幾種復雜控制在渣油加氫裝置D C S系統中的應用

張 猛，白亞東，趙立甜

（1.中國石油四川石化有限責任公司，四川成都 611930；2.重慶川儀自動化股份有限公司，四川成都 611930）

幾種復雜控制在渣油加氫裝置D C S系統中的應用

張 猛1，白亞東1，趙立甜2

（1.中國石油四川石化有限責任公司，四川成都 611930；2.重慶川儀自動化股份有限公司，四川成都 611930）

在化工行業的DCS系統控制中，采用較多的復雜控制，以滿足工藝生產條件控制。對渣油加氫裝置DCS控制系統中經常使用的分程控制、串級控制、順序控制、負荷控制等幾種復雜控制方案進行闡述。

復雜控制；DCS系統；分程控制；串級控制；順序控制；負荷控制

1 渣油加氫裝置工藝概況

中國石油四川石化分公司300×104t/a渣油加氫脫硫裝置采用雪佛龍公司的固定床渣油加氫脫硫的工藝技術，以哈薩克斯坦、南疆及北疆原油的減壓重蠟油和減壓渣油為原料，經過催化加氫反應，進行脫除金屬、硫、氮等雜質，同時降低殘碳含量，主要為催化裂化裝置提供原料，同時生產少量柴油，并副產部分石腦油和燃料氣。

2 DCS控制系統在渣油加氫脫硫裝置的核心作用

渣油加氫脫硫裝置復雜控制屬于龐大并復雜的系統工程，對基礎控制環境的要求非?？量?。其中賴以生存的三大支柱分別是：現場一次儀表、在線分析儀表、以及DCS集散系統。

現場一次儀表的特點是反應靈敏、精度高、穩定、并且零點漂移很??；調節閥線性高、密封嚴密、使用壽命長以及故障率低是常規控制的基石。在線分析儀表分布面廣、測量精度高、循環周期合理以及穩定性強是實現裝置物料平衡計算、過程單元產品純度和損失控制、實現動態補償等環節的重要步驟和方法。其中采用DCS集散控制系統，實現集中監視和先進控制以及協調操作數據、提升生產裝置和輔助設施自動化水平以及綜合管理水平，提升經濟效益。集圖形顯示、網絡通訊和計算機技術以一體的DCS分布控制系統，具有實時性好、閉環性強，以及冗余可靠性高、接口靈活，易于管理、組態、開發和維護等特點，是常規控制系統的核心。

3 DCS控制系統中常用的幾種復雜控制回路及應用

3.1 分程控制

分程控制是指把一個調節器輸出信號分成若干段，每段信號分別對應控制一個執行器，若干個執行器分別分段接續完成同一個執行任務。以原料油緩沖罐V-1002-1為例，由于儲存特性等原因，其儲存條件是需要氮氣密封，并且為了達到原料油增壓泵P-1002-1所需要的壓頭，還要保持一定的氮氣壓力。

正常調節：當V1002-1壓力升高超過PC1021設定值時，分程控制會根據充氣與排氣控制閥的開度自動開大排氣閥B開度，關小充氣A閥開度；當V1002-1壓力降低超過PC1021設定值時，分程控制會根據充氣與排氣控制閥的開度自動關小排氣閥B開度，開大充氣A閥開度。以維持V1002-1的壓力在設定值范圍內。

3.2 串級控制

串級控制就是兩只調節器串聯工作，其中一個調節器的輸出值作為另一個調節器的設定值。串級控制采用兩個調節器和兩套檢測變送器，前一個調節器的輸出值作為后一個調節器的設定值，后一個調節器的輸出值送至調節閥。前一個調節器叫做主調節器，它所檢測和控制的變量叫主變量，即工藝控制指標。后一個調節器叫做副調節器，它所檢測和控制的變量叫副變量，是為了主變量穩定而引入的輔助變量。以V-1004-1的液位控制為例：

正常調節：LC1015與去C-3001的流量控制FC1042串級來控制V-1004-1的液位穩定。通過調節LC1015D的設定值的大小作為主調節器，傳送給FC1042作為調節器的輸入，作為副調節器作用到調節閥上使閥門開大或關小來調節液位的穩定。

3.3 順序控制

順序控制是按照生產工藝預先規定的順序，針對的是順序控制系統，在每個輸入信號的作用下，根據事件的順序以及內部的狀態，在生產過程中每個執行機構有秩序的自動進行操作。以V2001液位控制為例

正常調節：V2001液位由LC0022控制?？刂七M料線上的三個閥門：含油污水閥“A”、凈化水閥“B”和除氧水閥“C”，若V2001液位低于LC0022控制器的設定值，首先會開啟A閥門向V2001罐加含油污水，如果A閥全開還不能滿足V2001液位LC0022設定值，依照順序開啟B閥加凈化水，如果還是滿足不了V2001液位LC0022設定值，最后開啟C閥加注除氧水，以滿足V2001的液位穩定。

3.4 負荷控制

為了更精確地控制塔底重沸器的熱量，更穩定地控制熱源的流量，可以利用熱負荷控制器來滿足以上要求。它是通過檢測換熱源經過換熱器管程的流量和出入口的溫差，經過一個熱負荷計算器利用預先建立好的模型，把信號輸出到兩個控制閥上，調節流經和旁路換熱器管程的流量來達到控制熱負荷的目的。以C-3003塔底重沸器的控制為例。

正常調節：分餾塔底物流旁通汽提塔重沸器的流量控制由流量比值控制器FFC3043來實現。這個控制器控制著操作員設定的負荷/產品比率。重沸器加熱負荷是與柴油抽出量成比例，提供足夠的能脫除柴油汽提塔中輕烴組分所需的熱量。輕烴組分的脫除使柴油產品能滿足閃點要求。重沸器的負荷是由通過重沸器（分餾塔底物流）的溫差、分餾塔底物流流量和柴油熱容計算出來的。根據柴油閃點指標，改變柴油外送量即可自動實現重沸器提供熱量的操作。

4 結束語

科技水平的不斷發展將會產生更先進的控制方案及DCS控制系統，從而使化工行業的自動化水平不斷的進步，也會使得DCS控制系統在化工及其他多個行業的生產中所起到的作用越來越重要。DCS控制系統必將成為現代化工業生產中不可缺少的神經中樞。

[1] 蔣敏偉.過程控制中提高DCS應用水平的途徑[J].自動化儀表，1998.

A p p l i c a t i o n o f S e v e r a l C o mp l e x C o n t r o l i n D C S S y s t e m o f R e s i d u e H y d r o g e n a t i o n U n i t

Zhang Meng，Bai Ya-dong，Zhao Li-tian

In the control of DCS system in chemical industry，more complicated control is adopted to meet the control of process production conditions.In this paper，several kinds of complex control schemes，such as fractional control，cascade control，sequential control and load control，which are frequently used in DCS control system of residue hydrogenation unit are described.

complex control；DCS system；split control；cascade control；sequential control；load control

TP273

A

1003-6490（2017）08-0116-02

2017-06-08

張猛（1985—），男，四川成都人，助理工程師，主要從事渣油加氫工作。