DCS系統在天然氣處理裝置中的優化設計

屠永龍

摘要：針對天然氣的應用是非常重要的一項工序，其處理裝置控制系統的穩定性及安全性直接關系到天然氣處理工藝的最終效果。傳統的天然氣處理裝置控制系統存在著許多缺陷，如功能不夠全面、組態受到較多限制等，而集散控制系統的出現則為解決該類問題提供了新的思路。本文簡單分析了某天然氣處理裝置控制系統應用，為從事該行業的人員提供一定的參考與借鑒。

關鍵詞：分散控制系統：天然氣處理裝置

天然氣處理是指天然氣通過過濾、脫烴、脫硫、脫碳、脫水等工藝，得到符合管輸標準的商品氣，涉及有高溫高壓、易燃易爆的有毒介質等工藝過程。由于設計上可能存在不足和缺陷，若裝置建成投運將會導致在裝置中存在各種潛在的安全隱患。新型的集散控制系統應用于天然氣處理裝置中，不僅能夠解決傳統系統中出現的各種問題，還能夠保障系統安全、穩定的運行，提高系統可靠性，對天然氣處理質量有著極為重要的意義，因此對該類系統的分析與研究是十分有必要的。

1系統現狀

某油田天然氣處理裝置自控系統采用RS3-DCS，該系統實現對整個裝置生產過程的監控和保護，包括過程控制（PCS）、緊急關斷控制（ESD）、火氣探測（F&G）和消防控制。①控制卡運行負荷重，容易出錯。隨著工藝的不斷改造以及控制規模的增大使控制卡運行負荷加重。其閑空時間百分比現已降低到5% - 8%，這時控制卡中的程序及數據內容備份時出錯，當冗余控制卡切換時會使數據丟失，從而造成生產運行不平穩，并給安全帶來嚴重的不利影響;②無法離線組態及組態受限制。該系統無法進行離線組態并進行邏輯測試。控制卡之間變量引用連接有著嚴格的控制，每塊控制卡的卡間連接為80條，這為組態中的變量引用帶來不方便，使組態受到較大的限制;③功能不完善，無法滿足現場生產需要。ROS操作站現通過NetDDE功能進行DCS數據上傳。無Web數據發布功能，無法適應“管控一體化”的發展趨勢。天然氣孔板流量計只能采用人工計算流出系數及普通溫壓補償公式，不能實時反映正確的標況流量，將影響天然氣流量的測量精度。

2某天然氣處理裝置概述

某天然氣地面工程系統，下設第一處理廠和第二處理廠，處理的天然氣主要來源于西集氣干線、東集氣干線等。盡管該系統的工藝流程不很復雜，但要求裝置長期連續運行。一旦發生大型事故，其政治經濟影響涉及面寬、影響范圍廣、損失嚴重。現以第一處理廠的TEG吸收塔為例。第一處理廠DCS采用了Honevwell公司的PKS系統，ESD系統采用了該公司的FSC系統，FSC系統具備的功能可滿足AK6級及SIL3級要求。受控工藝介質為油水混合物，從9.5MPa操作壓力下通過LVOI調節閥限流降至0.6MPa，然后進入TEG加熱再生的低壓系統，工藝介質壓降達8.9MPa。從工藝操作安全方面考慮，不允許9.5MPa 工藝介質失控泄人設計壓力為1.6MPa的低壓系統，否則會造成低壓系統的設備或管線嚴重超壓發生爆裂，引發嚴重的安全事故。因此TEG吸收塔的低低液位成為一個重要的控制參數，需要加強其控制系統的安全性。

3升級方案

遵循的主導思想：利用新技術、新設備，結合實際，充分利用現有設備減少投資，盡量降低對生產的影響，努力實現自控系統安全可靠、功能強大、經濟實用，為“管控一體化”的生產管理模式打下堅實的物質技術基礎。①采用DeltaV冗余控制器及冗余RS31/0接口模塊來代替RS3系統的ControlFile控制器，以充分利用DeltaV的先進性及可靠性;②充分保留原RS31/0模塊，不能保留的可用DeltaVI/O模塊進行替代。這樣可以節省投資，減少工作量，并可降低對生產的影響程度。

4新型系統構成

①工作站：工作站一般配置了三臺操作員站，三臺操作員站中還包括了一臺工程師站，將其作為一般的操作站配置的網絡服務器的作用在于對系統進行有效的管理、組態、對運行過程進行監督，還可以將工廠管理的網絡數據與控制系統進行信息通信，并在Web技術的支持下進行遠程瀏覽;②控制站：控制站由高性能的冗余MD控制器、冗余DeltaVforRS31/0接口模塊、DeltaVI/O卡件以及原來的RS31/0模塊所組成。MD控制器提供現場設備與控制網絡中其他節點之間的通訊和控制。DeltaV系統創建的控制策略和系統組態也可以在這個功能更強的控制器中使用。功能強大的MD控制器通過底板與10卡件連接;③RS31/O接口模塊：采用RS31/O接口模塊可把RS3系統的ControlFile控制器升級到DeltaV系統的MD控制器。RS31/O接口模塊與ConLrolFile的串行通訊協議兼容。

5結語

綜上所述，目前該系統運行平穩，安全可靠，通過對該系統的升級，解決了原系統中存在的問題，發揮DeltaV系統的優勢，提高了天然氣處理裝置控制系統的安全性、可靠性、實用性以及先進性，并提高自動化運用水平。今后還可以充分發揮PlantWeb的功能及性能，擴展工藝參數的應用范圍并融人生產管理信息系統中，實現“管控一體化”。

參考文獻：

[1]高麗君，油品罐區的數據采集[J].石油化工自動化，2007，43（6）：78-79.

[2]陸德民，張振基，黃步余，石油化工自動控制設計手冊3版[M].北京：化學工業出版社，2000.