現代煤氣化與自動化儀表研究

孫健 高海濤 劉穎

（1.華北油田山西煤層氣分公司，山西 晉城048000）

（2.中石油煤層氣有限責任公司忻州分公司，山西 忻州036600）

在控制系統能使正常生產的需求得到滿足的同時，煤氣自動化控制系統還要保證作業較低的事故率，升高系統設備的作業率并提供可靠的數據用于管理，同時對作業中的不穩定因素及時調整、直接控制，力求降低備品的消耗和工人的勞動強度，減小生產成本。

1 煤氣行業自動化系統概述

1.1 煤氣自動化系統的作用介紹

煤氣自動化系統運用了儀器儀表、控制理論及計算機相關信息技術，實現工業生產全過程的控制、檢測、調度、決策與管理，使產品質量改善、產量提升、消耗降低、安全性能提升。該系統包括三個部分：系統本身、系統硬件結構及工業自動化軟件。

該系統并不會創造直接的效益，卻會改善企業的生產流程。首先，其能使生產過程有更高的安全性；其次，其可以改善生產效率，改善產品質量；最后，其可以有效降低生產時的能源和原材料損耗。

1.2 系統組成結構

自動化系統的設置往往按照集中顯示、分散控制的原則進行，其設置現場控制站三個、中央控制站一個，中央控制站系統設置在中央控制室，其采用了客戶機/服務器形式的計算機系統網絡，并能夠連接上級系統和周邊系統，在中央控制室與現場站間用以太網完成數據的通訊。中央控制站往往負責企業的管理調度、數據通訊，對于企業內的重要設備，往往采用自動控制、手動控制、控制站遙控的模式完成控制；對于其他設備，往往運用中央控制、現場控制結合的模式。

1.3 系統設備

首先，中央控制站組成的硬件如下：2套計算機系統設備，熱備冗余結構；一套數據與網絡服務器，且有系統崩潰后自動恢復的功能；一臺用于報警打印的激光黑白打印機；一臺打印圖形的彩色噴墨打印機；一套用來對打印機進行管理的打印服務器。此外，中央控制站還有UPS、安裝交換機及網絡通訊柜等設備。

其次，管理信息系統組成如下：在副廠長室、廠長室、化驗室、總工程師室及生產科室分別設置1套計算機系統用于管理，通過WEB的方式實時監控、實時查詢工藝過程參數以及生產運行工況。

最后，現場控制站共有三套，分別位于變配電間控制室、加藥間控制室、和出氣儀表間的控制室。所有現場控制站均包含了如下設備：PLC、總線連接器、隔離裝置、不間斷電源、電源保護裝置及儀表信道等。

2 煤氣企業中自動化儀表的運用狀況

2.1 機組智能檢測系統

現階段，煤氣企業的自動化儀表涵蓋了6大功能：ECS、FSSS、SCS、MCS、DAS及DEH。這些功能讓單元機組內報警、連鎖保護及檢測控制等幾大功能融于一體，使系統結構更加簡單，系統本身也更可靠且具有更高的自動化水平。

除此之外，系統還有PLC控制設備，其可靠性非常高、有較強的抗干擾能力且價格較為低廉，在主開關程序控制及電氣控制等方面較為適用。

2.2 機組過程控制

對煤氣企業而言，其自動化系統是歷史數據性的實時平臺，應用軟件可以實現實時生產過程的監控和機組運行的優化，并能促使廠內用電率、廠內煤消耗量、設備檢修及水的補給率處于最好狀態。

優化自動化儀表過程的前提是各個輔助車間的控制相關系統與單元機組內的DCS接受系統中處理過的信息，再對系統中沒有的測點信號進行補充。在不同的煤氣企業，因為機組的參數、類型、鍋爐結構與制粉系統等存在較大差別，種種差異導致了通用的機組運行模型很難形成。

2.3 數據傳輸方面的控制

控制對象往往是輔機與主機。其可以在哪個范圍內適應、承受主要參數的控制能力與控制量，一般將其稱作可控性。例如，回轉空子器是否出現漏風狀況、煤氣鍋爐中過熱設備的受熱面積、給粉機、給煤機的調速特性，擋板與調價閥門的調節性能，擺動火嘴是否靈活、吹灰器與輕重油槍是否伸縮自如、電磁閥開閉是否可靠等。流化床氣化往往將富氧蒸汽或氧氣作為催化劑，在氣速適當、煤粒度適宜的前提下讓床層上的粉煤沸騰，讓氣態、固態兩相接觸充分、混合均勻，燃燒時有高溫產生。近幾年國外的主機制造技術不斷引入，這也為煤氣自動化程度的提高打下了較好的基礎。

3 煤氣自動化運行的意義

煤產品企業往往以煤氣化裝置為核心，煤氣化裝置常常利用性能較好的DCS、ESD系統才能使企業的管理能力及產品產量有所提高，并促使企業有更好的競爭能力。現階段國際油價日漸上漲，國內石油資源匱乏現象嚴重而煤炭較為豐富，實現潔凈煤技術的健康發展是保障能源安全的主要途徑，發展新型煤工業十分重要。

4 結語

現代煤氣化往往選用較為清潔的能源，能夠降低污染物排放量、保護大氣環境并利于人們的身體健康。如今國內經濟發展速度逐漸加快，對煤氣自動化也有了不斷提升的需求。在運行方面，煤氣自動化控制的進步及創新也勢必會影響其未來階段的發展。

[1]梁友宏,李小爽.淺談自動化儀表與現代煤氣化的密切關系[J].科技創新與應用，2012(21).