炼油厂自动控制系统概念设计

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摘要:仪表及控制系统的水平和质量直接关系到生产运行的质量,地位越来越重要。控制系统的设计一直是炼油厂和装置设计关注的焦点之一,功能和范围也随自动化技术和信息科学技术的发展不断扩大。设计观念应根据工厂的生产需要和技术发展,实事求是地不断更新。本文对现代化炼油厂控制系统的概念设计进行一些讨论。

Abstract: The level and quality of instrumentation and control system directly determine the production quality and is becoming more and more important. Control system design is one of the concerning points for refinery equipment designing and its function and scope are expanding with the automation technology and information science. Design concept should develop with the refinery's production need and update realisticly and constantly. The paper discusses the conceptual design of refinery automatic control system.

关键词:炼油;自动化;油表

Key words: refining;automation;oil meter

中图分类号:TE62 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0230-02

0引言

工厂控制已经不是单纯的生产过程控制,而是包括了各类管理的广义的控制。从控制介质,可分为:物料控制、能量控制、产品控制、物流控制、信息控制、资金控制、行为控制等。从控制目标,可分为:过程控制、生产控制、产值控制、质量控制、利润控制、维修控制、物资控制、销售控制、财务控制、商务管理、决策控制、信息处理等。实现工厂控制系统的主要设备是多级工厂网络中的各类计算机群和微处理机化的仪器仪表和辅助设备。工厂控制系统中的各类通用和专用软件是系统运行的必要条件。

1工厂控制系统在新型炼油厂中的作用和特点

1.1 世纪末,世界经济形成了全球化的潮流。经济利益的驱动、生态环境的约束、国际商贸的发展、区域经济的联盟,都促进了越来越激烈的竞争。先进的工厂控制系统和管理系统的作用,是现代化企业的重要行为和标志。根据国际市场的行情和国内外原料和产品的供求关系,企业及时地按需要进行生产、销售控制,提高产值和利润,降低消耗,使企业提高竞争能力,获取经济利益,提供市场需要的商品。采用先进的工厂控制系统和管理系统,是现代化石油化工企业充分发挥生产能力,实现上述行为和目的的重要方式和手段。

1.2 新型炼油厂的工厂控制系统和管理系统的特点是从装置现场到企业生产决策,自下而上、无所不在、精确可靠地控制着工厂的各个部位、各个部门和各个运行环节。控制系统高效率地、“不知疲倦地”做着以往由训练有素的人所做的工作。同时,石油化工企业的管理模式和结构也应当适应新的经济形势和企业运行需要,进行相应的改革和调整。

工厂控制系统必须是高可靠和高可用的,在不允许失效的部分,必须是冗余或容错的;是分层次、结构化的,所有的数据和信息资源都根据需要进行处理和加工,分成不同的集合,提供使用和服务;是充分发挥工艺和设备效能、安全生产的保证;在现代石油化工企业的地位越来越重要,投资也越来越高,其直接和间接的经济效益是远高于投资的。

1.3 工厂控制系统的基本结构。工厂控制系统是分层次的,最基础的一层为过程控制层,中间为数据处理及工厂管理层,最高一层为企业决策层。关于控制系统的层次,根据不同的需要和用途,有各种各样的分法,并不成为原则。

过程控制层的任务是按生产计划,用尽可能低的消耗,稳定地生产出优质产品。其设备有检测、控制仪表,分散型控制系统,安全控制系统。装置的高级控制(先进控制)和优化控制也在这一层。

数据处理及工厂管理层是由工厂管理网及网上的服务设备组成的。将过程控制层送上来的数据进行必要处理,成为工厂管理人员需要的信息。将市场上原料和产品的信息及各类相关信息处理成工厂生产调度和各种物流调动、分配信息,以供生产控制管理,处理成决策参考信息上传公司决策人员。工厂管理层对生产调度和流程进行优化。

2工厂控制系统设计

2.1 现场仪表设计。先进的大型石油化工企业不同于其他工业企业,也不同于目前国内的多数石油化工企业,为保证最基本的检测控制设备的可靠和可用,应当借鉴国外石油化工企业的做法,主要的和重要的生产装置选用高质量、高可靠的、先进的仪表,选用“智能化”仪表,选用技术完善的新型仪表。这是安全、平稳、高效、准确生产的基础,也是延长仪表使用寿命和维护周期的基本保证。一定要改变不恰当地压低仪表一次投资的短期行为。

谨慎使用技术发展中的新型仪表,如关注现场总线的发展,在其应用技术成熟时顺利采用。

2.2 控制系统设计。现代化的大型石油化工企业采用集中操作的方式,全厂的所有装置和储运系统的分散型控制系统(DCS)的操作台全部都在中心控制室。控制系统的控制站,应当根据工厂各装置的布置情况(如:装置距控制室的距离等因素),集中或分散设置,远程控制站和分散设置的远程输入、输出设备采用冗余的通讯电缆或光纤连接,并经由不同的路径。不应简单化地把全厂的所有操作和控制系统不分具体情况地集中到中心控制室。避免国外某些工厂从分散到集中,又从集中到分散的教训。如果地理等条件允许,中心控制室应远离装置,建在安全区域,而不采用抗爆结构。远程控制站的设置为此提供了重要条件。国外的炼油厂根据具体情况,历来就有采用这种方式的,并且近年来更加趋向这种方式。

控制系统中还包括仪表及控制设备维护系统,自动地为检测和控制仪表建立应用及维护档案,进行预测维护管理,以保证可靠地运行、最少的维护、高效率的进行设备管理。

2.3 管理系统设计管理系统设在企业级管理网上,过程控制级的数据经过处理后存放在企业级管理网的数据库中,供有权限的用户和工作终端使用。企业级管理网的数据是有限对外的,企业和工厂的经理和各级管理人员无权直接对过程控制层进行操作,只能观察装置运行情况和调用为各类人员专门处理的数据。企业级管理网的数据并不是全部对外开放的,企业内部数据和商业数据是机密的,只有允许面对公众的数据才可在公共网上见到。企业级管理网不是公共的因特网,绝不是越开放越好。为公司和企业的数据安全,各级网络的设计和配置都必须高度重视数据和网络的安全。企业的信息系统是为企业服务的,而不是企业围着“信息中心”转。

2.4 安全系统设计。现代化的大型石油化工企业的人员配置和运行需要,使安全系统的作用和地位显著提高。安全系统包括装置运行安全、关键设备运行安全、爆炸环境安全、火灾环境安全、有毒环境安全、环境保护监测等。安全系统与过程控制系统互相独立,但又互相联系。由于安全系统是事故状态起作用,防患于未然,处理的是偶然事件和突发事件,因此,对可靠性和可用性有特殊的要求。在集中控制的工厂中,安全系统的监视设备应安装在中心控制室,或在中心控制建筑内设置的安全系统控制室。

2.5 控制室建筑设计现代化的大型石油化工企业的控制室建筑是为工厂控制系统和操作及管理人员设计的,建筑物内的环境应当以人为中心。中心控制室应尽可能建在安全区域,避免采用封闭式的抗爆结构。在保证人员及工厂安全和使用功能的前提下,不但要使操作环境成为办公环境,还要成为优美的公共环境,并有一定的企业文化气氛,使操作及管理人员能高效率地工作,有效地减少疲劳,处于良好的工作状态和精神状态,并在一定程度上满足人员的精神文明的需求。控制室建筑成为全厂办公建筑,设置工厂操作、安全系统、生产管理、信息处理、仿真培训、会议室、休息室等功能区和房间。

2.6 储运系统控制设计市场是变化的,原油和产品的供求关系也经常变化,储运系统控制可以使生产装置更好地适应和处理这些变化。产品的合理调和与添加,可以使组合后的产品提高附加值,降低成本,从而提高商业利润。建立全球原油物性数据库,是原油调和的基础。实现原油调和,可以提高对不同性质原油的加工适应性,减少换油的过渡过程和加工成本。

近年来,随着原油及油品市场的变化和竞争,油品加工的利润越来越少;国内外炼油厂的自动化也进一步朝精细控制的方向发展,企业的经济目标就是控制目标。控制方法和控制手段以信息技术为主导,控制层次从过程控制层向生产管理层和企业管理层发展,控制条件直接与市场相关,每一控制活动都是在一定的生产条件下以获取最大经济利益为目标。工厂控制系统的设计应适应新形势,建立科学先进、实事求是的新观念,为现代化的石油化工企业服务。