煉油廠儀表和控制系統工程設計

晉萬超

（中谷石化集團有限公司，廣東珠海 519050）

0 引言

在多種因素的綜合作用下，無論是剛創辦的煉油廠還是擴大規模的煉油廠，都利用分階段以及分梯次的生產方式。這種模式使煉油廠的設備不集中，廠房里的儀器設備不能按照生產實踐、所屬類別以及來源分類，給生產帶來了麻煩，也增加了員工的工作量。雜亂的廠房使工作人員在管理的過程中無從下手，不僅降低工作效率，工作人員的積極性也大幅度降低。

1 項目技術目標

1.1 控制系統在新型煉油廠的作用

新型煉油廠發展的基礎以及動力來源于控制系統，若能在廠房里使用先進的控制系統，企業的效率也會相應提高。主要優點：①提高石油質量，提高生產效率，更快以及更高質量完成生產；②先進的控制系統在工作過程中產生的廢物少，資源利用率高，能起到保護環境的作用；③提高企業生產效率，增加生產總值，在同行中獲得更高的地位，吸引更多的人才。

1.2 控制系統設計目標

煉油廠控制系統并不是一個大的整體，而是根據煉油廠的不同需求進行分層處理，滿足生產的需求。

控制系統設計過程中應遵循的目標：①新型控制系統的關鍵在于新，因此應用更加新穎的理念進行設計；②控制系統在設計過程中并不是漫無目的，而是對癥下藥，應根據公司的實際情況以及管理模式進行設計；③新型控制系統的設計還要參考之前的設計方法，從經驗中分析不足，取長補短，進行適當的創新與改造。

2 主要分項及工作

2.1 全廠控制系統的集成

2.1.1 設計方案

為保證資源的共享性、安全性和節省成本，保證企業利益最大化，實現高效快捷的管理，提高生產效率，在企業內部建設一個中心控制室，設置11 個現場機柜室。在中心控制管理下，打破了以前零散的生產經營方式，使管理更加集中，提高工廠的運營效率。

石油公司在企業里安裝11 個現場機柜室，可以有效緩解由于電纜過長造成的信號不良現象，減少電纜的購買成本。并且機柜室設置防爆結構，保證工人的身體健康以及工廠的安全運行，提高安全性能。按照公司的運營規則，機柜室里不允許有工作人員，由于中心控制室與機柜室的距離較遠，在中間建造了工程師站，保證系統正常運行。

工廠里配置統一型號的大規模DCS，先前許多煉油廠利用的是不同的設備，完成控制系統呈現出分散狀態，而統一型號的設備能讓控制系統處于高度統一與集中的狀態，讓DCS 的優點與長處得到充分發揮，因此，使用同一系列的控制系統能為煉油廠帶來更大的效益。

控制系統在使用過程中必須要有一定的技術支持。目前，控制系統大多利用大規模光纜技術，如DCS，SIS 等。光纜技術使控制系統的運行更加高效快捷，廠房里設置的11 個機柜室和1 個中心控制室也是通過光纜技術建立緊密聯系。DCS，SIS，CCS 對應的遠程I/O 口類別均存在差異，其對應的多路光纜也各不相同，這種方式優化了網絡布局，由此營造出極具穩定性的通信網絡，抗干擾能力得到了明顯改善，因此具有很強的可行性。

2.1.2 實施情況

前期需要展開可行性研究，同時應做好總體方案的設計工作，最后得做出總體方案。詳細設計階段需要編制一套科學文件，在其指導下推動總方案的實施，以達到預期設定的目標。

在項目實施階段，需要引入大量軟件，以有針對性的做好生產、儲運等環節的管理工作，提升信息集成化程度，可以通過實時的方式進行操控。

以上述內容為基礎，生產調度室內可以獲悉整個廠區的生產情況，同時明確原料的使用與分布狀態，以此為基礎更好的展開調度工作。

2.2 控制系統信號制方案

2.2.1 設計方案

全面分析常見的3 種信號制方案，并充分考慮到當前石油煉油廠高投資、高收益、高風險、社會影響大的基本運行特性，與之相關的各類裝置均需要處于穩定運行狀態。為此，采用了4～20 mA 疊加HART 通信信號制。在本文探討的項目中，為DCS適配一定量的I/O 卡口，廠區內各類儀表也采用這種方式。相比之下，無論是SIS 還是CCS，均不具備HART 通信I/O 卡，對此，采用分離采集信號的方式，完成信號至服務器的高效傳輸作業，最終到達工程師站，以便做出后續的分析與管理。

2.2.2 實施情況

借助工程師站，可以充分獲取各類智能設備所涉及的數據，且能以自動讀取的方式進行，并實現對數據的高效存儲與管理作業。系統可以對連接狀態作出分析，并得出相應的診斷信息。可以對儀表做診斷處理。預先設定相應的參數值，出現異常后自動發出警報，出現短路或是斷路情況時，也會自動發出警報。能以定時的方式進行診斷。此外還擁有預測維護管理的功能，但需要建立在各類診斷信息的基礎上，由此預測出所需的維護時間及相關內容，這在很大程度上縮減了工程量，提升工程效益。在本文項目中，引入了大量的智能儀表，采用的AMS 形式也處于行業內領先水平。

2.3 儀表及控制系統防雷工程

2.3.1 設計方案

考慮到系統所在區域內有頻繁的雷擊天氣，因此有必要采取綜合防護措施。以各類儀表及控制系統為基礎，采取可行的防雷處理，為之適配相應的防護設備。采用水分層次等電位的方法，顯著改善傳統方式遺留的接地問題。

控制系統引入先進的光纜技術，基于光纖信號傳輸方式，可以顯著提升抗干擾性能，由此提升整個控制系統網絡的運行特性，確保其具有高度的穩定性。引入多路光纜，實現現場機柜與中心控制室的高效連接，路徑可靠性明顯提升，系統具有良好的抵御雷擊能力。

有針對性地引入電涌防護器（圖1），一方面可以起到雷電防護作用，另一方面可以避免電涌防護器濫用。

2.3.2 實施情況

實施防雷工程，完成大規模防雷工作，在防雷工程技術領域具有突破性意義。至今，該項目已使用兩年半時間，其間未出現任何雷擊故障。

3 經濟效益和社會效益

在我國石化行業中，中國石油煉油項目具有很強的代表性，彰顯出整個行業的自動化水平，該項目工藝流程合理，裝置可以處于穩定運行狀態，由此打造出了一個具有全視野、高效化的操作平臺，營造出良好的操作環境；以全廠物料為基礎，展開信息處理與統計工作；引入大量的先進儀表，為企業今后的持續發展打下堅實的基礎，同時也成為企業效益的基本保障。

該項目已經投入使用兩年半，改進后產品質量已經達到國內先進水平，創造了豐厚的經濟效益。

4 結束語

大型煉油工程項目取得了顯著的成果，順利達到預期目標，為后續相關項目引導方向，由此提升我國石油化工的整體發展水平，打造出高度自動化的控制方案，推動我國石油煉油工業的可持續發展。

圖1 電涌防護器