集输仪表在轻烃工业中的应用

张宝宝

【摘 要】本文介绍了DCS-2001分散型控制系统在油气集输处理装置上的应用，阐述了系统软、硬件的构成和功能。

【关键词】实时监控；DCS；现场控制站；操作站

一、前言

DCS系统是英文Distributed Control System的缩写，是当代自动化控制技术主导产品，分散型控制系统仍然是21世纪自动化控制技术的主流产品。

DCS-2001分散型控制系统是在国外先进的集散系统的基础上升发研制而成的，更适合我国国情在功能上和国外集散系统具有同等水平，可方便地与国产II、III型仪表及非标准仪表连接，适应性较强。

DCS-2001分散型控制系统于一九九二年荣获国家级重点新产品证书，是国产DCS系统中唯一获国家级证书的厂家，已应用于石油（油田）、化工（油漆厂、化肥厂）、机械（加热炉、电

炉）、电力（电站及变电所）、轻纺（造纸厂）、冶金（各种高炉、冶炼炉）、医药（生物工程、发酵、制药）、建材（水泥厂、玻璃窑炉）、食品加工（啤酒、饮料厂）、水处理（自来水）、污水处理、工业锅炉（供热、生产用汽）、能源（煤矿）等领域，为促进我国工业自动化领域的发展做出了突出的贡献

1.系统基本概述

DCS-2001分散型控制系统以‘。4C '，技术为基础。综合了传统仪表特点，加之现代计算机技术，形成较为完善的体系结构。DCS分散型控制系统一般分为四级：管理级、操作监控级、现场监控级和过程检测级。

2.系统特点

（1）控制器以日本CONTEC公司的DCS模件为核心，具有运算速度快，可靠性高的特点，并能和一般上位机，工作站等机种进行实时通讯，并兼容于一般工业计算机。

（2）系统具有两大界面：工程师键盘界面、操作员键盘界而、组态软件是工程师键盘界面的主要内容，它给用户系统工程师仪表工程师一个良好的系统设计和维修手段。

（3）有90多种算法供用户选择，算法覆盖面]一，从简单PID到时间滞后补偿和超前控制都能实现，还具有丰富的反瞬控制功能，能实现一般工业过程DDC、DAS、IVICS、SOE、IISR等控制及PLC等控制功能。

（4）根据用户规模，可任意选择上、下位机进行组合，每个FCS为积木式结构，可根据用户不同需要、不同数量的回路的I/O点数，任意组合I/O模板，完成不同规模的现场站（ FCS）组合，同时一根据需要，可选择FCS和OPS进行组合。

（5）CRT是人机联系的重要手段，可以在工业控制中直观的反映被控对象的情况，均采用工业Windows窗口软件，汉字窗口，本系统不论是OPS还是FCS都有以下一种画面：（1）总貌画面（2）报警画面（3）模拟表画面（4）流程图画面（5）工艺设定画面（6）历史趋势画面（7）调整画而（8）汉字画面（9）打印画而（10）操作指导画面。并且每一种画面可以根据用户需要任意设定，每种画而可有1-N幅。

（6本系统有两键盘界面，即操作员键盘和工程师键盘。工程师键盘可以组态，维护和修改系统，使用灵活方便；操作员键盘用以监视生产过程、操作简单、容易掌握。

二、超稠油集中处理站工艺流程

在油田开发的地壳中存在着丰富的油品资源，集输处理装置就是能够将地壳中采出的油品进行脱水处理并集中输送到其它需要用它做原料的工厂和企业中。

目前，国内外对油品脱水的工艺力一法主要有电脱水、机械脱水、化学脱水及热化学沉降脱水等儿种方法。在我们集输公司集中处理站有一套以热化学沉降脱水装置，对从地底采出的超稠油进行脱水处理，处理能力100万吨/天。工艺采用先进的热化学沉降脱水工艺，沉降时超稠油的温度经热媒装置加热后控制在85-90℃。处理后的超稠油的含水由原来的&0%以上降低到2%一3%。该装置各项实际指标均优于设计指标，并积累了很多操作方面的经验：

（1）脱水装置。超稠油的脱水工艺采用热化学沉降脱水，共8座小直径，高液位的1万方的沉降处理罐为生产罐，中间加倒罐换热器。与传统的原油沉降罐相比。脱水的效果更理想。并可利用其較高的液位可采用自压装车，降低了能耗。脱水指标优于设计指标，运行可靠。

（2）热媒加热系统。稠油脱水工艺，主要是保证油品的合适的脱水温度。对进厂的稠油加热装置，我们采用的是由英国生产的GW-75型船舰用自动化程度很高的热媒炉火嘴燃烧控制装置。加热介质为导热油，进炉温度为120 C，出口温度控制在180℃以下瞬时流量控制在120m3/h，出入口压差控制在500kPa以下，热媒炉效率可达80%以上，完全处于高效运行。

（3）污水处理装置。经由热化学沉降脱水装置，使油与水分离，分离出的含油污水经管道输送到污水处理厂对含油的污水进行处理。在污油除油罐中和隔油池中对污水经初步除油处理后，经一至三级气浮，再流经厌氧和好氧池经微生物处理后。污水中的悬浮物和BOD与COD等的技术指标均达到了设计时的标准。处理后的污水可进行直接排放和进行采油时的深井回注。合理的利用了水资源，并减少了对环境构成的污染。

（4）自动加药。对要进行热化学沉降脱水的超稠油在进罐前通过控制系统对采取的样本进行分析和计算，实现变频调速定量控制，合理地利用化学药剂。达到了节约成本，降低能耗和提高稠油脱水率的要求

三、系统介绍

1.系统配置。根据该厂的规模和图纸方案，我们设计了I个现场控制站（采用双机冗余系统，点刘点冗余），1个工程师站兼操作站和1台打印机现场控制站是系统中直接与现场打交道的I/O处理单元，完成整个工业过程的实时监控功能。内设主机柜机笼和附机箱机笼，用来插放各类卡件，通过此卡件来完成其相应的功能。工程师站兼操作站包括工控PC机、彩色显示器、鼠标、网卡、专用键盘等组成。在此机器上可以完成系统组态维护、实时监控等功能。现场控制站与操作站之间又通过过程控制网〔采用高速冗余工业以太网）连接

2.网络配置。通信技术是DCS的关键技术，在DCS中的通信网络使系统的资源在控制上分散的同时而实现集中监视，统一管理和资源共享。因此说，DCS是微机技术和近程通信技术高度发展而互相结合的产物。

在DCS-2001中，通信技术的作用如下：

（1）实现分布式处理与控制：借助通信设施能把上位机的组态数据和控制信息传递给处于不同地理位置的过程控制站，把现场较为单泊勺控制仟务或数据处理任务分配给有关控制站。

（2）实现资源共享：借助通信网络可以使入网的站共享网内的资源，诸如昂贵的库、算法软件包、磁盘和打印机等等，从而大大降低系统成本。

（3）对地理上分散的控制现场实现集中监督和管理，统一监视系统的运行：借助通信网络能够将来自各控制站的数据信息和设备状态传送给上位机，以便按照用户需求生成各种管理报表，作为操作员监视系统运行情况、制作各种动态显示画面的依据。

（4）通信网络是DCS具有高可靠性的技术保证：例如，DCS能严密地监视报警措施，借助通信线路把各种报警信息迅速地传到上位机使管理人员得以及时处理解决。

3.制表记录及打印。事故顺序（S OE）记录；事故追忆记录：定期记录：设备运行记录；报警记录。

四、结束语

DCS-2001分散型控制系统功能非常强大，不仅为用户提供方便的组态界面，监控界面，而且还有丰富的图形显示，数据管理，历史数据存储等功能，是用于集输处理装置上的理想DCS系统。该系统自投入运行以来，稳定可靠，在线修改和调试方便，确实给操作人员和维护人员带来很大的方便，在高产稳产，降低能耗和安全环保等方面发挥很大的作用。生产参数实时采集、生产异常及时报警，消除了安全隐患，极大改善了生产的安全状况，实现了生产参数自动检测和控制，提高了工艺自动化水平，减轻了劳动强度，带来了良好的经济效益，得到了用户的好评。同时为进一步在集输处理装置上的自动控制中的使用打下良好基础，达到了设计预期的效果。