DCS控制系統在原油穩定壓縮機中的應用

       文章介紹了dcs系統在壓縮機裝置的應用，包括dcs系統特點(diǎn)，自控改造方案，設備儀表選型，報警措施等。

        1、引言

　　原油穩定壓縮機是油氣集輸系統生產(chǎn)中原油穩定、油氣處理的重要設備, 該裝置工藝流程復雜，生產(chǎn)過(guò)程易燃易爆，同時(shí)對生產(chǎn)參數的控制要求嚴格。油氣集輸系統中的聯(lián)合站大都利用壓縮機作為原油穩定、油氣處理的裝置。

　　目前壓縮機控制儀表全部是電-ⅱ型儀表，為220v供電，防爆等級低，無(wú)數據遠傳功能；大多數參數調節靠人為手動(dòng)，或者靠簡(jiǎn)單的儀表進(jìn)行監測;儀表的故障率較高，控制效率低;生產(chǎn)出現故障時(shí)，也不容易查找事故原因，造成了生產(chǎn)、安全等諸多不穩定的因素;同時(shí)又不能對生產(chǎn)參數的歷史數據進(jìn)行儲存，不便于生產(chǎn)管理，嚴重限制了壓縮機裝置自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步提高,成了阻礙該裝置自動(dòng)化改造的瓶頸.為了克服以上毛病，提高壓縮機自動(dòng)運行的能力，達到提前預警的目的，同時(shí)確保原油的產(chǎn)量和質(zhì)量，提高原油的外輸率，應用dcs作為新的控制系統對該裝置進(jìn)行改造勢在必行。

    　2、總體方案設計

　　2.1、總體方案簡(jiǎn)介

　　壓縮機裝置有30多個(gè)重要的生產(chǎn)參數，各生產(chǎn)參數相互牽制與影響。該裝置對生產(chǎn)參數的要求較高，具體要求如下：進(jìn)氣壓力<-0.05mpa，排氣壓力>0.35mpa，排氣溫度>85℃，機油壓力<0.25mpa，機油溫度>65℃，必須進(jìn)行聲光報警，提醒操作人員及時(shí)處理，確保生產(chǎn)的安全；如果排氣壓力>0.45mpa，排氣溫度>95℃，機油壓力<0.15mpa，機油溫度>70℃，必須進(jìn)行停機處理。將壓縮機的生產(chǎn)參數如溫度、壓力等分為兩路輸入控制系統：一路引入報警設定器，報警設定器根據內部的參數設定的報警值，檢測生產(chǎn)參數，如果生產(chǎn)參數異常，則發(fā)出故障報警信號，停止壓縮機，保障設備、生產(chǎn)的安全；另一路引入dcs系統，進(jìn)行參數的常規顯示和流程畫(huà)面，在發(fā)生故障或壓縮機停機時(shí)，進(jìn)行聲光報警，提示操作人員，有效防止誤操作，緊急排除險情。該系統提供歷史數據瀏覽查詢(xún)功能，可以對歷史數據進(jìn)行跟蹤查詢(xún)，為分析故障原因提供方便。整套系統相輔相成，界面友好直觀(guān)，操作方便，既節省了人力資源，又提高了工作效率。

        2.2控制系統的技術(shù)簡(jiǎn)介

　　具有代表性的是focs系統和macs系統，這兩種控制系統都具有開(kāi)放的體系結構，可提供多層的開(kāi)放數據接口，具備強大的處理功能，提供了方便的組態(tài)；支持多種現場(chǎng)標準，可以適應未來(lái)的擴展需要；并且系統可靠性高，維修方便。系統的冗余、容錯、自診斷能力較強，技術(shù)支持能力也比較強大。不管在功能，還是在穩定性和實(shí)用性等方面都滿(mǎn)足了該裝置自控的需要。

　　1、控制系統的優(yōu)越性：

　　·投資少，供貨周期短，備品備件有保障。
　　·控制水平更加多樣化，可以滿(mǎn)足多復雜控制方案的實(shí)現。
　　·有利于集中控制，減少了系統維護量及相關(guān)備品備件的更換。
　　·系統采用冗余，大大增加了系統的安全可靠性。
　　·充分利用計算機的優(yōu)越性，對現場(chǎng)儀表進(jìn)行故障診斷和在線(xiàn)調整
　　·減少了裝置操作人員和維護人員的勞動(dòng)強度，減員增效。

　　2、控制系統的技術(shù)新特點(diǎn)

　　a、系統是以微處理器為基礎的智能分散結構，軟硬件的緊密結合使系統能力充分發(fā)揮。

　　b、控制器采用冗余配置，具有高度的可靠性，系統內任何一個(gè)組件發(fā)生故障，均不會(huì )影響整個(gè)系統的工作。

　　c、底層連接的網(wǎng)絡(luò )化、i/o模塊的全智能化，熱備份的冗余技術(shù)，可靠的帶電拔插的技術(shù)特征。

　　d、組態(tài)軟件功能具有標準的sfc、fbd、ld、st、fm 5種組態(tài)工具，圖形工具里有豐富的圖形庫，很快就能繪出界面友好的流程圖。

　　e、系統網(wǎng)絡(luò )為100m冗余快速以太網(wǎng)，極大加速 了網(wǎng)絡(luò )速度，對將來(lái)的擴容和改造留下了充分的余地。

　　f、采用完全開(kāi)放的、先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，結構靈活、安全便利、維護簡(jiǎn)單。

　　3、系統組態(tài)及人機交互界面

　　組態(tài)軟件為和利時(shí)的dcs系統focs或macs，軟件平臺為中文win2000，配置數據交換網(wǎng)卡，將數據發(fā)布到mis網(wǎng)上，實(shí)現壓縮機生產(chǎn)參數的共享；在其它崗位或辦公室的計算機上配置實(shí)時(shí)信息采集軟件，可以了解壓縮機的參數和運行情況。組態(tài)軟件主要包括五個(gè)子系統：系統配置、數據庫生系統、控制方案生成、圖形生成、報表生成。另外還有歷史庫生成和共享庫生成?？刂葡到y通過(guò)下位機組態(tài)軟件編輯程序，控制壓縮機運行；上位機組態(tài)軟件編輯流程圖畫(huà)面，供人機對話(huà)。壓縮機根據程序運行，實(shí)現報警聯(lián)鎖，一旦發(fā)生報警，計算機界面將彈出報警畫(huà)面，提醒操作人員對生產(chǎn)情況及時(shí)處理，保障生產(chǎn)的安全運行?？刂葡到y的主要功能：數據采集及處理，流程操作控制及監督管理，操作畫(huà)面顯示及報警顯示，歷史數據儲存功能，設備和狀態(tài)監視，程序控制，報表打印，執行緊急關(guān)斷邏輯。

        2.3、控制系統和儀表的選型

　　為保證壓縮機連續、高效、可靠的運行，選用北京和利時(shí)股份有限公司開(kāi)發(fā)的dcs系統作為控制系統，由于壓縮機裝置運行起來(lái)振動(dòng)相對較大，并且對溫度、壓力的要求較高，因此，儀表選用抗振性能較好的產(chǎn)品鎧裝一體化溫度變送器和壓力變送器，用進(jìn)口的報警設定器與繼電器的結合來(lái)控制壓縮機的啟停，同時(shí)將報警信號引入計算機控制系統，及時(shí)進(jìn)行聲光報警和報警彈圖。

　　報警設定器選用美國的多路輸出報警輸出控制器，該設備運行可靠，維護量小，運行時(shí)間長(cháng)。

       3、控制系統硬件設計

　　3.1、硬件配置

　　壓縮機裝置的控制系統主要組成部分：2臺服務(wù)器（又叫控制站，冗余配置），2臺操作員站（其中一套兼做工程師站），現場(chǎng)控制站，通訊站，1臺打印機。

　　系統的網(wǎng)絡(luò )拓圖見(jiàn)下圖：

　　3.2、報警設定器

　　這是本次壓縮機自動(dòng)化改造的成功之處。報警設定器選用美國的多路輸出報警控制器，該設備采用最新的數字技術(shù)和微處理器對現場(chǎng)來(lái)的信號進(jìn)行報警，有單通道和雙通道兩種形式，同時(shí)可輸出模擬信號。報警設定器面板上有自診斷指示和輸出指示燈，隨時(shí)監視每個(gè)通道的工作狀態(tài)。該設備模塊化設計，運行可靠，維護量小。

　　壓縮機的連鎖停機控制很重要，用報警設定器代替原有電氣控制柜電-ⅱ型儀表，改為低電壓（24v）控制，在新的電氣控制柜中增加24v繼電器，控制壓縮機的運行；利用報警設定器的模擬輸出既保證信號的采集，又能完成壓縮機的報警保護。在正常情況下，一旦壓縮機運行，就不要求停機。報警設定器可解決在計算機出現故障或需要維護系統時(shí)，不停機控制壓縮機的運行。這樣即使在自控系統或計算機停止運行時(shí)，壓縮機也能正常運行，減少了壓縮機停機時(shí)間。

　　報警設定控制回路圖如下：

　　4、系統的應用效果與分析

　　河口采油廠(chǎng)聯(lián)合站，如首站、大北站的壓縮機控制采用dcs改造后，壓縮機運行穩定，工人勞動(dòng)強度低，系統工作穩定可靠，數據實(shí)時(shí)采集、許算和統計，大大提高了壓縮機故障處理的及時(shí)性、準確性，提高了工作效率和管理水平。同時(shí)壓縮機dcs自成系統，及可以單獨控制，又可以連在聯(lián)合站的大系統中，為聯(lián)合站的自動(dòng)化改造提供了可靠基礎。

      5、結束語(yǔ)

　　壓縮機裝置對原油資源的高效處理，既節約了資源，又最大限度地減少了對大氣環(huán)境的污染，做到了社會(huì )效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益三效益的協(xié)調統一。采用dcs集散控制系統后，隨著(zhù)產(chǎn)品質(zhì)量的提高，極大地拓展了企業(yè)的盈利空間，進(jìn)一步增強了企業(yè)的市場(chǎng)競爭能力，促進(jìn)了企業(yè)在技術(shù)與管理方面走上一個(gè)嶄新的高度。 dcs控制系統的優(yōu)勢，在于可以靈活簡(jiǎn)便的實(shí)現多種控制方案，dcs系統在壓縮機生產(chǎn)過(guò)程中的應用，是油田穩定系統發(fā)展的必然趨勢。隨著(zhù)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，成本大幅度下降，可靠性不斷提高，壓縮機采用dcs控制系統控制，就可實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程中的快速、準確、平穩和可靠的操作，達到提高效率，節約能源的目的。