石油化工仪表控制系统的应用

【摘 要】随着我国科技的迅猛发展,自动化仪表控制系统得到很大的发展,逐步向智能化、数字化及网络微型化的方向发展.现在我国的石油化工仪表控制系统需要得到进一步的完善,从而多个方面得到发展,石油化工企业需加强应用安全控制系统的力度,提高其自动化和先控制等先进的水平,从而为提高企业的经济效益和运行的安全性打下良好的基础.

【关 键 词】石油化工；仪表控制；系统；应用

1.前言

通过信息化来带动工业化,是我国现阶段实施的基本国策,也是促进我国逐步实现工业化建设的主要指导思想.因此,在我国的石油化工企业不断进行现代化建设的今天,我国科技的迅猛发展,将仪表系统逐步带向智能化、数字化及网络微型化的轨道,均表现出我国用信息化来带动工业化的发展路子是正确的,也取得了一定的成效.但是在石油化工仪表控制系统方面,与国外比较,我国还存在诸多的不足,还需要在实践中总结经验,在研究中投入更多的人力、财力和物力,从而推动我国的石油化工企业的现代化建设进程.

2.新型自动检测与分析仪的应用

随着我国科技的迅猛发展,仪表系统逐步走向智能化、数字化及网络微型化的轨道,石油化工企业引进自动检测仪表后,其应用水平也得到较大提升.尤其是自动检测仪表在适应了现场总线的控制系统的相应需求,迅速出现了现场总线型的变压器.此变压器能做到全数字模式,还具备结构简单、稳定性好、分辨力强等优点,比常规的智能型变送器具有更大的市场优势.现阶段,现场总线数字化仪器已经得到广泛的应用,其可互操作性及稳定性较强,技术比较成熟,非常适合用于石油化工过程的控制领域中.

为了强化石油化工产品的质量管理,将在线分析仪表直接用于石油化工企业,石化企业必须积极开展相关系统类的应用,提高先进的控制应用水平.现阶段,为了保证产品质量,提高仪表的应用水平,主要采取的仪器包括：在线液相色谱仪和在线油品质量分析仪等在线分析仪表.新出现的NIR光谱分析仪在石化企业炼油调合的系统中已经得到广泛应用.而较新的、成本较低的汽油质量指标快速测定仪,也在实际的应用中获得较好的效果.在石油化工企业中,维护工作,特别是预测的维护养护工作,是比较重要的,它直接影响到系统的正常运行.目前石油化工企业采取建构实时传感及在线联机的系统,实现监控加热炉效率和热交换器等.同时应用先进仪表和系统,来实现诊断、预测等的维护保养,使生产设备达到最优化,生产潜力的增幅提高,最终减少了维护费用[1].

3.先进控制的应用

随着石油化工企业的发展,对生产装置实施了先进控制,在有效提高产品的质量和降低运行的成本的基础上,还能确保装置运行过程中的安全性,从而为企业带来可观的经济效益.现阶段,很多先进的控制技术都已经得到较好的发展,不断走向成熟.先进控制具备以下几个特点：⑴先进控制主要以模型为策略：当前已经出现的模型推断控制和模型预测控制等,此类模糊的智能控制逐步成为我国先进控制中的发展主流；⑵以强大计算力为支撑,达到先进控制的目的：先进控制能够在DCS/FCS上得到实现,国外在这个领域的开发较早,成果比较成熟,出现控制器如DMC-PLUS、OC；比如我公司在催化、蒸馏装置上运用的先进的智能内模控制技术可以在控制闭环的情况下,采用NLJ优化算法在线辨识过程模型,收敛速度快,能够缩短计算速度,所得到的模型准确精度高,无需测试实验,对装置没有任何干扰.⑶能应用在复杂的过程控制中：像多变量的耦合和大时滞等.现在先进控制在中石油及中石化等企业的几十套装置内得到成功的运行,为技术进步提供了实践经验,并取得较好的经济效益[2].如我公司的智能非线性区域控制技术多适用于液位-流量非线性区域控制系统,充分发挥液位的缓冲作用,尽可能使流量稳定,减少对后续工序的影响.在投运智能内模控制系统后,回路控制快速平稳,兼顾鲁棒性和控制精度的优点,全面保证了装置的平稳运行,提升装置的控制品质,降低了操作人员的工作强度和精神压力.

4.石油化工仪表与控制系统现状

4.1现场总线控制系统.现场总线已经在对工业控制技术中造成明显的影响,它本身就是开放性系统的一种,在使用过程中能和现场网络、控制仪器直接连接,在操作使还能进行相互操作,从而在使用使可进行分散分布的操作,还能提高其控制性.因此,在石油化工仪表的控制系统中,现场总线控制系统被广泛用于主要系统中,同时在使用和实践的过程中,它为提高仪表控制系统的性能而指明了更好的发展方向.

4.2FCS与DCS共存.DCS产生于上世纪七十年代的系统,目前,DCS系统的已经处于成熟阶段,其使用时具备技术性好、可靠性高的优点,因此,在实际使用中得到广泛推广和发展.FCS则还处在发展阶段,其系统还不够成熟,但是它与DCS比较,功能上却更完善,尽管还存在很多的缺陷.未来在石油化工企业中,DCS和FCS共存是主要的发展趋势,而随着FCS系统的逐步完善和发展,DCS系统将会被完全取代.

4.3现场总线和DCS结合运用.现场总线与DCS相结合,就能把现场总线智能仪表直接与DCS连接,从而能充分发挥出DCS优势,还能将现场总线应用进一步推广,实现降低成本和充分发挥出两种系统各自的优势这一目的.现场总线被广泛推广时,就能进一步实现一体化的功能,并可以进一步对现场设备实施优化控制及管理.

4.4先进控制及其优化应用.现阶段,我国可以熟练掌握和应用部分控制技术,将先进的控制技术应用于实际,使系统装置具备更好的稳定,运行中更安全,还能提高企业的产品质量,确保收率,并降低成本,从而增加企业的收益,取得更好的经济效益.如我公司在催化、蒸馏装置上运用的先进的智能内模控制技术,该系统是嵌在DCS中的,只要它投入运行,该系统就可以长期运行,不会发生由于通信问题而导致的系统中断,因此它不会给系统维护带来新的问题,免维护.

4.5安全控制系统应用.由于现代化的石化企业中装置规模出现不断扩大、制作过程更加复杂、运用的材料多为易燃和易爆物质等特点,因此,就要求设备具备更高的安全性,从而为设备的安全运行提供更多的保障.石化企业会加大在仪表控制系统中安全控制技术的应用力度,从而为避免工业的灾难,减少工业的事故损失等方面发挥重大作用.为企业的经济发展提供安全保证[3].

比如我公司的智能多变量协调控制技术可以有效协调COT温度、炉膛负压、氧含量、支路温度均衡及负荷控制系统之间的关系,消除系统间的耦合影响,在保证各个控制回路平稳的基础上,全面实现了加热炉的安全平稳操作.

5.结束语

在石油化工仪表控制系统发展的过程中,把现场总线技术与信息化技术实施综合,可以实现石油与化工业一起发展和共同进步的目的.从而为推广综合的自动化系统,进一步完善石油化工仪表控制系统应用,提高企业的控制系统水平等打下坚实的基础.