SUPCON DCS系統在丙烷生產(chǎn)上的應用

我廠(chǎng)丙烷脫瀝青裝置年加工量為 18 萬(wàn)噸，裝置存在工藝路線(xiàn)比較復雜，控制點(diǎn)多，高溫高壓，生產(chǎn)環(huán)境差等諸多特點(diǎn)，特別是大規模連續性生產(chǎn)，對人工操作提出了很高的要求，如果溫度，流量，壓力等控制不好，都會(huì )造成產(chǎn)品質(zhì)量和收率的下降，倘若出現操作失誤，必然帶來(lái)巨大的損失。還有許多油品和溶劑都會(huì )因控制不當或操作不妥而排放到污水中，這不僅造成了成本的浪費，而且也造成了環(huán)境的污染，致使企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量不穩、收率不高、污染比較嚴重、勞動(dòng)強度大、成本居高不下等等，這會(huì )嚴重制約我廠(chǎng)生存發(fā)展空間和削弱市場(chǎng)競爭的能力。

為了有效解決這些問(wèn)題，廠(chǎng)引進(jìn)了一套國內比較先進(jìn)的計算機集散控制系統，我車(chē)間針對工藝裝置的需要，對這套系統進(jìn)行了開(kāi)發(fā)應用。

JX-300 X 系統簡(jiǎn)介

JX-300 X 系統是浙大中控自動(dòng)化公司設計的一代全數字化的集散控制系統，整體結構圖如下,它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

信號調節智能化：采用智能化信號調節技術(shù)，通過(guò)軟件組態(tài)就能實(shí)現不同類(lèi)型的信號調節，并且具有自診斷、自檢查、自修理功能，無(wú)須進(jìn)行人工高校，使用方便，精度高，穩定性好。

系統規模大小相宜：可滿(mǎn)足最多 128/站個(gè)回路,384 個(gè)個(gè)人工智能/站點(diǎn)模入點(diǎn)到 2024/站個(gè)虛似開(kāi)關(guān)量等。

真正實(shí)現危險性分散:分散程度大，模擬量輸入輸出卡每卡 2-4 點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量每卡 4 點(diǎn)，系統危險性進(jìn)一步分散。

冗余配置更為靈活:任何卡件均可選擇冗余或不冗余。

卡件種類(lèi)較少:常用 IO 卡件只有 5 種，備品備件數量大為減少，便于維護和修理。

自治性、實(shí)時(shí)性強:所有卡件均為智能化設計，不僅有利于減輕主機負擔,增加實(shí)時(shí)性，而且有利于提高系統各卡件的獨立性和可靠性。

通信網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放，速度高:各個(gè)操作站與管理網(wǎng)采用以太網(wǎng)相連，波特率為 10Mbps， 100 百萬(wàn)位元／秒,1 Gbps 等。

實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統：所有軟件基于 Windows98/新臺幣平臺開(kāi)發(fā)，操作方便，界面友好，畫(huà)面美觀(guān)。

工藝情況簡(jiǎn)介

我廠(chǎng)丙烷脫瀝青裝置是以常減壓裝置的減壓渣油為原料，以高純度的丙烷為溶劑，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)微晶蠟原料—輕脫瀝青油，同時(shí)為催化裂化裝置提供低金屬的優(yōu)質(zhì)催化料—重脫瀝青油，以及重質(zhì)燃料油及道路瀝青的調合—半瀝青。所以，在我廠(chǎng)的眾多生產(chǎn)裝置中，丙烷脫瀝青裝置占有很重要的位置，為了使其在生產(chǎn)中能順利及時(shí)的生產(chǎn)出合格的各項產(chǎn)品，本裝置在工藝方面采用了先進(jìn)的混合—沉降,超臨界回收溶劑工藝，而在過(guò)程控制方面采用了先進(jìn)的直流控制系統。

主要儀表控制回路實(shí)現：

根據工藝流程， IO 點(diǎn)數和現場(chǎng)要求，系統共有 8 幅流程圖，其中高壓及燃料爐部分最為重要,下面以燃燒爐流程圖為例舉例說(shuō)明串級控制的實(shí)現: 燃燒爐有兩個(gè)串級控制回路：PIC3101 與 TRC2107 串級和 PIC2118 與 TIC2145 串級，分別控制輕脫油加熱爐和瀝青溶液加熱爐,控制回路方案如圖:



當生產(chǎn)過(guò)程處在穩定工況時(shí),被加熱物料的流量、壓力和溫度保持不變，爐出口溫度和爐膛溫度均處于相對平衡狀態(tài)，調節閥也保持一定的開(kāi)度，此時(shí)爐出口保持在給定值上。當擾動(dòng)或工藝波動(dòng)時(shí)，破壞了平衡工況時(shí)，串級控制系統便開(kāi)始了其控制過(guò)程，通過(guò)簡(jiǎn)單的 CSC 模塊編程就可以實(shí)現復雜的串級控制過(guò)程。加熱爐模塊組態(tài)圖如下：



控制系統的實(shí)現

系統共配備了 1 個(gè)控制站， 2 個(gè)操作站?？刂撇捎萌哂喾绞?，提高了系統的可靠性?？刂普矩撠煍祿牟杉吞幚?，并進(jìn)行控制算法的運算輸出，操作站負責提供人機操作界面，同時(shí)也作為工程師站進(jìn)行組態(tài)。

系統輸入輸出點(diǎn)數如下：

1、模擬量輸入：溫度 63 點(diǎn)

標準信號 4-20mV95點(diǎn)

2、模擬量輸出：標準信號 4-20 mA46 點(diǎn)

3、軟件開(kāi)發(fā)： 利用 JX-300 X 提供的資料，開(kāi)發(fā)了友好，易用的全漢字界面，包括工藝流程圖，控制分組圖，趨勢曲線(xiàn)圖,參數修改圖等頁(yè)面，容易掌握和操作。利用系統提供的自定義語(yǔ)言程序來(lái)實(shí)現某些復雜的控制方案。

應用中的一些問(wèn)題解決辦法

1、操作優(yōu)化問(wèn)題：

提高精度及穩定性：對某些流量 (如原料氣、燃料油、蒸汽等) 、液位、壓力等進(jìn)行溫度、壓力、密度、組分補償，提高了測量信號的靈敏度。同時(shí)采用限制變化率的濾波方法，消除測量信號中的幅度大，頻率高的噪聲，例如對爐膛負壓等作濾波處理后，測量信號的平穩性得到極大的改善。

2、提高調節閥的非線(xiàn)性：

有一部分具有非線(xiàn)性工作特性的調節閥，有時(shí)會(huì )成為控制系統不穩定的因素之一，而使用系統的處理，可對其進(jìn)行有效的補償。另外，也通過(guò)找出閥門(mén)開(kāi)度與閥門(mén)增益之間的關(guān)系，再依據此關(guān)系自動(dòng)可改變比例帶，使控制回路總增益保持一定，從而提高系統的穩定性。

應用效果

從 SUPCON JX-300 丙烷裝置生產(chǎn)過(guò)程集散控制系統應用以來(lái)，取得了比較好的應用效果。

1、控制效果好，完全適應和滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。

2、整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制率達 99% 以上，大大降低了操作工的勞動(dòng)強度，改善了工作環(huán)境。

3、系統可靠性較高，降低了儀表維護強度，而且由于系統卡件的通用性，降低了備品備件的庫存量和資金占用，降低了生產(chǎn)成本。

4、系統提供了通訊接口，通過(guò)調制器與遠程網(wǎng)關(guān)計算機連接，可并入全廠(chǎng)管理網(wǎng)，為日后實(shí)現全廠(chǎng)安全生產(chǎn)過(guò)程監控網(wǎng)提供了條件。

5、常規儀表相比：丙烷裝置共有 43 個(gè)控制回路，其中包括 9 個(gè)串級回路，按照常規儀表造價(jià)，約合人民幣 50 萬(wàn)元，而采用浙大中控直流費用為 41.8 萬(wàn)元，節約人民幣近 9 萬(wàn)元；

6、人力資源方面：直流實(shí)現了過(guò)程控制的自動(dòng)化，使原來(lái)多人操作常規儀表變?yōu)樯贁祹讉€(gè)人的完全控制，工藝與儀表維護人員所需人數約減少了 5 人，按每人收入 1.8-2 萬(wàn)元計算,每年可節省人工成本 9-10 萬(wàn)元;

7、直流還具有良好的性?xún)r(jià)比，它功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠性高,系統的平時(shí)無(wú)故障時(shí)間達到 1.0E+05 天.平時(shí)修復時(shí)間為 1.0E-02 天，這就為我廠(chǎng)節約了大量的維護資金，如果按故障率 2% 計算 (常規儀表),直流每年可節約近 5 萬(wàn)元。