石油化工儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

【摘要】隨著我國(guó)科技的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)得到很大的發(fā)展，逐步向智能化、數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)微型化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在我國(guó)的石油化工儀表控制系統(tǒng)需要得到進(jìn)一步的完善，從而多個(gè)方面得到發(fā)展，石油化工企業(yè)需加強(qiáng)應(yīng)用安全控制系統(tǒng)的力度，提高其自動(dòng)化和先控制等先進(jìn)的水平，從而為提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行的安全性打下良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】石油化工；儀表控制；系統(tǒng)；應(yīng)用

1.前言

通過(guò)信息化來(lái)帶動(dòng)工業(yè)化，是我國(guó)現(xiàn)階段實(shí)施的基本國(guó)策，也是促進(jìn)我國(guó)逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化建設(shè)的主要指導(dǎo)思想。因此，在我國(guó)的石油化工企業(yè)不斷進(jìn)行現(xiàn)代化建設(shè)的今天，我國(guó)科技的迅猛發(fā)展，將儀表系統(tǒng)逐步帶向智能化、數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)微型化的軌道，均表現(xiàn)出我國(guó)用信息化來(lái)帶動(dòng)工業(yè)化的發(fā)展路子是正確的，也取得了一定的成效。但是在石油化工儀表控制系統(tǒng)方面，與國(guó)外比較，我國(guó)還存在諸多的不足，還需要在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在研究中投入更多的人力、財(cái)力和物力，從而推動(dòng)我國(guó)的石油化工企業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程。

2.新型自動(dòng)檢測(cè)與分析儀的應(yīng)用

隨著我國(guó)科技的迅猛發(fā)展，儀表系統(tǒng)逐步走向智能化、數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)微型化的軌道，石油化工企業(yè)引進(jìn)自動(dòng)檢測(cè)儀表后，其應(yīng)用水平也得到較大提升。尤其是自動(dòng)檢測(cè)儀表在適應(yīng)了現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)的相應(yīng)需求，迅速出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線型的變壓器。此變壓器能做到全數(shù)字模式，還具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、分辨力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，比常規(guī)的智能型變送器具有更大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)階段，現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字化儀器已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，其可互操作性及穩(wěn)定性較強(qiáng)，技術(shù)比較成熟，非常適合用于石油化工過(guò)程的控制領(lǐng)域中。

為了強(qiáng)化石油化工產(chǎn)品的質(zhì)量管理，將在線分析儀表直接用于石油化工企業(yè)，石化企業(yè)必須積極開(kāi)展相關(guān)系統(tǒng)類的應(yīng)用，提高先進(jìn)的控制應(yīng)用水平?，F(xiàn)階段，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高儀表的應(yīng)用水平，主要采取的儀器包括：在線液相色譜儀和在線油品質(zhì)量分析儀等在線分析儀表。新出現(xiàn)的NIR光譜分析儀在石化企業(yè)煉油調(diào)合的系統(tǒng)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。而較新的、成本較低的汽油質(zhì)量指標(biāo)快速測(cè)定儀，也在實(shí)際的應(yīng)用中獲得較好的效果。在石油化工企業(yè)中，維護(hù)工作，特別是預(yù)測(cè)的維護(hù)養(yǎng)護(hù)工作，是比較重要的，它直接影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前石油化工企業(yè)采取建構(gòu)實(shí)時(shí)傳感及在線聯(lián)機(jī)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控加熱爐效率和熱交換器等。同時(shí)應(yīng)用先進(jìn)儀表和系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)診斷、預(yù)測(cè)等的維護(hù)保養(yǎng)，使生產(chǎn)設(shè)備達(dá)到最優(yōu)化，生產(chǎn)潛力的增幅提高，最終減少了維護(hù)費(fèi)用[1]。

3.先進(jìn)控制的應(yīng)用

隨著石油化工企業(yè)的發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)裝置實(shí)施了先進(jìn)控制，在有效提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低運(yùn)行的成本的基礎(chǔ)上，還能確保裝置運(yùn)行過(guò)程中的安全性，從而為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)階段，很多先進(jìn)的控制技術(shù)都已經(jīng)得到較好的發(fā)展，不斷走向成熟。先進(jìn)控制具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：⑴先進(jìn)控制主要以模型為策略：當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)的模型推斷控制和模型預(yù)測(cè)控制等，此類模糊的智能控制逐步成為我國(guó)先進(jìn)控制中的發(fā)展主流；⑵以強(qiáng)大計(jì)算力為支撐，達(dá)到先進(jìn)控制的目的：先進(jìn)控制能夠在DCS/FCS上得到實(shí)現(xiàn)，國(guó)外在這個(gè)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)較早，成果比較成熟，出現(xiàn)控制器如DMC-PLUS、SMOC；比如我公司在催化、蒸餾裝置上運(yùn)用的先進(jìn)的智能內(nèi)?？刂萍夹g(shù)可以在控制閉環(huán)的情況下，采用NLJ優(yōu)化算法在線辨識(shí)過(guò)程模型，收斂速度快，能夠縮短計(jì)算速度，所得到的模型準(zhǔn)確精度高，無(wú)需測(cè)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)裝置沒(méi)有任何干擾。⑶能應(yīng)用在復(fù)雜的過(guò)程控制中：像多變量的耦合和大時(shí)滯等?，F(xiàn)在先進(jìn)控制在中石油及中石化等企業(yè)的幾十套裝置內(nèi)得到成功的運(yùn)行，為技術(shù)進(jìn)步提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。如我公司的智能非線性區(qū)域控制技術(shù)多適用于液位-流量非線性區(qū)域控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮液位的緩沖作用，盡可能使流量穩(wěn)定，減少對(duì)后續(xù)工序的影響。在投運(yùn)智能內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)后，回路控制快速平穩(wěn)，兼顧魯棒性和控制精度的優(yōu)點(diǎn)，全面保證了裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，提升裝置的控制品質(zhì)，降低了操作人員的工作強(qiáng)度和精神壓力。

4.石油化工儀表與控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

4.1現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線已經(jīng)在對(duì)工業(yè)控制技術(shù)中造成明顯的影響，它本身就是開(kāi)放性系統(tǒng)的一種，在使用過(guò)程中能和現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)、控制儀器直接連接，在操作使還能進(jìn)行相互操作，從而在使用使可進(jìn)行分散分布的操作，還能提高其控制性。因此，在石油化工儀表的控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)被廣泛用于主要系統(tǒng)中，同時(shí)在使用和實(shí)踐的過(guò)程中，它為提高儀表控制系統(tǒng)的性能而指明了更好的發(fā)展方向。

4.2FCS與DCS共存。DCS產(chǎn)生于上世紀(jì)七十年代的系統(tǒng)，目前，DCS系統(tǒng)的已經(jīng)處于成熟階段，其使用時(shí)具備技術(shù)性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，因此，在實(shí)際使用中得到廣泛推廣和發(fā)展。FCS則還處在發(fā)展階段，其系統(tǒng)還不夠成熟，但是它與DCS比較，功能上卻更完善，盡管還存在很多的缺陷。未來(lái)在石油化工企業(yè)中，DCS和FCS共存是主要的發(fā)展趨勢(shì)，而隨著FCS系統(tǒng)的逐步完善和發(fā)展，DCS系統(tǒng)將會(huì)被完全取代。

4.3現(xiàn)場(chǎng)總線和DCS結(jié)合運(yùn)用。現(xiàn)場(chǎng)總線與DCS相結(jié)合，就能把現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表直接與DCS連接，從而能充分發(fā)揮出DCS優(yōu)勢(shì)，還能將現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用進(jìn)一步推廣，實(shí)現(xiàn)降低成本和充分發(fā)揮出兩種系統(tǒng)各自的優(yōu)勢(shì)這一目的?，F(xiàn)場(chǎng)總線被廣泛推廣時(shí)，就能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)一體化的功能，并可以進(jìn)一步對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)施優(yōu)化控制及管理。

4.4先進(jìn)控制及其優(yōu)化應(yīng)用?，F(xiàn)階段，我國(guó)可以熟練掌握和應(yīng)用部分控制技術(shù)，將先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際，使系統(tǒng)裝置具備更好的穩(wěn)定，運(yùn)行中更安全，還能提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，確保收率，并降低成本，從而增加企業(yè)的收益，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。如我公司在催化、蒸餾裝置上運(yùn)用的先進(jìn)的智能內(nèi)?？刂萍夹g(shù)，該系統(tǒng)是嵌在DCS中的，只要它投入運(yùn)行，該系統(tǒng)就可以長(zhǎng)期運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生由于通信問(wèn)題而導(dǎo)致的系統(tǒng)中斷，因此它不會(huì)給系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)新的問(wèn)題，免維護(hù)。

4.5安全控制系統(tǒng)應(yīng)用。由于現(xiàn)代化的石化企業(yè)中裝置規(guī)模出現(xiàn)不斷擴(kuò)大、制作過(guò)程更加復(fù)雜、運(yùn)用的材料多為易燃和易爆物質(zhì)等特點(diǎn)，因此，就要求設(shè)備具備更高的安全性，從而為設(shè)備的安全運(yùn)行提供更多的保障。石化企業(yè)會(huì)加大在儀表控制系統(tǒng)中安全控制技術(shù)的應(yīng)用力度，從而為避免工業(yè)的災(zāi)難，減少工業(yè)的事故損失等方面發(fā)揮重大作用。為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供安全保證[3]。

比如我公司的智能多變量協(xié)調(diào)控制技術(shù)可以有效協(xié)調(diào)COT溫度、爐膛負(fù)壓、氧含量、支路溫度均衡及負(fù)荷控制系統(tǒng)之間的關(guān)系，消除系統(tǒng)間的耦合影響，在保證各個(gè)控制回路平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，全面實(shí)現(xiàn)了加熱爐的安全平穩(wěn)操作。

5.結(jié)束語(yǔ)

在石油化工儀表控制系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程中，把現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與信息化技術(shù)實(shí)施綜合，可以實(shí)現(xiàn)石油與化工業(yè)一起發(fā)展和共同進(jìn)步的目的。從而為推廣綜合的自動(dòng)化系統(tǒng)，進(jìn)一步完善石油化工儀表控制系統(tǒng)應(yīng)用，提高企業(yè)的控制系統(tǒng)水平等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]葉松林.淺談石油化工儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技資訊，2011（14）：26-27.

[2]苗雨，鄭鑫博.石油化工儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，33（13）：252.

作者簡(jiǎn)介

鄭華，1974，男，漢，籍貫（省市縣）：四川省廣安市，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：煉油化工裝置儀器儀表安裝、維護(hù)。

曾啟明，1981，男，土家，籍貫（省市縣）：重慶，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：煉油化工裝置儀器儀表安裝、維護(hù)。