DCS系統(tǒng)在長輸管道輸油站的應(yīng)用

譚學(xué)進

摘 要：該文主要介紹了宜君長輸管道輸油站DCS自動化控制系統(tǒng)的七大功能和六大特點，同時對合理確定的控制方案、DCS自動化控制調(diào)試工作、投運和運行情況、系統(tǒng)維護做了簡要闡述。綜合說明先進的DCS控制系統(tǒng)極大地方便了操作人員對整個生產(chǎn)工藝過程的全方位監(jiān)控，提高了人員、設(shè)備的綜合利用率，闡述了DCS系統(tǒng)在輸油裝置中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：DCS 輸油站 集散控制 系統(tǒng)組態(tài)

中圖分類號：P274 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0023-02

1 宜君輸油站概況

宜君輸油站是輸油管道洛川-咸陽段的中間加壓站，由于地理環(huán)境的限制，需對上站來油通過3臺輸油泵加壓后外輸，具有水擊泄放，接收發(fā)送清管器功能，事故狀態(tài)下對油罐內(nèi)具有一定溫度的原油實現(xiàn)反輸，該站設(shè)計加劑熱處理最小啟輸量為90.1×104 t/a，最大輸量270×104 t/a，對輸油管道的安全運行起著承上啟下的作用。

2 集散控制系統(tǒng)概述

儀表自動化系統(tǒng)對保證輸油站的工藝裝置、設(shè)備安全連續(xù)平穩(wěn)運行起著重要的作用。當(dāng)正常生產(chǎn)投運后，日常過程的監(jiān)視、控制、操作主要是利用控制室的計算機控制系統(tǒng)或儀表來實現(xiàn)，以達到數(shù)據(jù)采集、控制輸出、參數(shù)調(diào)節(jié)以及信號報警等各項功能。

為滿足工藝過程的監(jiān)視、控制、聯(lián)鎖保護等要求，我們采用以計算機技術(shù)為核心的集散控制系統(tǒng)（DCS）。DCS系統(tǒng)具有較強的監(jiān)視、控制功能，人/機界面友好，擴展方便，可滿足輸油生產(chǎn)過程要求，提高管理水平，減少崗位生產(chǎn)人員。經(jīng)過驗證，證明DCS系統(tǒng)具有先進可靠的硬件設(shè)備和功能強大的軟件。

系統(tǒng)組成：DCS系統(tǒng)包括操作員/工程師站、打印機、過程控制站、通信設(shè)備及相關(guān)軟件，系統(tǒng)硬件有控制網(wǎng)絡(luò)、控制器處理模塊、電源模塊、通訊模塊等。現(xiàn)場儀表信號通過電纜傳輸?shù)紻CS過程控制站。

3 DCS功能特點

宜君輸油站的DCS集散控制系統(tǒng)采用ABB公司的AC800F系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下功能及特點。

3.1 系統(tǒng)功能

（1）數(shù)據(jù)采集和存儲功能：現(xiàn)場控制器AC800F通過4種現(xiàn)場總線對各種信號進行數(shù)據(jù)采集及處理，它擴展了“傳統(tǒng)的”單一傳輸回路，通過Freelance2000系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)通訊接口以太網(wǎng)，與Freelance2000系統(tǒng)進行通訊，為用戶提供了方便、可靠的運行平臺，AC800F現(xiàn)場控制器還可以提供各種級別的冗余設(shè)置。

（2）控制功能：具備完整的監(jiān)測、調(diào)節(jié)、順序控制及設(shè)備聯(lián)鎖保護等功能。

（3）顯示功能：顯示畫面包括總貌畫面、流程圖畫面、控制分組畫面、調(diào)整畫面、趨勢畫面、過程報警畫面、系統(tǒng)報警畫面、系統(tǒng)狀態(tài)畫面、操作日志畫面、歷史查詢畫面等，并具有窗口（多個、拉伸、重疊）顯示功能、漢字功能以及觸屏功能。

（4）報警功能：模擬輸入/輸出信號報警（絕對報警、變化率報警），數(shù)字輸入/輸出信號報警，儀表停用（校驗、停掃描）報警，系統(tǒng)部件（卡件、網(wǎng)絡(luò)）故障報警，相鄰報警時間分辨率，報警管理功能（如歷史查詢過濾、報警組設(shè)置、報警點組的優(yōu)先級、報警抑制功能等）。

（5）報表和屏幕拷貝功能：即時報表功能，定時報表功能，報警匯總記錄，操作記錄報表，操作或參數(shù)修改打印，打印屏幕拷貝功能。

（6）操作安全：操作權(quán)限口令詢問功能，工程師、操作員鑰匙鍵功能，MAN/AUT/CAS切換無擾動功能，冗余措施。

（7）系統(tǒng)的靈活性：系統(tǒng)擴展方便，冗余冗錯，新老產(chǎn)品兼容性強，與上位機通信接口及軟件的實用可靠。

3.2 特點

（1）站內(nèi)各種參數(shù)、報警數(shù)據(jù)保存120天。

（2）滿足用戶數(shù)據(jù)曲線、歷史數(shù)據(jù)曲線動態(tài)分析、報表自動生成要求。

（3）操作系統(tǒng)平臺采用WINDOWS2000，美觀易用。

（4）控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，更換靈活。

（5）上位機與過程管理控制器都采用雙機熱備，全面冗余。

（6）為后續(xù)擴建裝置留有擴展余地，留有RS232/485和其他接口，便于站內(nèi)其它控制（見圖1）。

4 DCS系統(tǒng)的應(yīng)用

宜君輸油站設(shè)計監(jiān)控工藝參數(shù)（壓力、液位、溫度、流量）42個，自?？刂苹芈?3個，控制精度要求高，所以我們做了以下幾方面的工作來確保DCS運行平穩(wěn)，控制準(zhǔn)確。

4.1 根據(jù)工藝要求合理確定控制方案

利用掌握的DCS組態(tài)方法，對工藝進行組態(tài)，達到工況實用、操作方便的要求，并通過實際運行發(fā)現(xiàn)不足，逐步對組態(tài)設(shè)計進行完善、修改。力爭滿足工藝操作要求，提高DCS利用效果。

4.2 做好DCS調(diào)試工作

（1）DCS單機調(diào)試和系統(tǒng)調(diào)試。

①做好硬件檢查和單機調(diào)試：各設(shè)備通過診斷程序完成功能測試；對電源的電壓進行測量和檢查；對I/O卡件的零點、量程及精度進行校準(zhǔn)；對信號調(diào)整卡的零點、量程及精度進行調(diào)試檢查。

②功能檢查和調(diào)試：包括通信、顯示、打印等。用戶畫面的檢查，自動格式報表檢查，控制方案檢查和調(diào)試，聯(lián)鎖邏輯順序控制方案檢查和調(diào)試，其他用戶組態(tài)的程序檢查。

（2）DCS與現(xiàn)場信號的聯(lián)調(diào)，包括儀表輸入信號顯示準(zhǔn)確，DCS輸出與執(zhí)行機構(gòu)的聯(lián)調(diào)，現(xiàn)場聯(lián)鎖功能的聯(lián)調(diào)，順控功能的聯(lián)調(diào)等。

4.3 DCS運行情況

投產(chǎn)后我們根據(jù)生產(chǎn)實際工況制定先進控制方法，使控制系統(tǒng)和聯(lián)鎖保護投入自動狀態(tài)，達到應(yīng)有的使用效果?，F(xiàn)在所有顯示數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，控制回路全部投入自動狀態(tài)進行控制，保證了工藝生產(chǎn)的平穩(wěn)安全，提高了設(shè)備運行的可靠性，也降低了員工的勞動強度。

4.4 系統(tǒng)的維護

主要對工作站運行狀況、系統(tǒng)環(huán)境狀況進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)、處理設(shè)備隱患，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

5 結(jié)語

宜君輸油站通過使用先進的DCS集散控制系統(tǒng)，極大地方便了操作人員對整個生產(chǎn)工藝過程的全方位監(jiān)控，特別是對實時反映出的生產(chǎn)中出現(xiàn)的異常狀況的預(yù)警，使操作人員能夠及時對預(yù)警信息進行分析判斷及處理，遏制了事故的發(fā)生，降低了事故發(fā)生率；同時DCS的應(yīng)用，實現(xiàn)了人機對話，在計算機上通過DCS系統(tǒng)就可實現(xiàn)生產(chǎn)工藝動態(tài)的調(diào)整，降低了人員的勞動強度，提高了人員、設(shè)備的綜合利用率，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

6 下一步的工作方向

（1）繼續(xù)加強DCS控制系統(tǒng)對設(shè)備運行參數(shù)、電機運行狀態(tài)的監(jiān)控。將泵出口電動閥的開度數(shù)據(jù)和蒸汽鍋爐的各項參數(shù)（壓力、溫度等）納入DCS系統(tǒng)，進行實時在線監(jiān)控，做到對全站生產(chǎn)參數(shù)、設(shè)備運行等的全方位監(jiān)控，利于崗位操作人員對設(shè)備運行情況的了解和設(shè)備出現(xiàn)故障的及時處理，以及對故障原因的分析、判斷。

（2）從站控計算機實現(xiàn)自動控制保證管道密閉輸油的節(jié)流控制入手，通過自控工藝的要求及與變頻器電路的對接，設(shè)計合理控制邏輯，修改站控PLC控制程序。使計算機通過自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速跟蹤壓力值達到進站壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)，操作員可實時監(jiān)控泵的運行狀態(tài)和工作模式，實現(xiàn)在切換不同的泵運行時始終由變頻器進行驅(qū)動，并且通過自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)進站壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而保證密閉輸油安全運行。

參考文獻

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