石油化工仪表中的自动化控制技术研究

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摘要：工业工厂生产逐渐都朝智能化仪表和自动控制系统方向发展，文章主要对石油化工仪表中的自动化控制技术进行探讨。

关键词：石油化工仪表；自动化控制；控制系统；自动检测仪表；变送器

中图分类号：TQ056 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）02-0008-03

1 概述

自动化仪表的智能化，使仪表本身性能从整体上得到了改善。智能化的普遍使仪表不再单一地以一种结构运作，使其适应性和功能都得到了提升。对设备优化设计，不仅要考虑到功能的多样化，也要考虑到提高工作效率。本文根据实践经验对石油化工仪表中的自动化控制技术进行深入探讨和分析，以便为以后的研究提供参考。

2 石油化工仪表中的控制系统

随着科技的发展，仪表系统也开始步入了数字化、智能化和网络化的范围内。特别是在石油化工企业中，自动检测仪表更是需要系统的提升。对于现场总线控制系统，就要适应这些要求而使变送器快速发展起来，所以变送器肯定就是数字化仪表。比起一般变送器的性能，数字化仪表从分辨力、安全性能和稳定性能来说都要高出很多，并且其结构也较简单。从进出口贸易中的商品计量精确度来讲，我国一直都在研究并提高着产品的质量。一般在石化出厂的产品精确度为＋0.1%或者更高。在对产品加强管理的同时，也为了使出口产品质量能比现在的产品或能与国际产品相抗衡，从而对在线油品质量分析仪和在线气相或液相色谱仪等仪表加大了使用量。以便得到的数据更为准确，从而提升产品的性能和质量。

2.1 DCS与FCS系统

我国在石化和石油化工系统中已经使用了3000多套DCS。而石化中应用的DCS就有一半之多。现代科技的发展也使DCS系统在一直不断地推出新产品，与传统的DCS相比，新产品在数字化智能控制、兼容性和OPC等系统的应用上都变得更开放了。从而使得不同型号和不同厂商生产的DCS都能相互进行联结，能组成大规模和由自动化控制的网络管理控制体系。这样的系统变得更加容易控制，也使性能变得更加强大。

2.2 新型DCS系统

炼油装置中生产出来的成品油和半成品油在经过调和后就会储存运输出厂，这是石油化工过程炼油厂的最后一道工艺。对石化企业的油品贮运系统使用DCS系统，不仅加强了自动化控制，也使管理变的容易了。我国在石化企业中用了DCS系统来控制，对其他新建装置也采用了DCS来加强控制和管理。但对于如此重视和加强使用的设备中，还是有很多企业无法完全地利用DCS的所有功能。这不仅造成了大量资源的浪费，由于使用率下降而造成自动化系统变得复杂并显得冗余。但我国自主生产的DCS新一代系统中配备了一些专门软件，此软件是适合于我国石化企业特色生产过程的。这样的新一代DCS系统功能还在不断增强，可靠性也会越来

越高。

石化企业在催化裂化和加氢裂化等炼油生产装置中采用了DCS系统来控制，后来在乙烯装置中也采用了DCS控制，对全厂各生产装置进行监视和管理。而控制管理等操作都集中在一个控制室内进行，因为现在的新一代DCS控制系统可构成多工段，并采用了多集控单元，能综合管理并控制综合信息自动化系统。这些都是新型DCS系统的成果，而以后还会变得更完善。

2.3 总线控制系统

全数字化、开放性、智能化和微型化是现场总线控制系统的特点。这已经成为了现代新型石化企业的发展方向。如今FCS自动化控制的应用变得越来越广，对其设备的操作和功能的开发也变得越来越完善。从而使得现场总线控制系统的发展空间变得越来越宽阔。据统计，目前的大部分石化企业的系统还是在应用FCS控制着企业生产装置。现场总线的控制工作是在现场总线和局域网中完成的。局域网的功能是使得多个计算机系统通过网络相互交换信息，其中的信息容量是相当大的，也可实现相互间的信息共享功能。现场总线的技术标准是实现技术信息共享，这就可以对所有制造商和用户公开化。FCS智能型现场仪表的测量和控制精确度都是有保障的。工作时是采用双向数字通信，使得系统的可靠性提高，也使得系统的调试和组态能方便地进行。对现场总线智能仪表还是有着统一的技术标准规范的，每个不同的厂家要按照标准生产产品，就可以相互交换或相互连接。即插即用，不仅能方便设备的提升更新，也能使系统更大规模地扩展。这样的设备除了有基本的功能外，还具有控制和运算的功能。这就能方便地进行分散控制管理。每一条总线可以连接多台现场仪表，节省电缆的同时也节省了大规模安装、调试和维修系统等的复杂工序，也更多地节省了其中的费用。

3 具体分析

3.1 检测执行仪表方面

石化现场设备或者管道内界质温度一般都在

－200℃～1800℃之间。现场的水银玻璃温度计都会被双金属温度计取代。热电阻和热电偶信号都会直接进入DCS中。在所有仪表中压力仪表是最受重视的，因为它是与人们的安全联系最紧密的仪表。压力传感器和特殊压力仪表都是采用很多原理生产的，能抵御住高温，能在脉动介质、粉状和易结晶介质中测量压力等。再从物位仪表来讲，石化行业都以液位测量为主，并且除了浮力式仪表外，物料仪表都没有通用的产品。但从测量方式可分为浮力式、静电式、超声波式、电容式、磁致伸缩式和雷达式等等。仪表中还有流量仪表、分析仪器、在线过程分析仪和执行器等仪表。温度、压力、流量和液位都是工艺参数的保证，对生产过程中物料成分的分析和对最终产品的分析都是非常必要的。要对排放的物质进行详细的分析，不能对环境造成污染。所以对分析仪表的要求还是很强烈的，而且对其的科技含量和特殊材料的要求也是很高的。目前我国对分析仪表的资金投入在增强，这也会使得产品的质量越来越高。

3.2 控制策略

从如今的新一代DCS系统的变化可以看出，石化工业在自动化连接控制、批量控制和顺序控制等基本控制策略还是没有改变。智能化算法如智能PID控制器和多变量控制等都已经开始普遍采用，其都是以DCS为基础的控制，但也都可以独立控制。

传统的生产过程都是一个装置一个控制室，但现在几乎都是多个装置一个控制室或全厂都由一个控制中心进行控制，并且都是以LCD屏幕或CRT显示为主。现在人机界面方面都在以DCS操作站屏幕为主，这样能让公益操作人员轻松地进行操作。

石化装置的工艺过程复杂，很容易发生火灾或爆炸等。因此对安全性的要求在不断提升，若仅由DCS设备完成，则已经不能满足现在的要求了，如ESD系统就会在DCS之外单独运行。智能化和自动化控制仪表不仅使得安全生产成为现实，而且现在应用的SIS系统都是以人性化和安全性为主的生产系统。不仅要紧抓安全生产，还要在生产线的危险场所设置警报系统，一旦有可燃气体或有毒气体泄漏后能及时得到提醒。全厂的每个角落都要在火灾报警控制系统的监控下，对重要的工艺装置进行控制和检测。对安全系统的统一化管理是企业发展的方向。

4 结语

近年来我国的石油化工仪表的自动化控制技术的发展研究取得了很大的进步。要以我国自由的特色生产为主，在安全生产的同时，设计和研究自己的自动化仪表控制系统。在发展现有的信息系统的同时也要从企业的综合自动化系统和安全控制系统为主进行深入研究探讨。提高企业自身对自动化控制技术的水平，增强自身的市场竞争力是企业持续发展的基础。

参考文献

[1] 杜林军，兰志利，陈文俊．DCS系统在应用中的稳定性和不足分析及对策[J]．内蒙古石油化工，2005，31（12）．

[2] 严东伟．石化行业DCS系统抗干扰的分析与对策[J]．中国科技博览，2011，（27）．