DCS集中控制系统实际应用存在问题及对策.doc

DCS集中控制系统实际应用存在问题及对策帕尔哈提、丁伟中、吴思东、亚森江克拉切玛依石化公司DCS集中控制系统实际应用存在问题及对策克拉玛依石化公司帕尔哈提、丁伟中、吴思东、亚森江摘要：本文介绍了DCS系统特点及其应用，重点讨论了DCS系统在蒸馏装置的应用，影响安全运行因素，包括问题的确定、对问题处理对策和现场改进。关键词： 计算机 运行意义 运行因素 现场改进一、前言 计算机技术的发展，为现代控制理论提供了功能丰富、价格便宜的计算机系统，促进了控制理论与计算机技术的结合和发展，使生产过程的控制得到明显改善，从局部到全局都实现控制现代化，给企业生产带来了巨大的经济效益，成为当前生产技术的一个趋势。仪表对炼油装置的平稳运行起到相当关键的作用。DCS在其中就起到了中枢神经的作用。如果一旦DCS系统发现问题，轻则使装置生产造成不稳，重则造成装置停工。因此对于DCS系统的维护和查找运行隐患、进行现场改进显得格外重要。二、DCS运行意义及需要解决的问题常减压蒸馏是原油进入炼油厂后必须经过的第一道工序。借助于蒸馏过程，可以将原油分割成相应的汽油、煤油、柴油等燃料，还可以得到供其它炼油装置加工的原料。蒸馏过程生产水平的高低影响到企业对原料的使用效率、下游产品和经济效益，因此常减压蒸馏装置在炼油厂占有重要地位，被称为炼油厂的龙头。为提高市场竞争能力、缩短与国外、国际先进水平的差距，石油炼制企业必须向高科技要效益，采用各种先进技术来挖掘潜力，降低成本。在当前能源供应紧张、石油及其产品供需矛盾突出的情况下，提高原油蒸馏装置的产品收率、降低能耗，这对于改善企业的经济效率以至整个国民经济的发展都具有重要意义。对蒸馏装置实施DCS系统操作优化，不需改动设备，投资少、见效快，且可以充分发挥现有工艺和设备的潜力，使装置在最优条件下运行，因而是提高现有装置经济效益的有效途径，越来越受到人们的重视。一般原油的蒸馏在常压下进行，但常压蒸馏剩下的重油组分分子量大、沸点高，且在高温下易分解，使馏出的油品变质并生成焦炭，破坏正常生产。因此为了提取更多的轻质组分，往往通过降低蒸馏压力，使被蒸馏的原料油沸点范围降低。减压蒸馏塔的建模问题是极其困难的。这是因为：1、原油是一种复杂混合物，各窄馏分之间的热物理性质相差很大，且计算复杂；2、蒸馏塔是由相互关联的多个简单塔构成的复合塔，且物料能量之间耦合关系十分严重；3、汽提蒸汽的引入导致了塔内汽液相的非理想性，增加操作难度；4、在市场经济制约下，装置生产方案切换频繁，使得过程呈现出更大的频繁性，对DCS系统操作的开发性提出了更高的要求。三、DCS控制系统特点 DCS系统采用了以微处理器为基础的“智能技术”，凝聚了计算机的先进技术，成为计算机应用完善、丰富的领域。先进控制技术软件系统一般运行于DCS平台上，以DCS为基础解决高一层次的控制问题，目的是为了充分利用目前的装置，提高生产操作的平稳性和产品质量的合格率，提高装置处理能力，为优化控制奠定基础，DCS控制系统进一步应用可带来技术进步、操作水平的提高以及生产管理的改进，对装置长周期运行整体效益显著。是公司挖潜增效的重要手段之一。四、DCS先进控制系统在炼油装置应用DCS（distribution contrl system）分散型控制是目前广泛应用于石油炼化企业中。目前使用的较多的是将DCS功能与PC系统易于操作性相结合，在简洁的操作界面之后蕴藏着强大的能力。不仅仅是用于监视和控制工厂，而且可以进行系统生成和维护。其控制特点是现场控制分散，信息集中 ，克服了原基地式、型、型仪表的缺点。下面就其现场应用做一个分析。1、DCS与常规仪表相比有很大的优点，就是其具有较强的预报警能力，系统工程师可以就单个回路或整套做报警设备。在工艺参数临界点设置报警值，并辅以声光报警设备。这样在操作时，能及时反映工况，以便于工艺操作人员及时调整操作，避免意外事故发生。2、在现场设备（如变送器、调节器等）完好的情况下，DCS系统具有参数整定功能，能够很好的控制参数，从而进一步提高仪表自控率。参数整定分自动整定和人工整定。就系统（ABB DCS系统）本身而言，对单个回路整定其P、I、D参数，可以很好的提高回路的抗干扰能力，在到达一定的稳定状态后，在没有强干扰存在的情况下，单个回路能够平稳运行，从而减少了操作人员的工作量，有利于提高工作效率。在蒸馏使用了ABB DCS系统外，还投用了优化控制系统，二者结合，进一步提高了DCS控制的稳定性，抗干扰能力得到进一步的加强。先进控制方案的应用，进一步强化了DCS的控制能力。3、在安全性方面，DCS与原基地式仪表相比，其优越性是不言而喻的，DCS一个标志性的特点就是“控制信息集中，危险分散”。现场单元与中央控制室是分开的，其检测，控制信号通过安全隔离系统（包括现场防爆接线箱、室内安全栅 ）传输入中央控制系统，强电流等危险信号无法进入室内。相对而言，只能损坏个别较小的安全隔离单元，而不能损坏中央控制系统，这是在此之前的系统所不具备的。因而，在系统的安全性方面，DCS系统有了一个质的飞跃。另外，DCS采用工艺流程与仪表流程相结合，简明直观；DCS采用动态显示和控制温度、流量、压力、液位四大参数，能够很直观的显示其动态变化；单个回路面板调用直观、方便、易于控制。4、历史记录方面具有很强的功能。操作中的信息、参数值的记录可以达到每月甚至每年为一周期。这样为积累操作经验，优化控制方案提供了信息来源，为装置实现平稳操作提供了依据。 随着企业进一步现代化，控制系统必将随之发展，DCS的发展，必将更好的带动企业的发展。5、装置工作人员的精力是有限的，不肯能时时刻刻盯着画面获得工艺运行不正常的信息：另一方面，控制画面是分散的，操作人员不能同时监控所有的控制点。因此，利用了DCS报警功能，增强了装置事故预警能力和优化设置关键工艺参数报警值，提高了报警的灵敏度。6、装置DCS系统投用初期，我们多次遇到调整某一个参数时主画面和子画面来回切换，控制点不集中，将不利于操作人员及时发现不正常的操作信息。因此，通过这几年运行摸索优化了流程图组态，尤其是总貌的组态。7.优化控制：市场对产品的需求是多变的，装置对各类产品的收率也要是灵活的，既能满足产品的质量需求，又能满足市场对不同的产品需求量。在DCS的基础上可以灵活有效加强产品的优化控制。五、影响DCS先进控制系统安全运行的因素1、周围环境的影响：、环境因素：温度对元器件、电阻、电容、绝缘材料和金属构件均有影响。在超过规定温度工作时，温度每增加10度，元件的可靠性降低10%，电容器的使用时间将下降50%，温度的升高还会导致电阻额定功率和绝缘性能的下降；在相对温度保持不变的情况下，温度越高，水蒸气对计算机设备的影响越大，水蒸气压力增大，水分子容易进入材料内部，造成“导电小路”和飞弧。但在低温情况下，容易产生静电，可能对电子元件造成损害；附着在电子元件上的尘埃会影响散热或引起接触不良，尘埃中的金属颗粒不但可使印刷电路版或半导体端子间绝缘不良，还会磨损磁头，引起数据的读写错误；腐蚀性气体危害也较大，它可以损害密封线路、镀铜印刷电路板、卡槽镀金弹片等。、干扰：计算机控制系统的干扰源主要来自以下几方面：线路中容性元件引起的寄生振荡；接地电位差；控制系统供电电压波动及高次谐波；系统电路对强电型号产生的感应电势；空中电场的电容偶合；触点开关通断形成的高、低频信号；空间的辐射电磁干扰如雷电、无线电波等。干扰影响系统信号，它叠加在信号上直接影响测量与控制精度，还会使系统丢失内部数据，机器误动作，对于性能差、耐压低的元器件构成威胁，造成摸件性能劣化或损坏，这是一些系统I/O摸件损坏率较高的主要原因。另外，有些偶然性的干扰也会对DCS系统可靠性构成巨大的威胁。比如在DCS系统附近使用手机或对讲机就是其中之一。手机和对讲机产生的高频无线电波会对DCS系统中的微处理器产生干扰。、接地系统的作用：一是保护设备和人生安全；二是抑制干扰。不良接地系统轻则造成仪表不正常工作，重则造成严重事故。、震动：有些电子元件在工作时最忌讳振动，如硬盘，强烈的振动可使磁头撞坏碟片，造成不可修复的机械损坏。另外经常的振动会使电子元件松动，造成接触不良，成为非常隐蔽的鼓掌源。如：I套装置常压塔底泵变频调速器仪表接头因装置设计不合理性受周围振动原因出现个别电子元件松动造成常压大底量莫名其妙下降影响装置安全生产和发生质量事故。、动物损害：老鼠可能咬坏DCS各种电缆，排泄物或小动物尸体可能引起电源及电路短路。2、人为因素：操作员有意无意的行为，如：擅自更改软件设置或系统参数，破坏各种开关按钮等；系统维护人员未按规定安装、使用各种电子元件，以及维护不及时或业务水平不精，如：插卡件时用力过猛，I/O端子带电接线，未按规定对系统UPS电源进行充放电，系统硬件故障报警未及时发现，问题出现时查不清原因或措施不当，关键设备或易损元件备用备件不全等；仪表维修人员放电或更换UPS备用电池、检查仪表系统时人员不小心撞坏其它电路造成装置停工等等都在我公司出现过。如：蒸馏车间UPS放电和催化车间仪表系统检查时人员不小心出现装置紧急停工。3、控制系统自身的影响任何高性能的电子元件都会因长周期运转而老化，如硬盘，多次的读写会产生坏磁道；主控室操作站长时间的连续工作会使显示器的显示功能下降。另外，任何软件都不会十全十美，它们功能和安全方面总有考虑不周的地方，甚至出现莫名其妙死机现象，这就需要它自身不断升级换代，以求作更加完善。六、结论和建议：DCS系统实施，不但控制效果良好，而且增强了装置的抗干扰能力，提高了装置生产平稳性，减轻了操作工的心理压力，降低了劳动强度。DCS控制系统的实施不但可提高装置控制水平，而且能和先进控制相结合实现主要生产指标的卡边控制，提高目的产平收率，增加经济效益，减少能耗。1、有些偶然性的干扰也会对DCS系统可靠性构成巨大的威胁。在DCS系统附近使用手机或对讲机就是其中之一。手机和对讲机产生的高频无线电波会对DCS系统中的微处理器产生干扰。进入DCS操作室或机柜室手机必须关掉，这一点往往容易忽视。由此可见DC