摘 要：原油集輸站的安全檢測和控制是較關鍵的，一旦發(fā)生問題，可能導致不可挽回的事故。采用本系統(tǒng)能有效的控制現(xiàn)場，保證生產(chǎn)，避免事故的發(fā)生。
關鍵詞：FOCS，現(xiàn)場總線，主從控制器
一、方案背景
目前，集輸油站的運行中，存在如下一些問題：
a、大部分站庫還沿用著傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，存在不足；
b、集輸系統(tǒng)操作上繁瑣，工人勞動強度大，效率低，系統(tǒng)運行波動大，穩(wěn)定性差;
c、安全性差，無預警的能力；
d、能源（油、氣、電等）浪費嚴重;
e、計量盤庫數(shù)據(jù)錄取時差大, 存在較大的人為因素，生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息流通不暢;
f、數(shù)據(jù)資源不能共享，整體協(xié)調困難；
g、現(xiàn)有的生產(chǎn)自動采集與控制設備利用率低;
h、站庫規(guī)模不同，自動化的程度不統(tǒng)一，自控技術水平各異，沒有統(tǒng)一的系統(tǒng)標準，管理難度大。
集輸油站一般的運行流程如下：
針對于以上的情況，對站內生產(chǎn)實施罐區(qū)系統(tǒng)和加熱爐流程自控系統(tǒng)改造，使前后生產(chǎn)環(huán)節(jié)、各個崗位上的操作工能夠及時的聯(lián)系、協(xié)調、處理問題，將會極大的方便生產(chǎn)和管理；這樣提高生產(chǎn)的安全性和可靠性，而且大大減輕操作工人的工作負擔，降低操作的難度，有比較明顯的節(jié)能效果；將會使整個站內的安全生產(chǎn)能力和管理水平提高到更高的檔次上，逐步實現(xiàn)FSC（故障安全自動控制系統(tǒng)）系統(tǒng)。
二、技術改造方案
1、控制方案
根據(jù)現(xiàn)場的情況，需要對大罐液位和界面；加熱爐爐體的壓力、溫度、液位、進出口壓力和溫度，燃燒用天然氣的壓力，燃燒用天然氣流量；天然氣壓縮機壓力、溫度；泵房可燃性氣體報警等量進行測量。其中，尤其是大罐液位和界面，由于采用雷達液位（界面）儀，具有精度高，安全性好，壽命長的特點。將采集的數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線傳到FOCS控制系統(tǒng)，由程序進行處理，達到安全控制現(xiàn)場的目的。
2、安全保護措施
在控制室設立報警顯示屏，將FOCS的控制信號接到報警顯示屏上，一旦參數(shù)越限報警，啟動燈光和聲音，提示操作人員及時處理現(xiàn)場，把事故控制在發(fā)生之前。
3、方案編制依據(jù)
防爆等級為II級防爆場所，控制系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表構成本安回路，防爆等級為：iaIIBT4
4、檢測點說明
模擬量檢測點：壓力，溫度，油液位，流量，可燃性氣體報警。
開關量檢測點：報警開關信號。
5、設備選型
1）儀表選型：根據(jù)防爆等級
檢測儀表（壓力、液位、界面、溫度、可燃性氣體報警）選型：PMC壓力變送器、UTD電浮筒液位變送器、雷達液位（界面）計、超聲波液位計、JWB溫度變送器、JB-9600可燃性氣體報警。
2）主控設備選型
控制器選型：作為控制系統(tǒng)的核心部分，必須具有極高的可靠性和較強的抗干擾能力，為此我們選擇了北京和利時公司FOCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。
其具有以下優(yōu)點：
它集儀表、電氣、計算機于一體，集DCS、PLC、FCS優(yōu)點于一身，可以創(chuàng)建控制、通訊、監(jiān)測、圖形、操作、診斷等所有的應用軟件。FOCS結構靈活可變，可單獨使用，也可并行使用，系統(tǒng)可大可??；冗余和不冗余方式可選。軟硬件的高度集成，標準化和通用性可是設計工作量達到最少；多級隔離和本質安全設計及特殊的模塊制造和涂覆保護技術。允許系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境下工作；完全冗余的模塊、通訊網(wǎng)絡和操作站使系統(tǒng)可構成高可靠性容錯系統(tǒng)；WATCHDOG功能、系統(tǒng)自診斷及故障狀態(tài)下的自動處理等功能，可使系統(tǒng)防患于未然。
FOCS系統(tǒng)結構由以下幾部分組成（如圖）：
現(xiàn)場儀表：現(xiàn)場儀表仍然可以使用以往的三型儀表，這樣即保護了用戶的投資，也節(jié)約了成本。
主從控制站：通過現(xiàn)場總線技術與現(xiàn)場儀表和操作站進行連接，運行FOCSCON軟件，完成實時控制,最多300個I/O點, 32個回路。冗余站，作為備份站點，一旦主控站發(fā)生故障，冗余站可以馬上接受控制，避免系統(tǒng)徹底崩潰，提高系統(tǒng)的可靠性。
操作站：用于組態(tài)編程、監(jiān)視與操作、聯(lián)網(wǎng)通訊等功能，運行FOSFIG 與FOSCADA軟件。
手工錄入數(shù)據(jù)接口：對站內的密度、含水等參數(shù)無法通過儀表檢測，直接手工輸入。
實時數(shù)據(jù)庫：該FOCS系統(tǒng)可將數(shù)據(jù)發(fā)布到MIS網(wǎng)上，直接進入實時數(shù)據(jù)庫，為用戶瀏覽數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)源。
其基本工作原理是：現(xiàn)場儀表通過脈沖輸入模塊、模擬量輸入模塊、熱電阻輸入模塊、開關量輸出模塊等模塊接到普通端子底座模塊上，模塊通過現(xiàn)場總線連接到主控器上，主控器通過arcnet網(wǎng)絡與操作站相連，操作站之間通過以太網(wǎng)連接，形成局域網(wǎng)通訊系統(tǒng)，并由操作站完成組態(tài)、監(jiān)控和人機交互等功能。而主控器可以脫離操作站獨立運行，形成了分級控制。
3）直流電源選型：24V、線性、最大額定電流5A。
4）交流電源：供電系統(tǒng)采用由凈化電源、UPS、UPS電池組組成的串聯(lián)系統(tǒng)，在外來供電突然停掉的時候，UPS會自動啟用UPS電池組后備電源，來繼續(xù)維持整個系統(tǒng)用電，持續(xù)時間可達2小時以上，甚至可達6、7小時。為整個系統(tǒng)提供了堅實的后盾。
三、安全監(jiān)控改造實現(xiàn)的功能和目標
1、提高安全生產(chǎn)能力
由于FOCS自動監(jiān)控系統(tǒng)是對整個生產(chǎn)流程進行實時監(jiān)控，可以使操作工人對生產(chǎn)流程的各個環(huán)節(jié)清楚的把握，及時的反饋生產(chǎn)信息。因此可以對各個需要報警的量進行報警保護，而且可以人工設定報警的方式以及報警的上、下限，極大的靈活性方便了使用。報警到來時，系統(tǒng)會用聲、光、圖象等報警信號來提示操作人員，及時的對故障進行處理，并且可以記憶報警數(shù)據(jù)，具有事故追憶等功能，為以后的事故分析提供了真實有效的資料，提高安全生產(chǎn)能力而且還大大減輕了操作工人的勞動強度，有效的保障了生產(chǎn)的運行。自動監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)約了大量的維護費用、減少了生產(chǎn)事故的發(fā)生，帶來了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益，同時系統(tǒng)具有良好的保護功能，如超壓自動停泵等。
2、提高整個系統(tǒng)運行效率，實現(xiàn)實時報表處理和多層次管理
FOCS自動監(jiān)控系統(tǒng)可以自動調節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，使之在最佳的效率點上運行，其報表管理功能可以對生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)的各個數(shù)據(jù)量進行自動存儲、自動顯示、自動打印，以及歷史數(shù)據(jù)的查詢，完全改變過去人工抄表、計算、制表的工作方式。同時各層領導可以隨時掌握運行動態(tài)。
3、提高自動化生產(chǎn)管理能力、降低勞動強度
采用FOCS自動監(jiān)控系統(tǒng)，可以使操作工人對整個生產(chǎn)流程的各個環(huán)節(jié)清楚的把握，及時的反饋生產(chǎn)信息，提高自動化生產(chǎn)能力而且還大大減輕了操作工人的勞動強度。此外，F(xiàn)OCS自動監(jiān)控系統(tǒng)還有自動計量、事故追憶等功能，為以后的事故分析提供了真實有效的資料。
4、改善分水器的油水處理工藝
自動控制系統(tǒng)可以對一、二級分水器進行實時調控，使分水器運行在最佳的分水狀態(tài)效果上，有效的降低出油含水，而且，該系統(tǒng)所處理的各個數(shù)據(jù)量，可以通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)紽OCS系統(tǒng)的操作站上，實現(xiàn)了對分水器的遠程控制與管理，達到輸油站的統(tǒng)一監(jiān)控與管理。
5、建立油氣集輸智能化管理新模式
FOCS系統(tǒng)不僅可以有效的對一個站點進行監(jiān)控和管理，同時可以通過其先進的網(wǎng)絡功能，實現(xiàn)油氣集輸智能化管理模式。在站內操作站可以完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、存儲、顯示、報警、設備保護和裝置的控制。該操作站對站內的控制管理具有最高的權限，可以設定各個調節(jié)器的工作參數(shù)，報警上下限等，是一個完善的小型控制系統(tǒng)。
FOCS系統(tǒng)可與MIS網(wǎng)連接，將數(shù)據(jù)在網(wǎng)上發(fā)布。通過該網(wǎng)絡系統(tǒng)，管理者可瀏覽所有數(shù)據(jù)，參與生產(chǎn)抉擇，形成一個分級分層的管理系統(tǒng)，開辟了油氣集輸智能化管理的新模式。使油氣集輸?shù)纳a(chǎn)運行、管理提到一個更高的層次，逐步形成智能化管理新模式。
四、應用效果
該FOCS系統(tǒng)在河口采油廠投用以來，取得了用戶的好評，普遍認為應用效果較好，可靠性高，抗干擾能力強，減輕了操作人員的勞動強度，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。
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[5] 浙江大學，周春暉，《化工過程控制原理》，浙江大學出版社，1998
作者：
257200 山東新大通石油環(huán)保有限公司（山東東營河口區(qū)中心路68#）0546-8663580/2-8003
張澤宇(13954605283) 項目工程師,2000年畢業(yè)于石油大學（華東）自動化系自動化儀表及應用專業(yè)。畢業(yè)后一直從事油田自動化改造，曾多次參與站庫自動化改造。先后多次在和利時培訓，對FOCS系統(tǒng)有較好的掌握。
王紅蓮 2001年畢業(yè)于江漢石油學院自動化應用專業(yè)，項目工程師；2002年參與河口集輸站的改造。
