石油化工自控工程设计

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【摘 要】随着自动化控制技术的发展,我国石油化工自控工程设计迅速发展起来,水准也在不断提升.石油化工工艺工作量大,具有一定的复杂性.本文从设计要求、发展现状等方面,阐述了作者的观点,最后给出了建设性的建议.

【关 键 词】石油化工;自控工程;设计特点;现状;趋势

1石油化工自控设计概述

1.1石油化工自控设计的目标

石油化工生产企业的公用工程及其辅助设施、生产装置的操作全面实现自动化,网络化、数字化、安全化,管理信息化.为生产装置运行的高效、平衡、安全、持久提供保障,市场达到最优化.

1.2石油化工自控设计的要求

用作石油化工自控系统的仪表材料必须具有防腐、防爆、耐超高温、耐超高压的特性.仪表要能对不同物态的物体进行测量,适用于微/高物位、微/大流量.整个自控系统要满足功能多、参数多、冗余多、精度高、能耗低等要求.

1.3石油化工自控设计策略

设计过程中要严格按照ICE、ISA、GB、HG等行业或国家标准进行;建立企业信息管理和监控一体化的数据平台,集成信息、共享资源;采用设计招投标制、从多个设计方案中选取性能高的作为最终的设计方案,选择的标准既要满足技术性的需要,又要满足经济性的需要,同时还要对环境保护、人员健康和安全生产有益;控制系统和主控仪表集成实现一体化采购,确保投资的经济性和安全性.

2我国石油化工自控设计的发展现状

2.1过程检测仪表设计更加智能、更加精密、更加多样

工业生产过程中,用来显示、检测、控制和记录工艺参数的基础,就是过程测量仪表.石油化工的不断发展,对仪表控制系统设计的要求也越来越高.电动仪表日益智能化、数字化,计算机系统越来越开放化、网络化、数字化、智能化自然就成为了新一代检测仪表的标志.这些检测仪表的核心是微型计算机,具有线性化、自动补偿环境因素变化以及自动校零等功能.综合利用微波、超声波、激光等新技术的一次检测技术,大大提高了自动控制的精密度.

同时,在过程检测仪表的设计中更注意新型传感器和激光、核磁共振等新技术的应用,传感器的集成化程度越来越高.在仪表调节回路的设计中充分利用传统的积分、比例以及微分调节规律以外,还尝试使用大滞后、前馈计算值调节等技术,为自控系统的多回路开辟道路.

石油化工自控系统的设计者广泛采用ASIC(专用集成电路),这在很大程度上促进了执行器和传感器的智能化和多功能化,为现场控制子系统/回路以及仪表的安装调试带来极大的便捷.

2.2过程控制装置逐渐发展成开放的分布式监控系统

随着通信网络技术和微处理技术的不断发展和成熟,PLC(可编程序控制器)、DCS(分散型控制系统)以及PCA(以个人微机为基础的自动化系统)正日益标准化、开放化,其软件和硬件的使用也逐渐向市场通用的产品靠拢,同时它们还彼此融合,朝着O-DSC(开放的分布监控系统分散型控制系统)的方向发展.

目前,在石油化工自控设计中,采用较多的开放的分布式控制系统是FCS(基于现场总线的控制系统).FCS用开放协议取代了封闭协议,为系统实现完全的数字通信和数字计算提供了可能.FCS采用的全分布式结构,现场享有彻底的控制功能,系统的可靠性和灵活性大大提高.FCS不采用专用网络,所以它可以弥补了DCS(集散控制系统)的缺陷,它为研究现场总线的工业控制系统提供了依据.

2.3控制系统设计更加先进

石油化工自动控制系统逐渐融合化学工程.计算机、工程控制和计算机、仪表技术,越来越先进.控制系统的升级后,系统的控制适应能力自然也有了提高,不仅很好的克服了系统自身的非线性、时变形、随机性,还有效的解决不可检测和外部扰动的随机性带来的诸多问题.组分推断控制、预估算控制技术、神经网络技术、故障诊断以及模糊控制等先进控制方法通过生产实践,取得了良好的效果.

3存在于我国石油化工自控工程设计中的主要问题

(1)DCS不能进行集成控制,很少用于工艺全过程和多装置的控制,而大多用于控制单套装置或部分工段.我国自行设计的DCS在软硬件配套和可靠性方面和国际先进水平还存在较大差距,还不能充分满足实际生产的需要,所以对于大型装置的DCS仍然主要依赖进口.

(2)我国自行设计的控制软件,尽管纵向比较有了较大提高,但是因为在商品化、标准化和性价比等方面的缺陷,推广起来具有很大的难度.

(3)我国自行设计的仪表主要用于记录,而引进的国外仪表也不是最新产品,仍停留在上个世纪中后期的水平.

(4)国内配套的登记表缺口较多,品种也不齐全.高精度的流量计、高位液位计、特种调节阀等仍然主要依赖进口.

(5)计算机在我国石油化工自控工程设计中的应用依然是装置级的,部分石化企业尽管设计出了计算机综合生产系统和信息系统,但是由于诸多原因,投入了大量资金,收效却甚微.

4关于石油化工自控工程设计的几点建议

4.1综合利用各种技术

大型的化工和石油生产企业,应充分利用计算机技术、自动控制技术以及网络技术、信息技术,加大企业综合自动化系统设计投入,全面提高管控一体化和信息集成化的程度,降低成本、能耗和原材料的消耗,通过提高产品质量和数量提高企业经济效益和社会效益,增强企业核心竞争力.

4.2融入全方位、全层次、全生命周期服务的理念

全方位服务,就是在竞争激烈的市场经济中,石油化工企业以信息技术和自动化技术为推手,把各部门的业务有效的横向关联起来,便于在市场变化时做出灵活、快速、有效的响应.作业调度、编制计划、销售订货、贮运原材料、管理库存和生产以及发送成品等方面都涉及到全方位服务.

全层次服务指的是石油化工企业对生产各层进行自动化管理的工作,涉及到调节基础回路、控制单元、优化装置操作以及有效管理和有序管理等方面.

生命周期服务就是装置设备的整个设备整个使用周期内,将信息技术和自动化技术等方面的服务和支持进行到底,涉及到装置设备的运行、建设、改扩建、维护以及停止运行和再运行等方面.

4.3提高自控系统的使用率

一个好的系统只有经常使用才能充分发挥其作用,反过来,只有好的系统才会被经常使用.所以在实际工作中,必须努力提高自控系统的使用率,这样才能提高经济效益.同时,设计者应不断给控制系统升级,让装置发挥更大的经济效益.

5结束语

石油化工自控设计人员必须加强学习,拓展自己的知识面,自觉的向人工智能、计算机科学以及化学工程和过程控制等方面的专家请教,并将这些知识运用到设计实践中去,我国石油化工行业的自动化控制和信息化水平才会有所提高,发达国家的差距才会缩小,创造更多、更大的经济效益和社会效益.

参考资料:

[1]张永强.烯烃分离反应气压缩机防喘振控制系统的设计与实现[D].华东理工大学,2013(12).

[2]马巧玲.石油化工自动化控制仪表常见故障的原因探究[J].硅谷,2014(06).


[3]马鑫.关于自动化控制系统在石油化工中的应用[J].低碳世界,2013(08).

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