DCS系統在輕烴回收裝置上的應用

發布：2018-12-18 | 點擊：人次

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針對利津輕烴回收裝置系統配套落后不能滿足裝正常生產需要的問題，利用SmartPro分布式控制系統進行了系統改造，系統采用模塊式結構和局部網絡通信技術，完成了從單變量控制到多變量的優化高級控制，可執行顯示、監控、打印、報警等全部要求，實現了分散控制和集中監視與操作，天然氣處理量、穩定輕烴產量、液化石油氣產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、新設備不斷推廣、應用以及原設備陳舊、老化，產品產量、質量低等原因，與檢修中心有業務的許多站、庫都陸續進行了工程改造。利用DCS系統，檢修中心先后承攬了坨二站輕烴回收裝置、孤東輕烴站、純梁原油穩定及輕烴回收裝置、利津原油穩定及輕烴回收裝置等的改造工程。現以利津輕烴回收裝置改造來介紹一下DCS系統在輕烴回收裝置上的應用。

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，原規模為10×1O000m3／d。經過十多年的生產運行，逐漸暴露出諸多問題，主要表現在部分設備老化、腐蝕嚴重，工藝及系統配套落后，特別是自控系統不能滿足裝置的正常生產需要。另一方面，隨著天然氣產量下降、原料氣組分等出現較大變化，造成了安全生產不能保證，經濟效益差因此，裝置停產改造，規模為5×10000m3／d。改造既有利于安全生產、環境保護，同時又可取得較好的經濟效益。本次改造分為工藝、設備、自控、電工等部分，其中自控DCS系統采用smartPro分布式控制系統，完成對數據的采集和監視[1-3]。

2改造后的系統結構和功能

一個成功的自動化系統zui主要的前提是設計方案合理，當前，自控系統多種多樣，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（數據采集系統），主要用于遠程數據采集，網絡為廣域網絡，系統實時性不高，不能用于要求快速響應的場合。而DCS（分散型控制系統），主要特點是回路處理能力強，主要處理模擬量，系統網絡為局域控制網絡，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系統應用于利津輕烴回收裝置改造中的自控系統，是非常合適的。

2。1系統構成

利津原油穩定及輕烴回收裝置改造工程包括電脫水裝置、原油穩定裝置、輕烴回收裝置、罐區、泵區等部分，其中，電脫水裝置、原油穩定裝置共用一套Dcs系統；輕烴回收裝置、罐區、泵區等部分共用一套DCS系統。兩套DCS控制系統分別安裝在原油穩定控制室和輕烴回收控制室內。安裝在兩個控制室內的DCs控制系統相對獨立，并能實現相互通訊功能。兩套DCs系統組成基本相同，系統采用北京和利時系統工程股份的SmartPr0分布式控制系統，是計算機技術、控制技術、通信技術和圖形顯示（CRT）技術相結合的產物，是完成過程控制和過程管理的現代化設備，設有控制回路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：開關量輸入

DO：開關量輸出

整套系統包括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，完成現場信號采集、工程單位變換、通過系統網絡將數據和診斷結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，由高檔工業級計算機、專用工業鍵盤等組成，進行生產現場的監視和管理。smartPro系統軟件包括過程控制和檢測軟件，操作系統及工具軟件、工程組態軟件。系統的網絡由上到下分系統網絡和控制網絡兩個層次，系統網絡實現現場控制站與系統操作員站的互連，控制網絡實現現場控制站與智能I／O單元的通訊，全裝置采用冗余的局域通訊網，連接所有的控制、檢測和操作設備。整套系統具有完備的冗余技術及擴展功能。

2。2系統功能

2。2。1過程控制

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

位于操作站與現場各類儀表之間，對操作站具有通信功能，對現場儀表又具備接口功能。本套Smart—Pro系統過程控制功能主要包括常規控制功能、順序控制以及數據采集輸出功能。實現常規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、PID帶平方誤差，數字濾波、開關控制，手操輸出，高低、高高、低低和偏差超值報警等，系統具備參數自整定功能；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；過程數據的輸入輸出通過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卡具備識別現場接線斷路或短路并發出報警的功能。

2。2。2顯示操作功能

SmartPro系統操作站的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視、控制生產過程、維護設備和處理事故的“人一機”接口。在操作站上，工藝技術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、機電設備運行狀態畫面，供其操作和監視工藝過程。工程技術人員能在工程技術人員畫面上（系統組態畫面、用戶圖形生成畫面、高級語言編程畫面、聯機記錄和報表生成畫面等）方便地進行系統的生成、用戶流程圖及各類圖形的生成，以及用通用高級語言或專用高級語言生成各類記錄、報表，同時為系統的二次開發及優化控制的實現提供相應的語言和接口。系統維護人員能夠在維護人員畫面上（系統診斷畫面、系統維護畫面、系統資源使用情況畫面、系統狀態畫面）方便地進行整個系統的維修，在這些畫面上能方便地觀察到故障發生的位置，指導維修人員對全系統進行維護。

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故障報警有明顯區別，能對過程變量報警任意分級、分區、分組，能自動記錄和打印報警信息，區別*事故報警，記錄報警順序，時間精確到秒。

2。2。4打印功能

系統具有根據用戶定義的報表格式、內容、打印周期進行定時打印或根據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，具有打印組態畫面和CRT實時畫面打印功能。

此外，系統還具備分散隔離、迅速維修等功能，是一套完善、經濟、可靠的大型綜合控制系統。

2。3現場儀表更新

本次改造將現場儀表基本更新，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、射頻導納液位變送器；執行機構及輔助單元采用氣動薄膜調節閥、氣動活塞套筒切斷閥以及電氣轉換器、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，實現對現場監控點的監控。

3改造效果

利津輕烴回收改造裝置從2O03年1O月投產運行至今，天然氣處理量、穩定輕烴產量、液化石油氣產量都提高了一倍左右。主要技術經濟指標見表2。

用SmartProDCs儀表自控系統替代老式氣動儀表，全站實現DCs系統計算機自動控制，代替了人工操作，提高了生產效率、產品產量、質量，節省了人力。其DCS自控系統的優點主要體現在以下幾個方面：

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

作，做到了本質上的“危險分散”。

（2）實現了集中監視與操作：系統集中了生產過程中全部信息并以顯示，能應用多種畫面代替常規儀表盤，實現了集中顯示與操作。

（3）系統功能完善：系統完成了從單變量控制到多變量的優化高級控制，可實現連續反饋控制，也可實現離散順序控制，還可執行顯示、監控、打印、報警等全部要求。

（4）系統擴展方便。系統采用模塊式結構和局部網絡通信技術，根據實際需要操作人員可靈活方便地擴大或縮小系統的規模。

4結論

用SmartProDCS儀表自控系統替代老式氣動儀表，全站實現DCs系統計算機自動控制，代替了人工操作，提高了生產效率、產品產量、質量，節省了人力。其DCS自控系統的優點主要體現在以下幾個方面：

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

（2）實現了集中監視與操作：系統集中了生產過程中全部信息并以顯示，能應用多種畫面代替常規儀表盤，實現了集中顯示與操作。