(摘要)本文介紹了如何使用SUPCON JX-300X DCS控制系統(tǒng)對(duì)丙烷脫瀝青裝置進(jìn)行優(yōu)化控制，并對(duì)最終應(yīng)用效果做出總結(jié)。
Abstract：This paper introduces use DCS cortrol system dominate dimethylmethane fix of produce. And that explain use of effect for the equipment.
我廠(chǎng)丙烷脫瀝青裝置年加工量為 18 萬(wàn)噸，裝置存在工藝路線(xiàn)比較復(fù)雜，控制點(diǎn)多，高溫高壓，生產(chǎn)環(huán)境差等諸多特點(diǎn)，特別是大規(guī)模連續(xù)性生產(chǎn)，對(duì)人工操作提出了很高的要求，如果溫度，流量，壓力等控制不好，都會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量和收率的下降，倘若出現(xiàn)操作失誤，必然帶來(lái)巨大的損失。還有許多油品和溶劑都會(huì)因控制不當(dāng)或操作不妥而排放到污水中，這不僅造成了成本的浪費(fèi)，而且也造成了環(huán)境的污染，致使企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)、收率不高、污染比較嚴(yán)重、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本居高不下等等，這會(huì)嚴(yán)重制約我廠(chǎng)生存發(fā)展空間和削弱市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的能力。
為了有效解決這些問(wèn)題，廠(chǎng)引進(jìn)了一套國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)，我車(chē)間針對(duì)工藝裝置的需要，對(duì)這套系統(tǒng)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
JX-300 X 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
JX-300 X 系統(tǒng)是浙大中控自動(dòng)化公司設(shè)計(jì)的一代全數(shù)字化的集散控制系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)圖如下,它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
信號(hào)調(diào)節(jié)智能化：采用智能化信號(hào)調(diào)節(jié)技術(shù)，通過(guò)軟件組態(tài)就能實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的信號(hào)調(diào)節(jié)，并且具有自診斷、自檢查、自修理功能，無(wú)須進(jìn)行人工高校，使用方便，精度高，穩(wěn)定性好。
系統(tǒng)規(guī)模大小相宜：可滿(mǎn)足最多 128/站個(gè)回路,384 個(gè)個(gè)人工智能/站點(diǎn)模入點(diǎn)到 2024/站個(gè)虛似開(kāi)關(guān)量等。
真正實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)性分散:分散程度大，模擬量輸入輸出卡每卡 2-4 點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量每卡 4 點(diǎn)，系統(tǒng)危險(xiǎn)性進(jìn)一步分散。
冗余配置更為靈活:任何卡件均可選擇冗余或不冗余。
卡件種類(lèi)較少:常用 IO 卡件只有 5 種，備品備件數(shù)量大為減少，便于維護(hù)和修理。
自治性、實(shí)時(shí)性強(qiáng):所有卡件均為智能化設(shè)計(jì)，不僅有利于減輕主機(jī)負(fù)擔(dān),增加實(shí)時(shí)性，而且有利于提高系統(tǒng)各卡件的獨(dú)立性和可靠性。
通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放，速度高:各個(gè)操作站與管理網(wǎng)采用以太網(wǎng)相連，波特率為 10Mbps， 100 百萬(wàn)位元／秒,1 Gbps 等。
實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)：所有軟件基于 Windows98/新臺(tái)幣平臺(tái)開(kāi)發(fā)，操作方便，界面友好，畫(huà)面美觀(guān)。
工藝情況簡(jiǎn)介
我廠(chǎng)丙烷脫瀝青裝置是以常減壓裝置的減壓渣油為原料，以高純度的丙烷為溶劑，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)微晶蠟原料—輕脫瀝青油，同時(shí)為催化裂化裝置提供低金屬的優(yōu)質(zhì)催化料—重脫瀝青油，以及重質(zhì)燃料油及道路瀝青的調(diào)合—半瀝青。所以，在我廠(chǎng)的眾多生產(chǎn)裝置中，丙烷脫瀝青裝置占有很重要的位置，為了使其在生產(chǎn)中能順利及時(shí)的生產(chǎn)出合格的各項(xiàng)產(chǎn)品，本裝置在工藝方面采用了先進(jìn)的混合—沉降,超臨界回收溶劑工藝，而在過(guò)程控制方面采用了先進(jìn)的直流控制系統(tǒng)。
主要儀表控制回路實(shí)現(xiàn)：
根據(jù)工藝流程， IO 點(diǎn)數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)要求，系統(tǒng)共有 8 幅流程圖，其中高壓及燃料爐部分最為重要,下面以燃燒爐流程圖為例舉例說(shuō)明串級(jí)控制的實(shí)現(xiàn): 燃燒爐有兩個(gè)串級(jí)控制回路：PIC3101 與 TRC2107 串級(jí)和 PIC2118 與 TIC2145 串級(jí)，分別控制輕脫油加熱爐和瀝青溶液加熱爐,控制回路方案如圖:
當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程處在穩(wěn)定工況時(shí),被加熱物料的流量、壓力和溫度保持不變，爐出口溫度和爐膛溫度均處于相對(duì)平衡狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥也保持一定的開(kāi)度，此時(shí)爐出口保持在給定值上。當(dāng)擾動(dòng)或工藝波動(dòng)時(shí)，破壞了平衡工況時(shí)，串級(jí)控制系統(tǒng)便開(kāi)始了其控制過(guò)程，通過(guò)簡(jiǎn)單的 CSC 模塊編程就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的串級(jí)控制過(guò)程。加熱爐模塊組態(tài)圖如下：
控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)共配備了 1 個(gè)控制站， 2 個(gè)操作站?？刂撇捎萌哂喾绞?，提高了系統(tǒng)的可靠性?？刂普矩?fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和處理，并進(jìn)行控制算法的運(yùn)算輸出，操作站負(fù)責(zé)提供人機(jī)操作界面，同時(shí)也作為工程師站進(jìn)行組態(tài)。
系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)數(shù)如下：
1、模擬量輸入：溫度 63 點(diǎn)
標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 4-20mV95點(diǎn)
2、模擬量輸出：標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 4-20 mA46 點(diǎn)
3、軟件開(kāi)發(fā)： 利用 JX-300 X 提供的資料，開(kāi)發(fā)了友好，易用的全漢字界面，包括工藝流程圖，控制分組圖，趨勢(shì)曲線(xiàn)圖,參數(shù)修改圖等頁(yè)面，容易掌握和操作。利用系統(tǒng)提供的自定義語(yǔ)言程序來(lái)實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的控制方案。
應(yīng)用中的一些問(wèn)題解決辦法
1、操作優(yōu)化問(wèn)題：
提高精度及穩(wěn)定性：對(duì)某些流量 (如原料氣、燃料油、蒸汽等) 、液位、壓力等進(jìn)行溫度、壓力、密度、組分補(bǔ)償，提高了測(cè)量信號(hào)的靈敏度。同時(shí)采用限制變化率的濾波方法，消除測(cè)量信號(hào)中的幅度大，頻率高的噪聲，例如對(duì)爐膛負(fù)壓等作濾波處理后，測(cè)量信號(hào)的平穩(wěn)性得到極大的改善。
2、提高調(diào)節(jié)閥的非線(xiàn)性：
有一部分具有非線(xiàn)性工作特性的調(diào)節(jié)閥，有時(shí)會(huì)成為控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素之一，而使用系統(tǒng)的處理，可對(duì)其進(jìn)行有效的補(bǔ)償。另外，也通過(guò)找出閥門(mén)開(kāi)度與閥門(mén)增益之間的關(guān)系，再依據(jù)此關(guān)系自動(dòng)可改變比例帶，使控制回路總增益保持一定，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
應(yīng)用效果從 SUPCON JX-300 丙烷裝置生產(chǎn)過(guò)程集散控制系統(tǒng)應(yīng)用以來(lái)，取得了比較好的應(yīng)用效果。
1、控制效果好，完全適應(yīng)和滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。
2、整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制率達(dá) 99% 以上，大大降低了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境。
3、系統(tǒng)可靠性較高，降低了儀表維護(hù)強(qiáng)度，而且由于系統(tǒng)卡件的通用性，降低了備品備件的庫(kù)存量和資金占用，降低了生產(chǎn)成本。
4、系統(tǒng)提供了通訊接口，通過(guò)調(diào)制器與遠(yuǎn)程網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)連接，可并入全廠(chǎng)管理網(wǎng)，為日后實(shí)現(xiàn)全廠(chǎng)安全生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控網(wǎng)提供了條件。
5、常規(guī)儀表相比：丙烷裝置共有 43 個(gè)控制回路，其中包括 9 個(gè)串級(jí)回路，按照常規(guī)儀表造價(jià)，約合人民幣 50 萬(wàn)元，而采用浙大中控直流費(fèi)用為 41.8 萬(wàn)元，節(jié)約人民幣近 9 萬(wàn)元；
6、人力資源方面：直流實(shí)現(xiàn)了過(guò)程控制的自動(dòng)化，使原來(lái)多人操作常規(guī)儀表變?yōu)樯贁?shù)幾個(gè)人的完全控制，工藝與儀表維護(hù)人員所需人數(shù)約減少了 5 人，按每人收入 1.8-2 萬(wàn)元計(jì)算,每年可節(jié)省人工成本 9-10 萬(wàn)元;
7、直流還具有良好的性?xún)r(jià)比，它功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠性高,系統(tǒng)的平時(shí)無(wú)故障時(shí)間達(dá)到 1.0E+05 天.平時(shí)修復(fù)時(shí)間為 1.0E-02 天，這就為我廠(chǎng)節(jié)約了大量的維護(hù)資金，如果按故障率 2% 計(jì)算 (常規(guī)儀表),直流每年可節(jié)約近 5 萬(wàn)元。
參考文獻(xiàn)：
1、俞海斌等 SUPCON JX-300X 系統(tǒng)使用手冊(cè)
2、楊自厚等 自動(dòng)控制原理
作者簡(jiǎn)介：
潘斗輝，大慶石油學(xué)院畢業(yè)，工程師，在河南石油勘探局南陽(yáng)石蠟精細(xì)化工廠(chǎng)從事儀表和自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)工作。
地址：（473132 南陽(yáng)石蠟精細(xì)化工廠(chǎng)設(shè)計(jì)室）潘斗輝
熊廣兵，北京石油學(xué)院自動(dòng)化儀表專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，工程師，現(xiàn)任南陽(yáng)石蠟精細(xì)化工廠(chǎng)機(jī)械動(dòng)力部主任。
劉 軍，江漢石油學(xué)院工業(yè)自動(dòng)化儀表專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)任南陽(yáng)精蠟廠(chǎng)機(jī)械動(dòng)力部助理工程師。
陳寧軍，江漢石油學(xué)院工業(yè)自動(dòng)化儀表專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)任南陽(yáng)精蠟廠(chǎng)機(jī)械動(dòng)力部助理工程師。
楊玉東，承德石油專(zhuān)科學(xué)校工業(yè)儀表專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)任南陽(yáng)精蠟廠(chǎng)機(jī)械動(dòng)力部助理工程師。
王素英，西安理工大學(xué)自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)任南陽(yáng)精蠟廠(chǎng)設(shè)計(jì)所助理工程師。
