局部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，根據(jù)實際需要操作人員可靈活方便地擴大或縮小系統(tǒng)的規(guī)模。

4結(jié)論

用SmartProDCS儀表自控系統(tǒng)替代老式氣動儀表，全站實現(xiàn)DCs系統(tǒng)計算機自動控制，代替了人工操作，提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)省了人力。其DCS自控系統(tǒng)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）實現(xiàn)了分散控制：系統(tǒng)同時控制幾個控制回路，若一旦出現(xiàn)故障，不會影響整個系統(tǒng)的正常工作，做到了本質(zhì)上的“危險分散”。

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