石油化工行業(yè)DCS系統(tǒng)應用研究

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[關鍵詞]DCS控制系統(tǒng)；石油化工；應用

1.引言

DCS系統(tǒng)目前已經(jīng)得到了廣泛的應用，特別是在石油化工領域也具有相當廣泛的應用，目前DCS系統(tǒng)在該領域的應用研究，仍然受到比較廣泛的關注。王心玉[1]對DCS系統(tǒng)在石油化工領域的應用情況進行了分析，著重分析了DCS系統(tǒng)在石油化工企業(yè)應用中的時效性和監(jiān)督功能，對DCS系統(tǒng)的具體應用案例進行了細致的研究。劉珊等[2]對石油化工行業(yè)中dcs系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀進行了分析，對DCS系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進行了展望。張瑞[3]同樣對石油化工企業(yè)中DCS系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀進行了研究，提出了將中央控制室和現(xiàn)場機柜分開進行布置的方案。于耀宗[4]對DCS系統(tǒng)在采油平臺外輸泵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應用進行了分析，對數(shù)據(jù)采集程序的實施過程及應用效果進行了總結。牛澤亭[5]對DCS系統(tǒng)在石油化工企業(yè)中的應用優(yōu)勢進行了研究。張志華[6]對應用于海洋石油開發(fā)中的新型DCS系統(tǒng)的構建過程進行了說明，并對具體的應用情況進行了介紹。王立尚[7]對橫河DCS系統(tǒng)在破乳劑生產(chǎn)工藝過程中的具體應用流程進行說明。史書臣[8]對國產(chǎn)化DCS應用系統(tǒng)ECS-700在海洋石油平臺上的應用進行了研究。目前DCS控制系統(tǒng)在石油化工領域已經(jīng)有比較廣泛的研究基礎，本文將在此基礎上進行深入研究，分析DCS控制系統(tǒng)在石油化工領域的應用案例，并對DCS控制系統(tǒng)在石油化工領域應用的存在問題進行了探討，研究內(nèi)容對于促進DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中應用具有一定的借鑒意義。

2.DCS系統(tǒng)概述

總的來講，DCS系統(tǒng)作為第四代工業(yè)化控制系統(tǒng)，集成了通訊技術、控制技術、計算機技術及CRT技術，是一種級四種先進技術于一體的產(chǎn)品，DCS系統(tǒng)的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對企業(yè)整個生產(chǎn)工藝過程的集中監(jiān)視目的，同時可以滿足用戶進行完成生產(chǎn)工藝流程中的操作及管理的一些工作。一般來講，DCS系統(tǒng)的主要由操作員站、過程控制網(wǎng)絡、工程師站及現(xiàn)場控制站等組成部分構成，操作員站完成人機交互功能，過程控制網(wǎng)絡能夠?qū)崿F(xiàn)操作員站、工程師站及現(xiàn)場控制站的相關對接工作，可以完成指令信息的傳遞與輸送工作，一般過程控制網(wǎng)絡都會采用冗余設計，保證信息傳遞過程中安全性及高效性。

3.DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中的應用優(yōu)勢

3.1拓展靈活性

一般而言，由于DCS系統(tǒng)采用模塊化的結構模式，能夠提供豐富功能的模塊，從而滿足在DCS系統(tǒng)進行簡單、復雜組態(tài)工作的目的。同時，DCS控制系統(tǒng)能夠進行及時調(diào)整從而滿足生產(chǎn)工藝調(diào)整的需求，只需要對DCS控制邏輯進行相關修改，不需要對相關硬件進行調(diào)整，即可滿足生產(chǎn)工藝的要求，在DCS控制系統(tǒng)上進行相關控制邏輯的調(diào)整，具有非常大的靈活性。

3.2安全可靠性

DCS控制系統(tǒng)在石油化工行業(yè)的應用過程中，控制采用的是集中監(jiān)視且分散控制原則，因而在DCS控制系統(tǒng)中故障影響面積會變得非常小，一般在DCS控制系統(tǒng)的設計過程中，會考慮相關聯(lián)鎖保護功能、冗余設計、故障自診斷系統(tǒng)及故障人工控制等功能，從而滿足DCS控制發(fā)生相關故障或故障預警時，能夠及時進行相關修復或者維護工作，進而保證DCS控制系統(tǒng)的安全可靠性。

4.DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中的應用案例

4.1國產(chǎn)化DCS系統(tǒng)海洋石油平臺中的應用

國產(chǎn)DCS系統(tǒng)起步于上個世紀70年代左右，在發(fā)展了20多年后形成了幾個具有代表性的DCS公司，國產(chǎn)化DCS系統(tǒng)主要依據(jù)其超高的性價比優(yōu)勢擠占市場份額。以國產(chǎn)化DCS系統(tǒng)ECS-700在海洋石油平臺中的應用為例[9]，該系統(tǒng)在應用過程中具有較高的可靠性、穩(wěn)定性、安全性、易維護性、易拓展性等方面的優(yōu)勢，基于ECS-700DCS控制系統(tǒng)的海洋石油平臺的PCS，卡件的設計過程中采用冗余配置的要求，很大程度上提高了PCS控制的可靠性，一般而言采用冗余設計的卡件設備主要包括主控器、通信卡、電源卡及其他卡件等。在平臺設計過程中的硬件選型過程中主要包括控制器、I/O模件、AI/AO模件、DI/DO模件、通信模件、工程師站及操作員站及系統(tǒng)網(wǎng)絡交換機等方面的內(nèi)容，其操作站軟件及輔助部件如表1、表2所示。ECS-700控制系統(tǒng)在海洋石油平臺中的應用實例表明，該系統(tǒng)的硬件具有良好的防腐性能，能夠很好地控制系統(tǒng)的相關元件進行無故障的運行，保證整個系統(tǒng)與第三方之間的通訊穩(wěn)定，并且在使用過程中非常靈活、易操作。國產(chǎn)化DCS控制系統(tǒng)ECS-700在海洋石油平臺中的應用打破了對國外DCS控制系統(tǒng)的長期依賴，很大程度上降低了系統(tǒng)的維護費用，對于企業(yè)來說具有非常良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

4.2DCS系統(tǒng)在化工領域的應用

CS3000是一種先進的控制系統(tǒng)，廣泛應用于石油化工領域。隨著近些年來全社會對于環(huán)保舍業(yè)的高度重視，在此大背景下，生產(chǎn)出高質(zhì)量的清潔油品成為目前國內(nèi)外在石油化工行業(yè)的重點課題之一，其中生產(chǎn)環(huán)節(jié)中采用加氫技術成為生產(chǎn)高清潔油品的一項主要途徑[10]，成為保護環(huán)境，減少資源浪費的一項重要手段。加氫技術存在動態(tài)過程較為繁瑣、影響因素較為復雜等限制因素，因此在加氫技術過程中，必須嚴格控制每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，才能保證生產(chǎn)出高質(zhì)量的清潔油品。CS3000控制系統(tǒng)可用于加氫技術的生產(chǎn)流程之中，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)及模擬量控制系統(tǒng)等的共同作用下，保證了加氫工藝生產(chǎn)流程可靠、安全。在加氫工藝流程的應用過程中，CS3000控制系統(tǒng)的主要功能包括基礎數(shù)據(jù)監(jiān)控、系統(tǒng)屏蔽及進行動態(tài)仿真測試等內(nèi)容。該控制系統(tǒng)在應用的可靠性、通訊的穩(wěn)定性具有顯著優(yōu)勢。在系統(tǒng)的應用過程中主要包括對原料油的緩沖罐的壓力進行分程控制、對反應加熱爐的觸控溫度進行串級控制、對冷高壓分離罐液位進行調(diào)節(jié)和聯(lián)鎖控制及對酸性水罐的液位進行控制等內(nèi)容。CS3000控制系統(tǒng)在加氫生產(chǎn)工藝中的應用顯示，能夠充分發(fā)揮CS3000控制系統(tǒng)配置靈活、運行安全可靠、控制精確及編程方便等方面的優(yōu)勢，工藝系統(tǒng)運行的自動化程度可以達到預期的效果，保證了系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，并在節(jié)能減排方面具有重要意義。

5.DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)應用中存在的問題

5.1DCS控制系統(tǒng)的技術革新落后

隨著石油化工行業(yè)的不斷發(fā)展，企業(yè)為了兼顧經(jīng)濟效益和社會效益，越來越關注生產(chǎn)效率的問題，而隨著石油化工行業(yè)的不斷發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)存在更新緩慢、技術落后的問題，這些因素嚴重制約著石油化工企業(yè)的生產(chǎn)效率，影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益。

5.2DCS操作人員技術水平差、設備落后

DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)應用中存在操作人員技術水平差、DCS設備落后等問題，一方面操作人員不主動學習、不善于探索和研究，在DCS控制系統(tǒng)出現(xiàn)一些問題后，無法第一時間進行判斷和解決。此外DCS控制系統(tǒng)的設備落后問題也是制約企業(yè)生產(chǎn)效率的一個重要問題。

6.結語

本文基于當前DCS控制系統(tǒng)在石油化工領域已有比較廣泛的研究，對石油化工行業(yè)中DCS系統(tǒng)的應用進行深入研究。對DCS控制系統(tǒng)進行了綜述，對DCS控制系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中的應用優(yōu)勢進行了分析，對DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)中的應用案例進行了研究，探討了DCS系統(tǒng)在石油化工行業(yè)應用中存在的問題，對于促進DCS系統(tǒng)更好地應用于石油化工行業(yè)中具有一定的借鑒意義。

【參考文獻】

[1]王心玉.關于石油化工中DCS系統(tǒng)的應用分析[J].電子測試，2018(14)：86-87.

[2]劉珊，何靜，張莉.石油化工企業(yè)中DCS的應用分析[J].石化技術，2017，24(07)：63.

[3]張瑞.石油化工企業(yè)中DCS的應用分析[J].數(shù)字技術與應用，2013(04)：142.

[4]于耀宗.DCS在外輸泵數(shù)據(jù)采集中的應用[J].石油化工自動化，2019，55(05)：89-90.

[5]牛澤亭.DCS控制系統(tǒng)在石油化工企業(yè)中的應用優(yōu)勢[J].科技經(jīng)濟導刊，2017(12)：7.

[6]張志華.海洋石油開發(fā)中新型DCS系統(tǒng)建構及應用分析[J].中國設備工程，2020(08)：225-226.

[7]王立尚.橫河DCS控制系統(tǒng)站間通訊技術在破乳劑生產(chǎn)過程中的應用[J].天津化工，2020，34(01)：47-50.

[8]史書臣.國產(chǎn)化DCS在海洋石油平臺上的應用[J].石油化工自動化，2019，55(05)：42-46.

[9]姜春起，劉陽，許海東.國產(chǎn)化DCS系統(tǒng)在海洋石油162平臺首次應用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019(02)：130-132.

[10]李少波，宋兵兵.基于DCS的甲醇精餾控制方案的分析與實現(xiàn)[J].化工管理，2019(11)：167-169.

作者：張建華 單位：新疆油田公司百口泉采油廠