SUPCON DCS系統(tǒng)在丙烷生產(chǎn)上的應(yīng)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(fù)雜，控制點(diǎn)多，高溫高壓，生產(chǎn)環(huán)境差等諸多特點(diǎn)，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(zhì)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(dāng)或操作不妥而排放到污水中，這不僅造成了成本的浪費(fèi)，而且也造成了環(huán)境的污染，致使企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)、收率不高、污染比較嚴(yán)重、勞動強(qiáng)度大、成本居高不下等等，這會嚴(yán)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(jìn)了一套國內(nèi)比較先進(jìn)的計(jì)算機(jī)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(jìn)行了開發(fā)應(yīng)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(shè)計(jì)的一代全數(shù)字化的集散控制系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)圖如下,它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

信號調(diào)節(jié)智能化：采用智能化信號調(diào)節(jié)技術(shù)，通過軟件組態(tài)就能實(shí)現(xiàn)不同類型的信號調(diào)節(jié)，并且具有自診斷、自檢查、自修理功能，無須進(jìn)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(gè)回路,384 個(gè)個(gè)人工智能/站點(diǎn)模入點(diǎn)到 2024/站個(gè)虛似開關(guān)量等。

真正實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)性分散:分散程度大，模擬量輸入輸出卡每卡 2-4 點(diǎn)，開關(guān)量每卡 4 點(diǎn)，系統(tǒng)危險(xiǎn)性進(jìn)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(hù)和修理。

自治性、實(shí)時(shí)性強(qiáng):所有卡件均為智能化設(shè)計(jì)，不僅有利于減輕主機(jī)負(fù)擔(dān),增加實(shí)時(shí)性，而且有利于提高系統(tǒng)各卡件的獨(dú)立性和可靠性。

通信網(wǎng)絡(luò)開放，速度高:各個(gè)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(shí)時(shí)多任務(wù)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(zhì)微晶蠟原料—輕脫瀝青油，同時(shí)為催化裂化裝置提供低金屬的優(yōu)質(zhì)催化料—重脫瀝青油，以及重質(zhì)燃料油及道路瀝青的調(diào)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(shí)的生產(chǎn)出合格的各項(xiàng)產(chǎn)品，本裝置在工藝方面采用了先進(jìn)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(jìn)的直流控制系統(tǒng)。

主要儀表控制回路實(shí)現(xiàn)：

根據(jù)工藝流程， IO 點(diǎn)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(shí)現(xiàn): 燃燒爐有兩個(gè)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(dāng)生產(chǎn)過程處在穩(wěn)定工況時(shí),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(diào)節(jié)閥也保持一定的開度，此時(shí)爐出口保持在給定值上。當(dāng)擾動或工藝波動時(shí)，破壞了平衡工況時(shí)，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(shí)現(xiàn)復(fù)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(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)共配備了 1 個(gè)控制站， 2 個(gè)操作站?？刂撇捎萌哂喾绞?，提高了系統(tǒng)的可靠性?？刂普矩?fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和處理，并進(jìn)行控制算法的運(yùn)算輸出，操作站負(fù)責(zé)提供人機(jī)操作界面，同時(shí)也作為工程師站進(jìn)行組態(tài)。

系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)數(shù)如下：

1、模擬量輸入：溫度 63 點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)信號 4-20mV95點(diǎn)

2、模擬量輸出：標(biāo)準(zhǔn)信號 4-20 mA46 點(diǎn)

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(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的控制方案。

應(yīng)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(jìn)行溫度、壓力、密度、組分補(bǔ)償，提高了測量信號的靈敏度。同時(shí)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(fù)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(diào)節(jié)閥的非線性：

有一部分具有非線性工作特性的調(diào)節(jié)閥，有時(shí)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(jìn)行有效的補(bǔ)償。另外，也通過找出閥門開度與閥門增益之間的關(guān)系，再依據(jù)此關(guān)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(yīng)用效果

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

1、控制效果好，完全適應(yīng)和滿足生產(chǎn)工藝的要求。

2、整個(gè)生產(chǎn)過程的自動化控制率達(dá) 99% 以上，大大降低了操作工的勞動強(qiáng)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(hù)強(qiáng)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(diào)制器與遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)連接，可并入全廠管理網(wǎng)，為日后實(shí)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(gè)控制回路，其中包括 9 個(gè)串級回路，按照常規(guī)儀表造價(jià)，約合人民幣 50 萬元，而采用浙大中控直流費(fèi)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(shí)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(gè)人的完全控制，工藝與儀表維護(hù)人員所需人數(shù)約減少了 5 人，按每人收入 1.8-2 萬元計(jì)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(jià)比，它功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠性高,系統(tǒng)的平時(shí)無故障時(shí)間達(dá)到 1.0E+05 天.平時(shí)修復(fù)時(shí)間為 1.0E-02 天，這就為我廠節(jié)約了大量的維護(hù)資金，如果按故障率 2% 計(jì)算 (常規(guī)儀表),直流每年可節(jié)約近 5 萬元。