SUPCON DCS系統(tǒng)在丙烷生產(chǎn)上的應用

我廠丙烷脫瀝青裝置年加工量為 18 萬噸，裝置存在工藝路線比較復雜，控制點多，高溫高壓，生產(chǎn)環(huán)境差等諸多特點，特別是大規(guī)模連續(xù)性生產(chǎn)，對人工操作提出了很高的要求，如果溫度，流量，壓力等控制不好，都會造成產(chǎn)品質量和收率的下降，倘若出現(xiàn)操作失誤，必然帶來巨大的損失。還有許多油品和溶劑都會因控制不當或操作不妥而排放到污水中，這不僅造成了成本的浪費，而且也造成了環(huán)境的污染，致使企業(yè)生產(chǎn)質量不穩(wěn)、收率不高、污染比較嚴重、勞動強度大、成本居高不下等等，這會嚴重制約我廠生存發(fā)展空間和削弱市場競爭的能力。

為了有效解決這些問題，廠引進了一套國內比較先進的計算機集散控制系統(tǒng)，我車間針對工藝裝置的需要，對這套系統(tǒng)進行了開發(fā)應用。

JX-300 X 系統(tǒng)簡介

JX-300 X 系統(tǒng)是浙大中控自動化公司設計的一代全數(shù)字化的集散控制系統(tǒng)，整體結構圖如下,它主要有以下幾個特點：

信號調節(jié)智能化：采用智能化信號調節(jié)技術，通過軟件組態(tài)就能實現(xiàn)不同類型的信號調節(jié)，并且具有自診斷、自檢查、自修理功能，無須進行人工高校，使用方便，精度高，穩(wěn)定性好。

系統(tǒng)規(guī)模大小相宜：可滿足最多 128/站個回路,384 個個人工智能/站點模入點到 2024/站個虛似開關量等。

真正實現(xiàn)危險性分散:分散程度大，模擬量輸入輸出卡每卡 2-4 點，開關量每卡 4 點，系統(tǒng)危險性進一步分散。

冗余配置更為靈活:任何卡件均可選擇冗余或不冗余。

卡件種類較少:常用 IO 卡件只有 5 種，備品備件數(shù)量大為減少，便于維護和修理。

自治性、實時性強:所有卡件均為智能化設計，不僅有利于減輕主機負擔,增加實時性，而且有利于提高系統(tǒng)各卡件的獨立性和可靠性。

通信網(wǎng)絡開放，速度高:各個操作站與管理網(wǎng)采用以太網(wǎng)相連，波特率為 10Mbps， 100 百萬位元／秒,1 Gbps 等。

實時多任務操作系統(tǒng)：所有軟件基于 Windows98/新臺幣平臺開發(fā)，操作方便，界面友好，畫面美觀。

工藝情況簡介

我廠丙烷脫瀝青裝置是以常減壓裝置的減壓渣油為原料，以高純度的丙烷為溶劑，生產(chǎn)優(yōu)質微晶蠟原料—輕脫瀝青油，同時為催化裂化裝置提供低金屬的優(yōu)質催化料—重脫瀝青油，以及重質燃料油及道路瀝青的調合—半瀝青。所以，在我廠的眾多生產(chǎn)裝置中，丙烷脫瀝青裝置占有很重要的位置，為了使其在生產(chǎn)中能順利及時的生產(chǎn)出合格的各項產(chǎn)品，本裝置在工藝方面采用了先進的混合—沉降,超臨界回收溶劑工藝，而在過程控制方面采用了先進的直流控制系統(tǒng)。

主要儀表控制回路實現(xiàn)：

根據(jù)工藝流程， IO 點數(shù)和現(xiàn)場要求，系統(tǒng)共有 8 幅流程圖，其中高壓及燃料爐部分最為重要,下面以燃燒爐流程圖為例舉例說明串級控制的實現(xiàn): 燃燒爐有兩個串級控制回路：PIC3101 與 TRC2107 串級和 PIC2118 與 TIC2145 串級，分別控制輕脫油加熱爐和瀝青溶液加熱爐,控制回路方案如圖:



當生產(chǎn)過程處在穩(wěn)定工況時,被加熱物料的流量、壓力和溫度保持不變，爐出口溫度和爐膛溫度均處于相對平衡狀態(tài)，調節(jié)閥也保持一定的開度，此時爐出口保持在給定值上。當擾動或工藝波動時，破壞了平衡工況時，串級控制系統(tǒng)便開始了其控制過程，通過簡單的 CSC 模塊編程就可以實現(xiàn)復雜的串級控制過程。加熱爐模塊組態(tài)圖如下：



控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

系統(tǒng)共配備了 1 個控制站， 2 個操作站?？刂撇捎萌哂喾绞?，提高了系統(tǒng)的可靠性?？刂普矩撠煍?shù)據(jù)的采集和處理，并進行控制算法的運算輸出，操作站負責提供人機操作界面，同時也作為工程師站進行組態(tài)。

系統(tǒng)輸入輸出點數(shù)如下：

1、模擬量輸入：溫度 63 點

標準信號 4-20mV95點

2、模擬量輸出：標準信號 4-20 mA46 點

3、軟件開發(fā)： 利用 JX-300 X 提供的資料，開發(fā)了友好，易用的全漢字界面，包括工藝流程圖，控制分組圖，趨勢曲線圖,參數(shù)修改圖等頁面，容易掌握和操作。利用系統(tǒng)提供的自定義語言程序來實現(xiàn)某些復雜的控制方案。

應用中的一些問題解決辦法

1、操作優(yōu)化問題：

提高精度及穩(wěn)定性：對某些流量 (如原料氣、燃料油、蒸汽等) 、液位、壓力等進行溫度、壓力、密度、組分補償，提高了測量信號的靈敏度。同時采用限制變化率的濾波方法，消除測量信號中的幅度大，頻率高的噪聲，例如對爐膛負壓等作濾波處理后，測量信號的平穩(wěn)性得到極大的改善。

2、提高調節(jié)閥的非線性：

有一部分具有非線性工作特性的調節(jié)閥，有時會成為控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素之一，而使用系統(tǒng)的處理，可對其進行有效的補償。另外，也通過找出閥門開度與閥門增益之間的關系，再依據(jù)此關系自動可改變比例帶，使控制回路總增益保持一定，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

應用效果

從 SUPCON JX-300 丙烷裝置生產(chǎn)過程集散控制系統(tǒng)應用以來，取得了比較好的應用效果。

1、控制效果好，完全適應和滿足生產(chǎn)工藝的要求。

2、整個生產(chǎn)過程的自動化控制率達 99% 以上，大大降低了操作工的勞動強度，改善了工作環(huán)境。

3、系統(tǒng)可靠性較高，降低了儀表維護強度，而且由于系統(tǒng)卡件的通用性，降低了備品備件的庫存量和資金占用，降低了生產(chǎn)成本。

4、系統(tǒng)提供了通訊接口，通過調制器與遠程網(wǎng)關計算機連接，可并入全廠管理網(wǎng)，為日后實現(xiàn)全廠安全生產(chǎn)過程監(jiān)控網(wǎng)提供了條件。

5、常規(guī)儀表相比：丙烷裝置共有 43 個控制回路，其中包括 9 個串級回路，按照常規(guī)儀表造價，約合人民幣 50 萬元，而采用浙大中控直流費用為 41.8 萬元，節(jié)約人民幣近 9 萬元；

6、人力資源方面：直流實現(xiàn)了過程控制的自動化，使原來多人操作常規(guī)儀表變?yōu)樯贁?shù)幾個人的完全控制，工藝與儀表維護人員所需人數(shù)約減少了 5 人，按每人收入 1.8-2 萬元計算,每年可節(jié)省人工成本 9-10 萬元;

7、直流還具有良好的性價比，它功能齊全，技術先進，安全可靠性高,系統(tǒng)的平時無故障時間達到 1.0E+05 天.平時修復時間為 1.0E-02 天，這就為我廠節(jié)約了大量的維護資金，如果按故障率 2% 計算 (常規(guī)儀表),直流每年可節(jié)約近 5 萬元。