摘要：針對(duì)利津輕烴回收裝置系統(tǒng)配套落后不能滿足裝正常生產(chǎn)需要的問題，利用SmartPro分布式控制系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)改造，系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)和局部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，完成了從單變量控制到多變量的優(yōu)化高級(jí)控制，可執(zhí)行顯示、監(jiān)控、打印、報(bào)警等全部要求，實(shí)現(xiàn)了分散控制和集中監(jiān)視與操作，天然氣處理量、穩(wěn)定輕烴產(chǎn)量、液化石油氣產(chǎn)量都提高了一倍左右。

關(guān)鍵詞：輕烴回收；系統(tǒng)改造；網(wǎng)絡(luò)通信；分散控制

Applicati0n 0f DCS System in Light Hydr0carbOn Rec0Very Device MENG xino—hni

（Geological Scientific Research Institute，ShengIi 0nfield Company of SINOPEC，Dongying City，Shandong Province ，257015，China）

Abstract：Aiming at the backward matching system and the limitation 0f not meeting the production requirement for light hydrocarbon recovery device in Lijin area，the system has been improved by using SmartPro distributed control system．

The improved system adopting module structure and local networks communication technology has implemented the transformation from single variable control to optimal multivariate control，which can all functi0n such as perform displaying，monitoring，printing and alarming．The improved system has achieved distributed control and centra1ized monitor 8L operation so that the natural gas treating capacity，the stab-1ized light hydrocarbon production and LPG output can be increased by double or so．

Key words：Light Hydrocarbon Recovery； System Improvement； Networks Communication； Distributed Control

集輸輕烴檢修中心主要負(fù)責(zé)勝利油田各采油廠原油穩(wěn)定及輕烴回收裝置的年度檢修和改造工程。近年來，由于新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備不斷推廣、應(yīng)用以及原設(shè)備陳舊、老化，產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量低等原因，與檢修中心有業(yè)務(wù)聯(lián)系的許多站、庫都陸續(xù)進(jìn)行了工程改造。利用DCS系統(tǒng)，檢修中心先后承攬了坨二站輕烴回收裝置、孤東輕烴站、純梁原油穩(wěn)定及輕烴回收裝置、利津原油穩(wěn)定及輕烴回收裝置等的改造工程。現(xiàn)以利津輕烴回收裝置改造來介紹一下DCS系統(tǒng)在輕烴回收裝置上的應(yīng)用。

1 概況

利津輕烴回收裝置始建于1988年10月，1991年6月建成投產(chǎn)，原規(guī)模為10×1O000m³／d。經(jīng)過十多年的生產(chǎn)運(yùn)行，逐漸暴露出諸多問題，主要表現(xiàn)在部分設(shè)備老化、腐蝕嚴(yán)重，工藝及系統(tǒng)配套落后，特別是自控系統(tǒng)不能滿足裝置的正常生產(chǎn)需要。另一方面，隨著天然氣產(chǎn)量下降、原料氣組分等出現(xiàn)較大變化，造成了安全生產(chǎn)不能保證，經(jīng)濟(jì)效益差 因此，裝置停產(chǎn)改造，規(guī)模為5×10000 m³／d。改造既有利于安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)，同時(shí)又可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。本次改造分為工藝、設(shè)備、自控、電工等部分，其中自控DCS系統(tǒng)采用smartPro分布式控制系統(tǒng)，完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)視[1-3]。

2 改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

一個(gè)成功的自動(dòng)化系統(tǒng)最主要的前提是設(shè)計(jì)方案合理，當(dāng)前，自控系統(tǒng)多種多樣，主要類型有PLC、SCADA及DCS，它們各有特點(diǎn)。PLC（可編程序控制器）具有邏輯功能強(qiáng)的特點(diǎn)，特別適合于需要進(jìn)行邏輯控制、順控等場(chǎng)合，主要處理離散量，當(dāng)控制回路多時(shí)，使用就不太方便了。SCADA（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)），主要用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，網(wǎng)絡(luò)為廣域網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不高，不能用于要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合。而DCS（分散型控制系統(tǒng)），主要特點(diǎn)是回路處理能力強(qiáng)，主要處理模擬量，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為局域控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)性好，人機(jī)界面友好，具有豐富的故障診斷與報(bào)警功能，操作人員易于掌握“ 。因此，將SmartPro系統(tǒng)應(yīng)用于利津輕烴回收裝置改造中的自控系統(tǒng)，是非常合適的。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

利津原油穩(wěn)定及輕烴回收裝置改造工程包括電脫水裝置、原油穩(wěn)定裝置、輕烴回收裝置、罐區(qū)、泵區(qū)等部分，其中，電脫水裝置、原油穩(wěn)定裝置共用一套Dcs系統(tǒng)；輕烴回收裝置、罐區(qū)、泵區(qū)等部分共用一套DCS系統(tǒng)。兩套DCS控制系統(tǒng)分別安裝在原油穩(wěn)定控制室和輕烴回收控制室內(nèi)。安裝在兩個(gè)控制室內(nèi)的DCs控制系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，并能實(shí)現(xiàn)相互通訊功能。兩套DCs系統(tǒng)組成基本相同，系統(tǒng)采用北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司的SmartPr0分布式控制系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和圖形顯示（CRT）技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是完成過程控制和過程管理的現(xiàn)代化設(shè)備，設(shè)有控制回路16個(gè)，檢測(cè)回路31個(gè)，見表1。

TI：溫度輸入信號(hào) K：熱電偶 Pt：熱電阻AI：模擬量信號(hào)輸入 AO：模擬量信號(hào)輸出 DI：開關(guān)量輸入 DO：開關(guān)量輸出 整套系統(tǒng)包括1個(gè)I／0控制站、2臺(tái)操作員站（其中1臺(tái)兼作工程師站）、1臺(tái)報(bào)表打印機(jī)。I／O控制站由主控單元、智能I／O單元、電源單元和專用機(jī)柜四部分組成，完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集、工程單位變換、通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到操作員站等功能；操作員站是最重要的人機(jī)交互界面，由高檔工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)、專用工業(yè)鍵盤等組成，進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視和管理。smartPro系統(tǒng)軟件包括過程控制和檢測(cè)軟件，操作系統(tǒng)及工具軟件、工程組態(tài)軟件。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由上到下分系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)層次，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與系統(tǒng)操作員站的互連，控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與智能I／O單元的通訊，全裝置采用冗余的局域通訊網(wǎng)，連接所有的控制、檢測(cè)和操作設(shè)備。整套系統(tǒng)具有完備的冗余技術(shù)及擴(kuò)展功能。

2.2 系統(tǒng)功能

2.2.1 過程控制

利津輕烴回收裝置SmartPro系統(tǒng)是一個(gè)綜合的、集成的、靈活配置的、標(biāo)準(zhǔn)化的過程控制和工廠管理系統(tǒng)，符合ISO／OSI規(guī)范，一般通訊速率不低于5Mbps。過程控制實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的徹底的分散控制，它直接與生產(chǎn)過程連接，完成信號(hào)的變換輸入、控制、運(yùn)算和輸出，它是DCS系統(tǒng)的核心部件， 位于操作站與現(xiàn)場(chǎng)各類儀表之間，對(duì)操作站具有通信功能，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表又具備接口功能。本套Smart—Pro系統(tǒng)過程控制功能主要包括常規(guī)控制功能、順序控制以及數(shù)據(jù)采集輸出功能。實(shí)現(xiàn)常規(guī)控制功能的功能模塊主要有PID，PID帶串級(jí)、PID帶偏差、PID帶死區(qū)、PID帶平方誤差，數(shù)字濾波、開關(guān)控制，手操輸出，高 低、高高、低低和偏差超值報(bào)警等，系統(tǒng)具備參數(shù)自整定功能；順序控制和邏輯控制用標(biāo)準(zhǔn)功能塊、梯形圖或簡單的順序表實(shí)現(xiàn)；過程數(shù)據(jù)的輸入輸出通過I／O卡件完成，I／O卡件類型主要包括模擬輸入、模擬輸出、脈沖輸入、接點(diǎn)輸入、接點(diǎn)輸出、帶線形化處理能力的溫度信號(hào)輸入卡，I／o卡具備識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)接線斷路或短路并發(fā)出報(bào)警的功能。

2.2.2 顯示操作功能

SmartPro系統(tǒng)操作站的CRT、操作員鍵盤、工程師鍵盤、鼠標(biāo)或球標(biāo)為操作人員提供了監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程、維護(hù)設(shè)備和處理事故的“人一機(jī)”接口。在操作站上，工藝技術(shù)人員可直接看到菜單畫面、總貌畫面、組畫面、單點(diǎn)畫面、報(bào)警總貌畫面、報(bào)警提示窗口畫面、趨勢(shì)組畫面、工藝流程畫面、機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)畫面，供其操作和監(jiān)視工藝過程。工程技術(shù)人員能在工程技術(shù)人員畫面上（系統(tǒng)組態(tài)畫面、用戶圖形生成畫面、高級(jí)語言編程畫面、聯(lián)機(jī)記錄和報(bào)表生成畫面等）方便地進(jìn)行系統(tǒng)的生成、用戶流程圖及各類圖形的生成，以及用通用高級(jí)語言或?qū)Ｓ酶呒?jí)語言生成各類記錄、報(bào)表，同時(shí)為系統(tǒng)的二次開發(fā)及優(yōu)化控制的實(shí)現(xiàn)提供相應(yīng)的語言和接口。系統(tǒng)維護(hù)人員能夠在維護(hù)人員畫面上（系統(tǒng)診斷畫面、系統(tǒng)維護(hù)畫面、系統(tǒng)資源使用情況畫面、系統(tǒng)狀態(tài)畫面）方便地進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的維修，在這些畫面上能方便地觀察到故障發(fā)生的位置，指導(dǎo)維修人員對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

2.2.3 報(bào)警功能

操作站具備完善的報(bào)警功能，對(duì)過程變量報(bào)警和系統(tǒng)故障報(bào)警有明顯區(qū)別，能對(duì)過程變量報(bào)警任意分級(jí)、分區(qū)、分組，能自動(dòng)記錄和打印報(bào)警信息，區(qū)別第一事故報(bào)警，記錄報(bào)警順序，時(shí)間精確到秒。

2.2.4 打印功能

系統(tǒng)具有根據(jù)用戶定義的報(bào)表格式、內(nèi)容、打印周期進(jìn)行定時(shí)打印或根據(jù)需要隨時(shí)打印的功能，具有實(shí)時(shí)打印所有報(bào)警點(diǎn)的位號(hào)、時(shí)間及報(bào)警工況的功能，具有打印組態(tài)畫面和CRT實(shí)時(shí)畫面打印功能。 此外，系統(tǒng)還具備分散隔離、迅速維修等功能，是一套完善、經(jīng)濟(jì)、可靠的大型綜合控制系統(tǒng)。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)儀表更新

本次改造將現(xiàn)場(chǎng)儀表基本更新，主要儀表選型如下：溫度測(cè)量儀表采用wSS系列雙金屬溫度計(jì)、WRN型鎳鉻一鎳硅熱電偶、WZP型鉑熱電阻；壓力測(cè)量儀表采用Y一1oo彈簧管壓力表、YTF一1OO不銹鋼壓力表、YTP一1o0隔膜壓力表、l151智能壓力變送器；流量測(cè)量儀表采用TDS智能旋進(jìn)流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、刮板流量計(jì)、金屬管浮子流量計(jì)以及節(jié)流裝置；液位測(cè)量儀表采用UB型玻璃扳液位計(jì)、頂裝式浮球液位計(jì)、電動(dòng)浮筒液位變送器、射頻導(dǎo)納液位變送器；執(zhí)行機(jī)構(gòu)及輔助單元采用氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)活塞套筒切斷閥以及電氣轉(zhuǎn)換器、電氣閥門定位器、空氣過濾減壓閥等；另外，安全柵選用KN9o00系列齊納安全柵，可燃?xì)怏w檢測(cè)探頭選用催化燃燒式探頭，并配套報(bào)警裝置。壓力、溫度、液位、流量等信號(hào)傳至DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)控。

3 改造效果

利津輕烴回收改造裝置從2O03年1O月投產(chǎn)運(yùn)行至今，天然氣處理量、穩(wěn)定輕烴產(chǎn)量、液化石油氣產(chǎn)量都提高了一倍左右。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

用SmartPro DCs儀表自控系統(tǒng)替代老式氣動(dòng)儀表，全站實(shí)現(xiàn)DCs系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，代替了人工操作，提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)省了人力。其DCS自控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）實(shí)現(xiàn)了分散控制：系統(tǒng)同時(shí)控制幾個(gè)控制回路，若一旦出現(xiàn)故障，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工 作，做到了本質(zhì)上的“危險(xiǎn)分散”。

（2）實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)視與操作：系統(tǒng)集中了生產(chǎn)過程中全部信息并以顯示，能應(yīng)用多種畫面代替常規(guī)儀表盤，實(shí)現(xiàn)了集中顯示與操作。

（3）系統(tǒng)功能完善：系統(tǒng)完成了從單變量控制到多變量的優(yōu)化高級(jí)控制，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)反饋控制，也可實(shí)現(xiàn)離散順序控制，還可執(zhí)行顯示、監(jiān)控、打印、報(bào)警等全部要求。

（4）系統(tǒng)擴(kuò)展方便。系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)和局部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，根據(jù)實(shí)際需要操作人員可靈活方便地?cái)U(kuò)大或縮小系統(tǒng)的規(guī)模。

4 結(jié)論

用SmartPro DCS儀表自控系統(tǒng)替代老式氣動(dòng)儀表，全站實(shí)現(xiàn)DCs系統(tǒng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，代替了人工操作，提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)省了人力。其DCS自控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）實(shí)現(xiàn)了分散控制：系統(tǒng)同時(shí)控制幾個(gè)控制回路，若一旦出現(xiàn)故障，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，做到了本質(zhì)上的“危險(xiǎn)分散”。

（2）實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)視與操作：系統(tǒng)集中了生產(chǎn)過程中全部信息并以顯示，能應(yīng)用多種畫面代替常規(guī)儀表盤，實(shí)現(xiàn)了集中顯示與操作。

（3）系統(tǒng)功能完善：系統(tǒng)完成了從單變量控制到多變量的優(yōu)化高級(jí)控制，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)反饋控制，也可實(shí)現(xiàn)離散順序控制，還可執(zhí)行顯示、監(jiān)控、打印、報(bào)警等全部要求。

（4）系統(tǒng)擴(kuò)展方便。系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)和局部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，根據(jù)實(shí)際需要操作人員可靈活方便地?cái)U(kuò)大或縮小系統(tǒng)的規(guī)模。

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