石油化工儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷成熟，使得石油化工企業(yè)在儀表控制系統(tǒng)上迎來(lái)了發(fā)展春天，儀表系統(tǒng)正朝著智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)微型化方向發(fā)展。本文基于新型自動(dòng)檢測(cè)與分析儀、先進(jìn)控制、MES等內(nèi)容，論述了儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 石油化工 儀表控制系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ056 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

以信息化帶動(dòng)工業(yè)化是我國(guó)的國(guó)策，是促進(jìn)我國(guó)工業(yè)化建設(shè)重要指導(dǎo)思想。目前，我國(guó)石油化工企業(yè)正處于現(xiàn)代化建設(shè)階段，特別是儀表系統(tǒng)正朝著智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)微型化發(fā)展，體現(xiàn)了我國(guó)信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展已見(jiàn)成效。但與國(guó)外相比，我國(guó)在相關(guān)技術(shù)的研發(fā)上，仍存在諸多的不足，需要投入更多的人力和物力，以推動(dòng)石油化工企業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)。

1 新型自動(dòng)檢測(cè)與分析儀的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，儀表系統(tǒng)正朝著智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)微型化方向發(fā)展，石油化工企業(yè)的自動(dòng)檢測(cè)儀表在應(yīng)用水平上得到很大提高。特別是在適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的需求上，迅速發(fā)展了現(xiàn)場(chǎng)總線型變壓器。該變壓器實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字模式，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且穩(wěn)定性和分辨力均優(yōu)于一般智能型變送器。目前，現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字化儀器的發(fā)展比較成熟，具備良好的可互操作性和穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于石油化工的過(guò)程控制領(lǐng)域。

為切實(shí)強(qiáng)化產(chǎn)品質(zhì)量管理，落實(shí)在線分析儀表在石油化工企業(yè)的應(yīng)用。石化企業(yè)積極推進(jìn)相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用，特別是提高先進(jìn)控制應(yīng)用水平。就目前來(lái)看，為確保產(chǎn)品質(zhì)量、提高儀表應(yīng)用水平，主要在線分析儀表有：在線液相色譜儀、在線油品質(zhì)量分析儀等。而最新的NIR光譜分析儀已成功應(yīng)用于石化企業(yè)的煉油調(diào)合系統(tǒng)；新一代低成本汽油質(zhì)量指標(biāo)快速測(cè)定儀在實(shí)際應(yīng)用中取得較好效果。同時(shí)，軟測(cè)量技術(shù)也發(fā)展迅速，在解決石油化工企業(yè)分析檢測(cè)難題上，發(fā)揮了重要作用。

維護(hù)工作一直是石化企業(yè)的重要工作，尤其是對(duì)預(yù)測(cè)維護(hù)養(yǎng)護(hù)工作，關(guān)系到系統(tǒng)正常運(yùn)行。就實(shí)際來(lái)看，一些企業(yè)構(gòu)建有實(shí)時(shí)傳感和在線聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，以對(duì)加熱爐效率、熱交換器等進(jìn)行監(jiān)控。并采用先進(jìn)的儀表與系統(tǒng)，具備有診斷和預(yù)測(cè)維護(hù)保養(yǎng)的功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)設(shè)備最優(yōu)化，生產(chǎn)潛力增幅在1%～3%，相比非計(jì)劃維護(hù)費(fèi)用減少了近20%。

2 先進(jìn)控制的應(yīng)用

在石油化工企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的進(jìn)程中，生產(chǎn)裝置采用了先進(jìn)控制，不僅有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量、降低運(yùn)行成本，而且裝置運(yùn)行可靠安全，帶來(lái)了十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。目前，諸多先進(jìn)控制技術(shù)已發(fā)展成熟，如多變測(cè)量、魯棒PID控制等的成功應(yīng)用。先進(jìn)控制有如下特點(diǎn)：（1）先進(jìn)控制是以模型為策略。如當(dāng)前的模型推斷控制、模型預(yù)測(cè)控制等，這些模糊智能控制已成為先進(jìn)控制的重要發(fā)展方向；（2）可以應(yīng)用于復(fù)雜過(guò)程的控制。如多變量耦合、大時(shí)滯等；（3）以強(qiáng)大的計(jì)算能力為支撐，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制，如先進(jìn)控制可以在DCS/FCS中實(shí)現(xiàn)。目前，國(guó)外在該領(lǐng)域的研發(fā)比較成熟，有美國(guó)生產(chǎn)的控制器DMC-PLUS、日本生產(chǎn)的控制器SMOC等。而國(guó)內(nèi)的主要研究力量是浙江大學(xué)和清華大學(xué)，并已取得一定的成功。

目前，先進(jìn)控制已在中石油和中石化的幾十套裝置中運(yùn)行成功。且主要有：延遲焦化、柴油加氫、催化裂化、聚丙烯等，并已取得了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

3 制造執(zhí)行系統(tǒng)

在近幾年的發(fā)展中，石油化工企業(yè)已朝著自動(dòng)化技術(shù)的方向發(fā)展，并現(xiàn)已采用了ERP/MES/PCS的三層控制與管理系統(tǒng)。就ERP的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，單純地上ERP，（下轉(zhuǎn)第187頁(yè)）（上接第177頁(yè)）而與之配套的MES不跟進(jìn)，其效果不是很理想。所以，目前已開(kāi)發(fā)了MES，并在應(yīng)用領(lǐng)域上進(jìn)行擴(kuò)充，基于MES技術(shù)，石油化工企業(yè)信息系統(tǒng)取得了較為理想的效果。據(jù)相關(guān)調(diào)查而言，企業(yè)應(yīng)用MES，可以提高19.2%的產(chǎn)品質(zhì)量、13.5%的生產(chǎn)率和11.5%的產(chǎn)量。

在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中，主要分為三層：一是操作控制層，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、裝置DCS/FCS；二是生產(chǎn)管理層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)調(diào)度和油品儲(chǔ)運(yùn)；三是經(jīng)營(yíng)管理層，主要是ERP。對(duì)于ERP系統(tǒng)，需要MES提供制造周期、成本等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以及在MES系統(tǒng)平衡處理的急促上，對(duì)生產(chǎn)裝置的投入和產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，已導(dǎo)入至ERP系統(tǒng)之中。所以，石油化工行業(yè)的ERP有效應(yīng)用，關(guān)鍵在于MES系統(tǒng)的實(shí)施水平，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)源質(zhì)量、處理效率等因素。從大型國(guó)有企業(yè)的MES來(lái)看，主要有如下部分組成：（1）信息數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)管理。企業(yè)可以依托信息數(shù)據(jù)庫(kù)，集成對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、設(shè)備維護(hù)管理、先進(jìn)控制、動(dòng)態(tài)管理等系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了整體信息鏈，進(jìn)而使得企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理中，處于一體化控制狀態(tài)；（2）優(yōu)化聲場(chǎng)計(jì)劃及調(diào)度。這是確保企業(yè)穩(wěn)定、高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。而調(diào)度決策系統(tǒng)可以有效地將聲場(chǎng)計(jì)劃、調(diào)度、制作等聯(lián)系起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的最優(yōu)化；（3）模擬工程流程。在先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)化與模擬下，尋找操作的最佳條件，這樣而已滿足產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)的需求，是石油化工企業(yè)獲取更多效益的重要途徑；（4）模擬實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以為煉廠提供多功能、高精準(zhǔn)的操作環(huán)境，并在提高生產(chǎn)能力的過(guò)程中，將企業(yè)效益最大化。

4 結(jié)束語(yǔ)

石油化工企業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，強(qiáng)調(diào)先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)儀表系統(tǒng)正朝著智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)微型化方向發(fā)展。所以，在不斷的發(fā)展中，石油化工企業(yè)將廣泛應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)、DCS/FCS等，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)。

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