石油化工行業(yè)DCS系統(tǒng)應(yīng)用研究

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[關(guān)鍵詞]DCS控制系統(tǒng)；石油化工；應(yīng)用

1.引言

DCS系統(tǒng)目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在石油化工領(lǐng)域也具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，目前DCS系統(tǒng)在該領(lǐng)域的應(yīng)用研究，仍然受到比較廣泛的關(guān)注。王心玉[1]對(duì)DCS系統(tǒng)在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行了分析，著重分析了DCS系統(tǒng)在石油化工企業(yè)應(yīng)用中的時(shí)效性和監(jiān)督功能，對(duì)DCS系統(tǒng)的具體應(yīng)用案例進(jìn)行了細(xì)致的研究。劉珊等[2]對(duì)石油化工行業(yè)中dcs系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)DCS系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。張瑞[3]同樣對(duì)石油化工企業(yè)中DCS系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，提出了將中央控制室和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜分開(kāi)進(jìn)行布置的方案。于耀宗[4]對(duì)DCS系統(tǒng)在采油平臺(tái)外輸泵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用進(jìn)行了分析，對(duì)數(shù)據(jù)采集程序的實(shí)施過(guò)程及應(yīng)用效果進(jìn)行了總結(jié)。牛澤亭[5]對(duì)DCS系統(tǒng)在石油化工企業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了研究。張志華[6]對(duì)應(yīng)用于海洋石油開(kāi)發(fā)中的新型DCS系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)具體的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。王立尚[7]對(duì)橫河DCS系統(tǒng)在破乳劑生產(chǎn)工藝過(guò)程中的具體應(yīng)用流程進(jìn)行說(shuō)明。史書(shū)臣[8]對(duì)國(guó)產(chǎn)化DCS應(yīng)用系統(tǒng)ECS-700在海洋石油平臺(tái)上的應(yīng)用進(jìn)行了研究。目前DCS控制系統(tǒng)在石油化工領(lǐng)域已經(jīng)有比較廣泛的研究基礎(chǔ)，本文將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，分析DCS控制系統(tǒng)在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用案例，并對(duì)DCS控制系統(tǒng)在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用的存在問(wèn)題進(jìn)行了探討，研究?jī)?nèi)容對(duì)于促進(jìn)DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

2.DCS系統(tǒng)概述

總的來(lái)講，DCS系統(tǒng)作為第四代工業(yè)化控制系統(tǒng)，集成了通訊技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及CRT技術(shù)，是一種級(jí)四種先進(jìn)技術(shù)于一體的產(chǎn)品，DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程的集中監(jiān)視目的，同時(shí)可以滿(mǎn)足用戶(hù)進(jìn)行完成生產(chǎn)工藝流程中的操作及管理的一些工作。一般來(lái)講，DCS系統(tǒng)的主要由操作員站、過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)、工程師站及現(xiàn)場(chǎng)控制站等組成部分構(gòu)成，操作員站完成人機(jī)交互功能，過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)操作員站、工程師站及現(xiàn)場(chǎng)控制站的相關(guān)對(duì)接工作，可以完成指令信息的傳遞與輸送工作，一般過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)都會(huì)采用冗余設(shè)計(jì)，保證信息傳遞過(guò)程中安全性及高效性。

3.DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1拓展靈活性

一般而言，由于DCS系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)模式，能夠提供豐富功能的模塊，從而滿(mǎn)足在DCS系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單、復(fù)雜組態(tài)工作的目的。同時(shí)，DCS控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行及時(shí)調(diào)整從而滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝調(diào)整的需求，只需要對(duì)DCS控制邏輯進(jìn)行相關(guān)修改，不需要對(duì)相關(guān)硬件進(jìn)行調(diào)整，即可滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，在DCS控制系統(tǒng)上進(jìn)行相關(guān)控制邏輯的調(diào)整，具有非常大的靈活性。

3.2安全可靠性

DCS控制系統(tǒng)在石油化工行業(yè)的應(yīng)用過(guò)程中，控制采用的是集中監(jiān)視且分散控制原則，因而在DCS控制系統(tǒng)中故障影響面積會(huì)變得非常小，一般在DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)考慮相關(guān)聯(lián)鎖保護(hù)功能、冗余設(shè)計(jì)、故障自診斷系統(tǒng)及故障人工控制等功能，從而滿(mǎn)足DCS控制發(fā)生相關(guān)故障或故障預(yù)警時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行相關(guān)修復(fù)或者維護(hù)工作，進(jìn)而保證DCS控制系統(tǒng)的安全可靠性。

4.DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用案例

4.1國(guó)產(chǎn)化DCS系統(tǒng)海洋石油平臺(tái)中的應(yīng)用

國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)起步于上個(gè)世紀(jì)70年代左右，在發(fā)展了20多年后形成了幾個(gè)具有代表性的DCS公司，國(guó)產(chǎn)化DCS系統(tǒng)主要依據(jù)其超高的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)擠占市場(chǎng)份額。以國(guó)產(chǎn)化DCS系統(tǒng)ECS-700在海洋石油平臺(tái)中的應(yīng)用為例[9]，該系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中具有較高的可靠性、穩(wěn)定性、安全性、易維護(hù)性、易拓展性等方面的優(yōu)勢(shì)，基于ECS-700DCS控制系統(tǒng)的海洋石油平臺(tái)的PCS，卡件的設(shè)計(jì)過(guò)程中采用冗余配置的要求，很大程度上提高了PCS控制的可靠性，一般而言采用冗余設(shè)計(jì)的卡件設(shè)備主要包括主控器、通信卡、電源卡及其他卡件等。在平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中的硬件選型過(guò)程中主要包括控制器、I/O模件、AI/AO模件、DI/DO模件、通信模件、工程師站及操作員站及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等方面的內(nèi)容，其操作站軟件及輔助部件如表1、表2所示。ECS-700控制系統(tǒng)在海洋石油平臺(tái)中的應(yīng)用實(shí)例表明，該系統(tǒng)的硬件具有良好的防腐性能，能夠很好地控制系統(tǒng)的相關(guān)元件進(jìn)行無(wú)故障的運(yùn)行，保證整個(gè)系統(tǒng)與第三方之間的通訊穩(wěn)定，并且在使用過(guò)程中非常靈活、易操作。國(guó)產(chǎn)化DCS控制系統(tǒng)ECS-700在海洋石油平臺(tái)中的應(yīng)用打破了對(duì)國(guó)外DCS控制系統(tǒng)的長(zhǎng)期依賴(lài)，很大程度上降低了系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)具有非常良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4.2DCS系統(tǒng)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用

CS3000是一種先進(jìn)的控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域。隨著近些年來(lái)全社會(huì)對(duì)于環(huán)保舍業(yè)的高度重視，在此大背景下，生產(chǎn)出高質(zhì)量的清潔油品成為目前國(guó)內(nèi)外在石油化工行業(yè)的重點(diǎn)課題之一，其中生產(chǎn)環(huán)節(jié)中采用加氫技術(shù)成為生產(chǎn)高清潔油品的一項(xiàng)主要途徑[10]，成為保護(hù)環(huán)境，減少資源浪費(fèi)的一項(xiàng)重要手段。加氫技術(shù)存在動(dòng)態(tài)過(guò)程較為繁瑣、影響因素較為復(fù)雜等限制因素，因此在加氫技術(shù)過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，才能保證生產(chǎn)出高質(zhì)量的清潔油品。CS3000控制系統(tǒng)可用于加氫技術(shù)的生產(chǎn)流程之中，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)及模擬量控制系統(tǒng)等的共同作用下，保證了加氫工藝生產(chǎn)流程可靠、安全。在加氫工藝流程的應(yīng)用過(guò)程中，CS3000控制系統(tǒng)的主要功能包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)控、系統(tǒng)屏蔽及進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真測(cè)試等內(nèi)容。該控制系統(tǒng)在應(yīng)用的可靠性、通訊的穩(wěn)定性具有顯著優(yōu)勢(shì)。在系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中主要包括對(duì)原料油的緩沖罐的壓力進(jìn)行分程控制、對(duì)反應(yīng)加熱爐的觸控溫度進(jìn)行串級(jí)控制、對(duì)冷高壓分離罐液位進(jìn)行調(diào)節(jié)和聯(lián)鎖控制及對(duì)酸性水罐的液位進(jìn)行控制等內(nèi)容。CS3000控制系統(tǒng)在加氫生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用顯示，能夠充分發(fā)揮CS3000控制系統(tǒng)配置靈活、運(yùn)行安全可靠、控制精確及編程方便等方面的優(yōu)勢(shì)，工藝系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化程度可以達(dá)到預(yù)期的效果，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，并在節(jié)能減排方面具有重要意義。

5.DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

5.1DCS控制系統(tǒng)的技術(shù)革新落后

隨著石油化工行業(yè)的不斷發(fā)展，企業(yè)為了兼顧經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，越來(lái)越關(guān)注生產(chǎn)效率的問(wèn)題，而隨著石油化工行業(yè)的不斷發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)存在更新緩慢、技術(shù)落后的問(wèn)題，這些因素嚴(yán)重制約著石油化工企業(yè)的生產(chǎn)效率，影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2DCS操作人員技術(shù)水平差、設(shè)備落后

DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)應(yīng)用中存在操作人員技術(shù)水平差、DCS設(shè)備落后等問(wèn)題，一方面操作人員不主動(dòng)學(xué)習(xí)、不善于探索和研究，在DCS控制系統(tǒng)出現(xiàn)一些問(wèn)題后，無(wú)法第一時(shí)間進(jìn)行判斷和解決。此外DCS控制系統(tǒng)的設(shè)備落后問(wèn)題也是制約企業(yè)生產(chǎn)效率的一個(gè)重要問(wèn)題。

6.結(jié)語(yǔ)

本文基于當(dāng)前DCS控制系統(tǒng)在石油化工領(lǐng)域已有比較廣泛的研究，對(duì)石油化工行業(yè)中DCS系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。對(duì)DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行了綜述，對(duì)DCS控制系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，對(duì)DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用案例進(jìn)行了研究，探討了DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，對(duì)于促進(jìn)DCS系統(tǒng)更好地應(yīng)用于石油化工行業(yè)中具有一定的借鑒意義。

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作者：張建華 單位：新疆油田公司百口泉采油廠(chǎng)