DCS控制系統(tǒng)在原油穩(wěn)定壓縮機(jī)中的應(yīng)用

       文章介紹了dcs系統(tǒng)在壓縮機(jī)裝置的應(yīng)用，包括dcs系統(tǒng)特點(diǎn)，自控改造方案，設(shè)備儀表選型，報(bào)警措施等。

        1、引言

　　原油穩(wěn)定壓縮機(jī)是油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)中原油穩(wěn)定、油氣處理的重要設(shè)備, 該裝置工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)過程易燃易爆，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的控制要求嚴(yán)格。油氣集輸系統(tǒng)中的聯(lián)合站大都利用壓縮機(jī)作為原油穩(wěn)定、油氣處理的裝置。

　　目前壓縮機(jī)控制儀表全部是電-ⅱ型儀表，為220v供電，防爆等級(jí)低，無數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能；大多數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)靠人為手動(dòng)，或者靠簡(jiǎn)單的儀表進(jìn)行監(jiān)測(cè);儀表的故障率較高，控制效率低;生產(chǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，也不容易查找事故原因，造成了生產(chǎn)、安全等諸多不穩(wěn)定的因素;同時(shí)又不能對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，不便于生產(chǎn)管理，嚴(yán)重限制了壓縮機(jī)裝置自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步提高,成了阻礙該裝置自動(dòng)化改造的瓶頸.為了克服以上毛病，提高壓縮機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的能力，達(dá)到提前預(yù)警的目的，同時(shí)確保原油的產(chǎn)量和質(zhì)量，提高原油的外輸率，應(yīng)用dcs作為新的控制系統(tǒng)對(duì)該裝置進(jìn)行改造勢(shì)在必行。

    　2、總體方案設(shè)計(jì)

　　2.1、總體方案簡(jiǎn)介

　　壓縮機(jī)裝置有30多個(gè)重要的生產(chǎn)參數(shù)，各生產(chǎn)參數(shù)相互牽制與影響。該裝置對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的要求較高，具體要求如下：進(jìn)氣壓力<-0.05mpa，排氣壓力>0.35mpa，排氣溫度>85℃，機(jī)油壓力<0.25mpa，機(jī)油溫度>65℃，必須進(jìn)行聲光報(bào)警，提醒操作人員及時(shí)處理，確保生產(chǎn)的安全；如果排氣壓力>0.45mpa，排氣溫度>95℃，機(jī)油壓力<0.15mpa，機(jī)油溫度>70℃，必須進(jìn)行停機(jī)處理。將壓縮機(jī)的生產(chǎn)參數(shù)如溫度、壓力等分為兩路輸入控制系統(tǒng)：一路引入報(bào)警設(shè)定器，報(bào)警設(shè)定器根據(jù)內(nèi)部的參數(shù)設(shè)定的報(bào)警值，檢測(cè)生產(chǎn)參數(shù)，如果生產(chǎn)參數(shù)異常，則發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，停止壓縮機(jī)，保障設(shè)備、生產(chǎn)的安全；另一路引入dcs系統(tǒng)，進(jìn)行參數(shù)的常規(guī)顯示和流程畫面，在發(fā)生故障或壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，提示操作人員，有效防止誤操作，緊急排除險(xiǎn)情。該系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù)瀏覽查詢功能，可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤查詢，為分析故障原因提供方便。整套系統(tǒng)相輔相成，界面友好直觀，操作方便，既節(jié)省了人力資源，又提高了工作效率。

        2.2控制系統(tǒng)的技術(shù)簡(jiǎn)介

　　具有代表性的是focs系統(tǒng)和macs系統(tǒng)，這兩種控制系統(tǒng)都具有開放的體系結(jié)構(gòu)，可提供多層的開放數(shù)據(jù)接口，具備強(qiáng)大的處理功能，提供了方便的組態(tài)；支持多種現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可以適應(yīng)未來的擴(kuò)展需要；并且系統(tǒng)可靠性高，維修方便。系統(tǒng)的冗余、容錯(cuò)、自診斷能力較強(qiáng)，技術(shù)支持能力也比較強(qiáng)大。不管在功能，還是在穩(wěn)定性和實(shí)用性等方面都滿足了該裝置自控的需要。

　　1、控制系統(tǒng)的優(yōu)越性：

　　·投資少，供貨周期短，備品備件有保障。
　　·控制水平更加多樣化，可以滿足多復(fù)雜控制方案的實(shí)現(xiàn)。
　　·有利于集中控制，減少了系統(tǒng)維護(hù)量及相關(guān)備品備件的更換。
　　·系統(tǒng)采用冗余，大大增加了系統(tǒng)的安全可靠性。
　　·充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行故障診斷和在線調(diào)整
　　·減少了裝置操作人員和維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減員增效。

　　2、控制系統(tǒng)的技術(shù)新特點(diǎn)

　　a、系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)的智能分散結(jié)構(gòu)，軟硬件的緊密結(jié)合使系統(tǒng)能力充分發(fā)揮。

　　b、控制器采用冗余配置，具有高度的可靠性，系統(tǒng)內(nèi)任何一個(gè)組件發(fā)生故障，均不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。

　　c、底層連接的網(wǎng)絡(luò)化、i/o模塊的全智能化，熱備份的冗余技術(shù)，可靠的帶電拔插的技術(shù)特征。

　　d、組態(tài)軟件功能具有標(biāo)準(zhǔn)的sfc、fbd、ld、st、fm 5種組態(tài)工具，圖形工具里有豐富的圖形庫，很快就能繪出界面友好的流程圖。

　　e、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為100m冗余快速以太網(wǎng)，極大加速 了網(wǎng)絡(luò)速度，對(duì)將來的擴(kuò)容和改造留下了充分的余地。

　　f、采用完全開放的、先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，結(jié)構(gòu)靈活、安全便利、維護(hù)簡(jiǎn)單。

　　3、系統(tǒng)組態(tài)及人機(jī)交互界面

　　組態(tài)軟件為和利時(shí)的dcs系統(tǒng)focs或macs，軟件平臺(tái)為中文win2000，配置數(shù)據(jù)交換網(wǎng)卡，將數(shù)據(jù)發(fā)布到mis網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)生產(chǎn)參數(shù)的共享；在其它崗位或辦公室的計(jì)算機(jī)上配置實(shí)時(shí)信息采集軟件，可以了解壓縮機(jī)的參數(shù)和運(yùn)行情況。組態(tài)軟件主要包括五個(gè)子系統(tǒng)：系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)庫生系統(tǒng)、控制方案生成、圖形生成、報(bào)表生成。另外還有歷史庫生成和共享庫生成。控制系統(tǒng)通過下位機(jī)組態(tài)軟件編輯程序，控制壓縮機(jī)運(yùn)行；上位機(jī)組態(tài)軟件編輯流程圖畫面，供人機(jī)對(duì)話。壓縮機(jī)根據(jù)程序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)鎖，一旦發(fā)生報(bào)警，計(jì)算機(jī)界面將彈出報(bào)警畫面，提醒操作人員對(duì)生產(chǎn)情況及時(shí)處理，保障生產(chǎn)的安全運(yùn)行。控制系統(tǒng)的主要功能：數(shù)據(jù)采集及處理，流程操作控制及監(jiān)督管理，操作畫面顯示及報(bào)警顯示，歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視，程序控制，報(bào)表打印，執(zhí)行緊急關(guān)斷邏輯。

        2.3、控制系統(tǒng)和儀表的選型

　　為保證壓縮機(jī)連續(xù)、高效、可靠的運(yùn)行，選用北京和利時(shí)股份有限公司開發(fā)的dcs系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)，由于壓縮機(jī)裝置運(yùn)行起來振動(dòng)相對(duì)較大，并且對(duì)溫度、壓力的要求較高，因此，儀表選用抗振性能較好的產(chǎn)品鎧裝一體化溫度變送器和壓力變送器，用進(jìn)口的報(bào)警設(shè)定器與繼電器的結(jié)合來控制壓縮機(jī)的啟停，同時(shí)將報(bào)警信號(hào)引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，及時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警和報(bào)警彈圖。

　　報(bào)警設(shè)定器選用美國(guó)的多路輸出報(bào)警輸出控制器，該設(shè)備運(yùn)行可靠，維護(hù)量小，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。

       3、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3.1、硬件配置

　　壓縮機(jī)裝置的控制系統(tǒng)主要組成部分：2臺(tái)服務(wù)器（又叫控制站，冗余配置），2臺(tái)操作員站（其中一套兼做工程師站），現(xiàn)場(chǎng)控制站，通訊站，1臺(tái)打印機(jī)。

　　系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓圖見下圖：

　　3.2、報(bào)警設(shè)定器

　　這是本次壓縮機(jī)自動(dòng)化改造的成功之處。報(bào)警設(shè)定器選用美國(guó)的多路輸出報(bào)警控制器，該設(shè)備采用最新的數(shù)字技術(shù)和微處理器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)來的信號(hào)進(jìn)行報(bào)警，有單通道和雙通道兩種形式，同時(shí)可輸出模擬信號(hào)。報(bào)警設(shè)定器面板上有自診斷指示和輸出指示燈，隨時(shí)監(jiān)視每個(gè)通道的工作狀態(tài)。該設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)，運(yùn)行可靠，維護(hù)量小。

　　壓縮機(jī)的連鎖停機(jī)控制很重要，用報(bào)警設(shè)定器代替原有電氣控制柜電-ⅱ型儀表，改為低電壓（24v）控制，在新的電氣控制柜中增加24v繼電器，控制壓縮機(jī)的運(yùn)行；利用報(bào)警設(shè)定器的模擬輸出既保證信號(hào)的采集，又能完成壓縮機(jī)的報(bào)警保護(hù)。在正常情況下，一旦壓縮機(jī)運(yùn)行，就不要求停機(jī)。報(bào)警設(shè)定器可解決在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障或需要維護(hù)系統(tǒng)時(shí)，不停機(jī)控制壓縮機(jī)的運(yùn)行。這樣即使在自控系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)也能正常運(yùn)行，減少了壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間。

　　報(bào)警設(shè)定控制回路圖如下：

　　4、系統(tǒng)的應(yīng)用效果與分析

　　河口采油廠聯(lián)合站，如首站、大北站的壓縮機(jī)控制采用dcs改造后，壓縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、許算和統(tǒng)計(jì)，大大提高了壓縮機(jī)故障處理的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，提高了工作效率和管理水平。同時(shí)壓縮機(jī)dcs自成系統(tǒng)，及可以單獨(dú)控制，又可以連在聯(lián)合站的大系統(tǒng)中，為聯(lián)合站的自動(dòng)化改造提供了可靠基礎(chǔ)。

      5、結(jié)束語

　　壓縮機(jī)裝置對(duì)原油資源的高效處理，既節(jié)約了資源，又最大限度地減少了對(duì)大氣環(huán)境的污染，做到了社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益三效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。采用dcs集散控制系統(tǒng)后，隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，極大地拓展了企業(yè)的盈利空間，進(jìn)一步增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，促進(jìn)了企業(yè)在技術(shù)與管理方面走上一個(gè)嶄新的高度。 dcs控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，在于可以靈活簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)多種控制方案，dcs系統(tǒng)在壓縮機(jī)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，是油田穩(wěn)定系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，成本大幅度下降，可靠性不斷提高，壓縮機(jī)采用dcs控制系統(tǒng)控制，就可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)和可靠的操作，達(dá)到提高效率，節(jié)約能源的目的。