现代煤化工企业仪表自动化系统工程设计

关小会，彭磊

(1.惠生工程(中国)有限公司河南化工设计院分公司仪表室，河南郑州450000;2.河南煤业化工集团有限责任公司，河南郑州450000)

现代煤化工企业仪表自动化系统工程设计

关小会1，彭磊2

(1.惠生工程(中国)有限公司河南化工设计院分公司仪表室，河南郑州450000;2.河南煤业化工集团有限责任公司，河南郑州450000)

阐述了煤化工项目仪表和自动控制系统设计的重点，通过对控制系统的规划、仪表信号的选用，控制室的总图位置及室内布置的规划等内容的介绍，分析了仪表及自控系统的设计注意事项，论述了在项目设计中仪表和自控系统设计方案应具前瞻性，仪控系统做整体设计考虑，为煤化工项目自动化系统的工程设计提供了思路。

煤化工;控制系统;工程设计方案

0 引言

在煤化工发展初期阶段，煤化工企业发展面临产品市场不明朗、市场需求不确定等因素的影响，产品装置及装置能力往往采用分期逐步实施，后期随着化工产品的市场发展、产品链的延伸，装置流程工艺再进行改扩建。这就造成了各装置仪表及控制系统的年代、系列、类型杂乱，制造厂商、硬件结构形式、软件版本等很难一致，给生产维护、技术支持、人员培训、备品备件、管理等方面带来很多困难。这种传统的建设模式导致了各装置控制系统间的差异，也造成实现全厂控制、统一管理和信息化系统建设的困难。

近些年，随着国内大型煤化工项目的建设，全厂控制系统的设置的应做整体、全面的规划，以满足企业生产管理的需要，且维护便利、技术支持有力、备品备件种类少。

1 控制系统设计依据

先进的工厂控制和管理系统，可实现企业管控一体化，是现代化的化工企业充分发挥装置过程的生产能力，实现生产任务的重要方式和手段，是工厂实现安全平稳、长周期、高效、低耗的生产保证，也为企业提高竞争力，确保企业实现盈利目标。

2 控制系统设计

控制系统分层次、结构化，所有数据和信息资源根据需要进行处理和加工，分成不同的集合，为不同的用户和部门提供专门的信息资源调用和相关服务。

根据化工企业控制系统的设计目标，在全厂控制系统以DCS为主网，其它系统(包括安全仪表系统(SIS)、联合压缩机组控制系统(ITCC)、各设备包和随机配成套PLC、MCC等系统)为子网的网络构架，将所有控制系统过程控制信息形成一个统一的数据信息平台，不仅满足生产过程控制的需要，且为企业的信息管理提供完整的生产过程数据。在编制控制系统规格书时，应明确控制系统应尽量采用同一厂商的同一型号产品。

3 中央控制室的布置

近些年随着环保卫生要求逐步提高，通讯技术的高度发展，中央控制室由过去的尽量靠近装置区(控制室设计规定HG/T20508－2000中第2.1.6)布置，逐步发展到远离装置区布置，或布置在厂前区。控制室所在建筑在功能上也从过去的单一功能的控制室，规划成包括全厂生产控制调度中心、中心化验室、生产人员办公室等功能的综合建筑物。

4 机柜室的设置

根据装置单元距离控制室的远近、装置现场情况确定是否设置现场机柜室，现场机柜室的设置解决了中央控制室进线电缆多，电缆敷设工程量大，仪表信号长距离敷设受干扰等问题，进中央控制室只需敷设通讯光缆。

现场机柜室在设计时应考虑装置区应有足够的布置空间，距离装置区应满足防火间距要求;布置在易燃易爆危险区时，机柜室还应采取隔爆结构、正压通风等措施，进机柜室电缆封堵要求等方面问题。

5 控制系统信号制方案

仪表信号的发展经历了气动信号，0～10 V电压信号，发展到仪表标准4～20 mA信号，随着智能仪表技术的发展，在4～20 mA信号上叠加HART通讯成为控制系统信号应用趋势，这种信号兼有标准4～20 mA信号的优点，又兼具现场总线信号可以传输仪表设备非过程信息的优点。但现场总线技术由于可选仪表种类较少，信号安全性、可靠性不高，设备投资较大等原因，目前还没有得到广泛应用。

现代大型煤化工企业多采用在4～20 mA信号上叠加HART通讯做为控制系统仪表信号的模式，HART通讯将仪表的设备管理信息进行采集，在技术先进的智能设备管理系统(AMS)上进行仪表设备的远程诊断、设备硬件运行状况监测等方面的管理，为企业远程管理、开展预防性检修成为可能，也便于设备故障的远程诊断。

6 生产调度系统

生产调度系统可布置在中央控制室，调度系统数据库整合了生产过程控制数据和全厂摄像监控数据，生产调度系统包括数据采集矩阵和显示两部分，生产过程控制系统采用数字图像矩阵，摄像监控系统采用视频矩阵，采用壁挂式大屏幕和22"液晶显示器，大屏幕布置于控制室墙面，大屏幕组合既可以做为任一台操作站显示器，也可用于现场摄像头信号的显示。大屏幕组合显示系统为中央控制室集中显示、生产运行监测、管理和生产调度指挥提供了新型有效的工具。

7 安全仪表系统(SIS)

根据安全仪表系统所分等级，一般通过对所有事件发生的可能性与后果的严重程度及其他安全措施的有效性进行定性的评估，从而确定适当的安全度等级。原则上传感器、最终执行元件、系统软硬件等做独立或冗余设置，安全仪表系统控制器三重化冗余(TMR)或四重化冗余设置，系统与DCS或别的系统采用单向通讯模式，将SIS过程数据通讯上传其它系统，进行报警、显示等。SIS紧急停车信号按钮等，布置在控制室辅助操作台，如果SIS设置就地机柜室(安装SIS控制柜)，在控制室需要设置SIS远程I/O柜，将辅助操作台所有操作信号硬接线至远程I/O柜，远程I/O柜通过冗余路径的光纤与就地机柜室内控制站通讯。

8 中央控制室的布置

中央控制室做为全厂生产指挥调度、生产操作的核心区域，生产人员较集中，中央控制室集中了多种系统类型，布置于中央控制室的系统可能由不同的设计单位来完成，这些都有可能造成控制室的布置不统一，影响控制室的整体布置效果。

在中央控制室设计时对各种系统操作台、机柜应统一配置、外形、尺寸、颜色完全一致，采用统一尺寸的液晶显示器做为操作终端，系统打印机可采用网络打印机集中配置，以节约打印资源，消除噪音污染。

中央控制室操作台采用弧形布置，不仅可充分利用控制室方形空间，且符合流线型的美学理念，地面铺设大规格的防滑耐磨地板砖，使控制室清洁、耐用和美观。

9 结束语

在大型煤化工项目的仪表设计中，将仪表系统做为一个整体进行规划和设计。

在项目总体设计阶段，与业主充分沟通，对企业的全厂信息管理和控制要求进行充分的分析研究，制定出有符合企业生产管理和未来发展需要的的控制和信息管理系统方案，为项目后续设计创造条件。

［1］陆德民，张振基，黄步宇.石油化工自动控制设计手册［M］.第3版.北京:化学工业出版社，2000.

［2］贺永德.现代煤化工手册［M］.北京:化学工业出版社化学与应用化学出版中心，2003.

［3］叶向东，冯欣.现代化炼油厂自动化系统工程设计［J］.石油化工自动化，2010(4):1－8.

［4］叶向东.炼油厂自动控制系统概念设计［J］.石油化工自动化，2003(1):1－3.

TQ050.2

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1003－3467(2012)14/16－0024－02

2012－06－18

关小会(1970－)，女，从事煤化工、石油化工方面仪表设计工作，手机:15138953756。