集輸儀表在輕烴工業(yè)中的應(yīng)用

張寶寶

【摘 要】本文介紹了DCS-2001分散型控制系統(tǒng)在油氣集輸處理裝置上的應(yīng)用，闡述了系統(tǒng)軟、硬件的構(gòu)成和功能。

【關(guān)鍵詞】實(shí)時(shí)監(jiān)控；DCS；現(xiàn)場(chǎng)控制站；操作站

一、前言

DCS系統(tǒng)是英文Distributed Control System的縮寫(xiě)，是當(dāng)代自動(dòng)化控制技術(shù)主導(dǎo)產(chǎn)品，分散型控制系統(tǒng)仍然是21世紀(jì)自動(dòng)化控制技術(shù)的主流產(chǎn)品。

DCS-2001分散型控制系統(tǒng)是在國(guó)外先進(jìn)的集散系統(tǒng)的基礎(chǔ)上升發(fā)研制而成的，更適合我國(guó)國(guó)情在功能上和國(guó)外集散系統(tǒng)具有同等水平，可方便地與國(guó)產(chǎn)II、III型儀表及非標(biāo)準(zhǔn)儀表連接，適應(yīng)性較強(qiáng)。

DCS-2001分散型控制系統(tǒng)于一九九二年榮獲國(guó)家級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品證書(shū)，是國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)中唯一獲國(guó)家級(jí)證書(shū)的廠家，已應(yīng)用于石油（油田）、化工（油漆廠、化肥廠）、機(jī)械（加熱爐、電

爐）、電力（電站及變電所）、輕紡（造紙廠）、冶金（各種高爐、冶煉爐）、醫(yī)藥（生物工程、發(fā)酵、制藥）、建材（水泥廠、玻璃窯爐）、食品加工（啤酒、飲料廠）、水處理（自來(lái)水）、污水處理、工業(yè)鍋爐（供熱、生產(chǎn)用汽）、能源（煤礦）等領(lǐng)域，為促進(jìn)我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)

1.系統(tǒng)基本概述

DCS-2001分散型控制系統(tǒng)以‘。4C '，技術(shù)為基礎(chǔ)。綜合了傳統(tǒng)儀表特點(diǎn)，加之現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，形成較為完善的體系結(jié)構(gòu)。DCS分散型控制系統(tǒng)一般分為四級(jí)：管理級(jí)、操作監(jiān)控級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控級(jí)和過(guò)程檢測(cè)級(jí)。

2.系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）控制器以日本CONTEC公司的DCS模件為核心，具有運(yùn)算速度快，可靠性高的特點(diǎn)，并能和一般上位機(jī)，工作站等機(jī)種進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，并兼容于一般工業(yè)計(jì)算機(jī)。

（2）系統(tǒng)具有兩大界面：工程師鍵盤(pán)界面、操作員鍵盤(pán)界而、組態(tài)軟件是工程師鍵盤(pán)界面的主要內(nèi)容，它給用戶系統(tǒng)工程師儀表工程師一個(gè)良好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維修手段。

（3）有90多種算法供用戶選擇，算法覆蓋面]一，從簡(jiǎn)單PID到時(shí)間滯后補(bǔ)償和超前控制都能實(shí)現(xiàn)，還具有豐富的反瞬控制功能，能實(shí)現(xiàn)一般工業(yè)過(guò)程DDC、DAS、IVICS、SOE、IISR等控制及PLC等控制功能。

（4）根據(jù)用戶規(guī)模，可任意選擇上、下位機(jī)進(jìn)行組合，每個(gè)FCS為積木式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)用戶不同需要、不同數(shù)量的回路的I/O點(diǎn)數(shù)，任意組合I/O模板，完成不同規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)站（ FCS）組合，同時(shí)一根據(jù)需要，可選擇FCS和OPS進(jìn)行組合。

（5）CRT是人機(jī)聯(lián)系的重要手段，可以在工業(yè)控制中直觀的反映被控對(duì)象的情況，均采用工業(yè)Windows窗口軟件，漢字窗口，本系統(tǒng)不論是OPS還是FCS都有以下一種畫(huà)面：（1）總貌畫(huà)面（2）報(bào)警畫(huà)面（3）模擬表畫(huà)面（4）流程圖畫(huà)面（5）工藝設(shè)定畫(huà)面（6）歷史趨勢(shì)畫(huà)面（7）調(diào)整畫(huà)而（8）漢字畫(huà)面（9）打印畫(huà)而（10）操作指導(dǎo)畫(huà)面。并且每一種畫(huà)面可以根據(jù)用戶需要任意設(shè)定，每種畫(huà)而可有1-N幅。

（6本系統(tǒng)有兩鍵盤(pán)界面，即操作員鍵盤(pán)和工程師鍵盤(pán)。工程師鍵盤(pán)可以組態(tài)，維護(hù)和修改系統(tǒng)，使用靈活方便；操作員鍵盤(pán)用以監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程、操作簡(jiǎn)單、容易掌握。

二、超稠油集中處理站工藝流程

在油田開(kāi)發(fā)的地殼中存在著豐富的油品資源，集輸處理裝置就是能夠?qū)⒌貧ぶ胁沙龅挠推愤M(jìn)行脫水處理并集中輸送到其它需要用它做原料的工廠和企業(yè)中。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)油品脫水的工藝力一法主要有電脫水、機(jī)械脫水、化學(xué)脫水及熱化學(xué)沉降脫水等兒種方法。在我們集輸公司集中處理站有一套以熱化學(xué)沉降脫水裝置，對(duì)從地底采出的超稠油進(jìn)行脫水處理，處理能力100萬(wàn)噸/天。工藝采用先進(jìn)的熱化學(xué)沉降脫水工藝，沉降時(shí)超稠油的溫度經(jīng)熱媒裝置加熱后控制在85-90℃。處理后的超稠油的含水由原來(lái)的&0%以上降低到2%一3%。該裝置各項(xiàng)實(shí)際指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，并積累了很多操作方面的經(jīng)驗(yàn)：

（1）脫水裝置。超稠油的脫水工藝采用熱化學(xué)沉降脫水，共8座小直徑，高液位的1萬(wàn)方的沉降處理罐為生產(chǎn)罐，中間加倒罐換熱器。與傳統(tǒng)的原油沉降罐相比。脫水的效果更理想。并可利用其較高的液位可采用自壓裝車，降低了能耗。脫水指標(biāo)優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，運(yùn)行可靠。

（2）熱媒加熱系統(tǒng)。稠油脫水工藝，主要是保證油品的合適的脫水溫度。對(duì)進(jìn)廠的稠油加熱裝置，我們采用的是由英國(guó)生產(chǎn)的GW-75型船艦用自動(dòng)化程度很高的熱媒爐火嘴燃燒控制裝置。加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，進(jìn)爐溫度為120 C，出口溫度控制在180℃以下瞬時(shí)流量控制在120m3/h，出入口壓差控制在500kPa以下，熱媒爐效率可達(dá)80%以上，完全處于高效運(yùn)行。

（3）污水處理裝置。經(jīng)由熱化學(xué)沉降脫水裝置，使油與水分離，分離出的含油污水經(jīng)管道輸送到污水處理廠對(duì)含油的污水進(jìn)行處理。在污油除油罐中和隔油池中對(duì)污水經(jīng)初步除油處理后，經(jīng)一至三級(jí)氣浮，再流經(jīng)厭氧和好氧池經(jīng)微生物處理后。污水中的懸浮物和BOD與COD等的技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。處理后的污水可進(jìn)行直接排放和進(jìn)行采油時(shí)的深井回注。合理的利用了水資源，并減少了對(duì)環(huán)境構(gòu)成的污染。

（4）自動(dòng)加藥。對(duì)要進(jìn)行熱化學(xué)沉降脫水的超稠油在進(jìn)罐前通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)采取的樣本進(jìn)行分析和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速定量控制，合理地利用化學(xué)藥劑。達(dá)到了節(jié)約成本，降低能耗和提高稠油脫水率的要求

三、系統(tǒng)介紹

1.系統(tǒng)配置。根據(jù)該廠的規(guī)模和圖紙方案，我們?cè)O(shè)計(jì)了I個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站（采用雙機(jī)冗余系統(tǒng)，點(diǎn)劉點(diǎn)冗余），1個(gè)工程師站兼操作站和1臺(tái)打印機(jī)現(xiàn)場(chǎng)控制站是系統(tǒng)中直接與現(xiàn)場(chǎng)打交道的I/O處理單元，完成整個(gè)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。內(nèi)設(shè)主機(jī)柜機(jī)籠和附機(jī)箱機(jī)籠，用來(lái)插放各類卡件，通過(guò)此卡件來(lái)完成其相應(yīng)的功能。工程師站兼操作站包括工控PC機(jī)、彩色顯示器、鼠標(biāo)、網(wǎng)卡、專用鍵盤(pán)等組成。在此機(jī)器上可以完成系統(tǒng)組態(tài)維護(hù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。現(xiàn)場(chǎng)控制站與操作站之間又通過(guò)過(guò)程控制網(wǎng)〔采用高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)）連接

2.網(wǎng)絡(luò)配置。通信技術(shù)是DCS的關(guān)鍵技術(shù)，在DCS中的通信網(wǎng)絡(luò)使系統(tǒng)的資源在控制上分散的同時(shí)而實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視，統(tǒng)一管理和資源共享。因此說(shuō)，DCS是微機(jī)技術(shù)和近程通信技術(shù)高度發(fā)展而互相結(jié)合的產(chǎn)物。

在DCS-2001中，通信技術(shù)的作用如下：

（1）實(shí)現(xiàn)分布式處理與控制：借助通信設(shè)施能把上位機(jī)的組態(tài)數(shù)據(jù)和控制信息傳遞給處于不同地理位置的過(guò)程控制站，把現(xiàn)場(chǎng)較為單泊勺控制仟?jiǎng)?wù)或數(shù)據(jù)處理任務(wù)分配給有關(guān)控制站。

（2）實(shí)現(xiàn)資源共享：借助通信網(wǎng)絡(luò)可以使入網(wǎng)的站共享網(wǎng)內(nèi)的資源，諸如昂貴的庫(kù)、算法軟件包、磁盤(pán)和打印機(jī)等等，從而大大降低系統(tǒng)成本。

（3）對(duì)地理上分散的控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)督和管理，統(tǒng)一監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行：借助通信網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)?lái)自各控制站的數(shù)據(jù)信息和設(shè)備狀態(tài)傳送給上位機(jī)，以便按照用戶需求生成各種管理報(bào)表，作為操作員監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行情況、制作各種動(dòng)態(tài)顯示畫(huà)面的依據(jù)。

（4）通信網(wǎng)絡(luò)是DCS具有高可靠性的技術(shù)保證：例如，DCS能嚴(yán)密地監(jiān)視報(bào)警措施，借助通信線路把各種報(bào)警信息迅速地傳到上位機(jī)使管理人員得以及時(shí)處理解決。

3.制表記錄及打印。事故順序（S OE）記錄；事故追憶記錄：定期記錄：設(shè)備運(yùn)行記錄；報(bào)警記錄。

四、結(jié)束語(yǔ)

DCS-2001分散型控制系統(tǒng)功能非常強(qiáng)大，不僅為用戶提供方便的組態(tài)界面，監(jiān)控界面，而且還有豐富的圖形顯示，數(shù)據(jù)管理，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，是用于集輸處理裝置上的理想DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，穩(wěn)定可靠，在線修改和調(diào)試方便，確實(shí)給操作人員和維護(hù)人員帶來(lái)很大的方便，在高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，降低能耗和安全環(huán)保等方面發(fā)揮很大的作用。生產(chǎn)參數(shù)實(shí)時(shí)采集、生產(chǎn)異常及時(shí)報(bào)警，消除了安全隱患，極大改善了生產(chǎn)的安全狀況，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)和控制，提高了工藝自動(dòng)化水平，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，得到了用戶的好評(píng)。同時(shí)為進(jìn)一步在集輸處理裝置上的自動(dòng)控制中的使用打下良好基礎(chǔ)，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期的效果。