芻議DCS控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的有效應用

王釗

摘 要：現(xiàn)階段，在科學技術不斷推陳出新的背景下，各行各業(yè)均得到了較大的發(fā)展，特別是化工生產(chǎn)行業(yè)尤為明顯。其中，DCS控制系統(tǒng)是一種集實時顯示、參數(shù)調整、狀態(tài)監(jiān)督以及故障報警等功能于一身的系統(tǒng)，在實際的化工生產(chǎn)過程中對這一系統(tǒng)予以有效的應用，可以有效降低企業(yè)成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

關鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；化工生產(chǎn)；應用

中圖分類號：TQ063 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0069-02

DCS控制系統(tǒng)結合了控制、通訊、計算機以及顯示等相關技術，并在4C技術的有力支撐下，使該系統(tǒng)能夠在工業(yè)領域達到分析管理與集中操作的效果。將DCS控制系統(tǒng)應用于化工企業(yè)，可以有效降低實際生產(chǎn)過程中所消耗的能源，并有利于管理水平的提高。同時，由于化工企業(yè)所需要運用到的材料通常都存在較強的腐蝕性，所以更為注重系統(tǒng)化的控制，在DCS控制系統(tǒng)的支持下，能夠確保化工企業(yè)生產(chǎn)工廠的安全進行，進而有益于企業(yè)效益的增長。

1 DCS控制系統(tǒng)的內涵及其應用優(yōu)勢

1.1 可靠性較強

DCS控制系統(tǒng)主要采取二進制數(shù)字信號來對信息予以傳輸，這樣既能夠避免傳輸信號受到過多的干擾，還能夠增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_度與質量。和傳統(tǒng)模擬信號相比，二進制數(shù)學信號能夠降低實際傳輸過程中出現(xiàn)的誤差，使控制與測量更為準確[1]。其次，在結構方面，DCS控制系統(tǒng)要比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)更為簡單，主要得益于其有關線路與程序在設計的過程中被有效的簡化，這樣大大的提升了該系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的可靠性。

1.2 開放性較強

開發(fā)者在對DCS控制系統(tǒng)予以設計的過程中采取了模塊化與標準化的方式，使得系統(tǒng)當中所包含的計算機能夠利用工業(yè)以太網(wǎng)來實現(xiàn)網(wǎng)絡通訊。同時，模塊化與標準化的設計方式也讓DCS控制系統(tǒng)更具開放性，有利于其它子系統(tǒng)的接入，同時還可以結合實際需求隨時在系統(tǒng)網(wǎng)絡中將子系統(tǒng)卸載，并且還不會對計算機和其它子系統(tǒng)產(chǎn)生過大的影響。

1.3 安裝維護操作簡單

在實際的化工生產(chǎn)過程中，大部分化工產(chǎn)品均是通過化學反應而得到的。其中帶有腐蝕性的原材料就必然會對生產(chǎn)設備造成損害，因此若沒有及時發(fā)現(xiàn)與處理設備存在的故障，就會導致企業(yè)面臨巨大的經(jīng)濟損失，嚴重時還會造成安全事故。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)由于其信號在實際傳輸時極易受到外界的干擾或出現(xiàn)丟失的情況，使得操作員無法及時發(fā)現(xiàn)設備存在的故障，同時在尋找設備損壞部位是也較為困難，這樣就會拖慢化工生產(chǎn)的整體進度。通過對DCS控制系統(tǒng)的有效應用就能夠對上述問題予以有效的解決，主要得益于其可以利用數(shù)字傳輸在現(xiàn)場實時接收變量信息和現(xiàn)場設備的詳細工作信息，這樣在確保數(shù)據(jù)真實性的基礎上，操作員還能夠運用這些數(shù)據(jù)快速準確的判斷出設備存在故障的具體位置與原因，以便于在第一時間通過相應的措施來對問題予以解決，使化工生產(chǎn)的整體效率與質量得到了有效的保障。

2 化工生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的具體運用

2.1 進行聯(lián)鎖控制

聯(lián)鎖控制主要指的是：DCS控制系統(tǒng)通過自動運算來對運行設施予以保護。在聯(lián)鎖控制當中，在對鎖予以設定時存在一定的上限與下限，若液壓超出上限那么系統(tǒng)就會自動發(fā)出信號并將開關切斷，讓電動機停止工作；若液壓低于下限，系統(tǒng)也會發(fā)出信號并啟動控制開關，因此為了讓系統(tǒng)能夠自動執(zhí)行動作，就需對聯(lián)鎖條件予以滿足。例如將電動設備動作開啟、調節(jié)閥動作以及關閉電動設備動作等等[2]。其次，計算機系統(tǒng)軟件組態(tài)要想將整個操作動作都完成，需要具備極高的精準性、關聯(lián)性以及可靠性，同時還應達到事故記憶、智能化以及邏輯判斷等效果。另外，聯(lián)鎖控制還能夠代替操作人員對突發(fā)事故予以有效處理等相關操作，而操作人員也可以通過手動來對DCS控制系統(tǒng)予以操作，指揮其發(fā)出停止與啟動信號。

2.2 控制反應器溫度

就化工生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)過程而言，反應器控制是其主要組成部分之一，其在生產(chǎn)與控制方面的水平影響著整體的產(chǎn)品質量與生產(chǎn)方面的安全性，并且其中的壓力控制狀況、工藝的參數(shù)溫度等均會化工產(chǎn)品的生產(chǎn)質量造成影響。在實際生產(chǎn)過程中維持反應溫度的平穩(wěn)性極其重要，若不能及時逸出反應熱，就會由于內部正反饋使得反應溫度快速升高，進而無法有效的控制。例如，在圖1中可以得出，進料系統(tǒng)在流量控制方面所具備的平穩(wěn)性會對反應溫度產(chǎn)生影響，因此需要運用流量定值、質量流量以及橢圓齒輪來對其予以控制，然后自動控制反應物料，進而確保反應溫度能維持穩(wěn)定的狀態(tài)。就工藝特點而言，從控制角度可以分為過渡、溫度升壓以及恒壓恒溫。其中，在實際運行過程中恒壓恒溫在精度方面的要求最大，同時其也是整個反應的重點所在。為了能夠有減少由于溫場所產(chǎn)生的誤差，需運用A級別的WZPK測溫，其主要具有周期長、質量穩(wěn)定以及反應迅速等相關特點。而Pt100主要針對蒸汽調節(jié)閥，4～20mA則主要針對循環(huán)水調節(jié)閥。

對于這一項目當中的反應器，由于其存在熱效應強以及容量大等相關優(yōu)勢，所以極易對傳熱效果產(chǎn)生影響，而采取單回路控制等方式無法滿足要求，但若應用DCS來予以控制則可以解決這一問題，使得控制精度得到有效的改善。

2.3 對切斷閥的控制

在進行實際的化工生產(chǎn)時，利用DCS控制系統(tǒng)能夠在計算機畫面上顯示切斷閥組態(tài)，這樣操作員就能夠在操作員站上實施對切斷閥進行開關的相關操作，同時還能夠實時監(jiān)控切斷閥開關指令的執(zhí)行反饋情況[3]。其次，在開展長時間連續(xù)生產(chǎn)時，運用順序控制，還能夠實現(xiàn)程序對調節(jié)閥予以自動操作，進而讓部分或整體流程變得更加自動化，減少勞動力的投入，讓工作人員不必投入過高的勞動強度。

2.4 對液位串級的控制

在化工生產(chǎn)的過程中，相關操作人員主要運用串級均勻控制系統(tǒng)實現(xiàn)對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效控制，例如維持前塔液位的穩(wěn)定和控制后塔進料量等相關工序。這主要得益于，DCS控制系統(tǒng)當中包含了副回路，當塔內壓力出現(xiàn)流動或排出端的壓力流動波動過大時，就可以與其予以對抗，進而確保系統(tǒng)穩(wěn)定、安全的運行。同時，還能夠減少系統(tǒng)在實際運行過程中存在的一些不穩(wěn)定因素，這樣就能夠有效降低操作人員的工作量。

3 DCS系統(tǒng)故障診斷與處理

其一，排查是否是因為操作失誤而引起的故障；其二，運用系統(tǒng)硬件故障指示燈以及自診斷測試方面的相關功能來對故障根源予以分析。若屬于DCS系統(tǒng)故障，那么還應進一步分析故障來源于硬件還是軟件；其三，在對卡件予以更換時，需確定是否可以在線進行，以及對冗余卡件予以切換時是否會對實際工作產(chǎn)生干擾；其四，在對故障軟件進行處理時，若需要下裝，則需要確定系統(tǒng)是否準許在線下裝。同時，增量下裝屬于一種極其有效的方式，其能夠實現(xiàn)相關參數(shù)與閥門的強制手動，進而可以避免對設備產(chǎn)生干擾；其五，系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時需明確原因，否則將二次對更換的卡件造成損害。

4 結語

綜上所述，在化工生產(chǎn)過程中應用DCS控制系統(tǒng)，能夠在確保企業(yè)正常生產(chǎn)的基礎上，降低相關材料與能源的消耗，并減少人力的投入，進而有利于企業(yè)生產(chǎn)成本的降低，并維持生產(chǎn)穩(wěn)定、安全、高效的進行。

參考文獻

[1]崔陽，黃凱.淺析化工生產(chǎn)中DCS自動控制的應用[J].化工管理，2016，（27）：208.

[2]單玉柱，胡海東.化工生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的運用分析[J].數(shù)字技術與應用，2017，（07）：21+23.

[3]陳偉浩.基于化工生產(chǎn)操作控制中應用與DCS的研究[J].中國石油和化工標準與質量，2017，37（18）：33-34.