煉油廠儀表和控制系統(tǒng)工程設(shè)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(chuàng)辦的煉油廠還是擴大規(guī)模的煉油廠，都利用分階段以及分梯次的生產(chǎn)方式。這種模式使煉油廠的設(shè)備不集中，廠房里的儀器設(shè)備不能按照生產(chǎn)實踐、所屬類別以及來源分類，給生產(chǎn)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(shù)目標(biāo)

1.1 控制系統(tǒng)在新型煉油廠的作用

新型煉油廠發(fā)展的基礎(chǔ)以及動力來源于控制系統(tǒng)，若能在廠房里使用先進(jìn)的控制系統(tǒng)，企業(yè)的效率也會相應(yīng)提高。主要優(yōu)點：①提高石油質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，更快以及更高質(zhì)量完成生產(chǎn)；②先進(jìn)的控制系統(tǒng)在工作過程中產(chǎn)生的廢物少，資源利用率高，能起到保護環(huán)境的作用；③提高企業(yè)生產(chǎn)效率，增加生產(chǎn)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(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

煉油廠控制系統(tǒng)并不是一個大的整體，而是根據(jù)煉油廠的不同需求進(jìn)行分層處理，滿足生產(chǎn)的需求。

控制系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)遵循的目標(biāo)：①新型控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于新，因此應(yīng)用更加新穎的理念進(jìn)行設(shè)計；②控制系統(tǒng)在設(shè)計過程中并不是漫無目的，而是對癥下藥，應(yīng)根據(jù)公司的實際情況以及管理模式進(jìn)行設(shè)計；③新型控制系統(tǒng)的設(shè)計還要參考之前的設(shè)計方法，從經(jīng)驗中分析不足，取長補短，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭?chuàng)新與改造。

2 主要分項及工作

2.1 全廠控制系統(tǒng)的集成

2.1.1 設(shè)計方案

為保證資源的共享性、安全性和節(jié)省成本，保證企業(yè)利益最大化，實現(xiàn)高效快捷的管理，提高生產(chǎn)效率，在企業(yè)內(nèi)部建設(shè)一個中心控制室，設(shè)置11 個現(xiàn)場機柜室。在中心控制管理下，打破了以前零散的生產(chǎn)經(jīng)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(yè)里安裝11 個現(xiàn)場機柜室，可以有效緩解由于電纜過長造成的信號不良現(xiàn)象，減少電纜的購買成本。并且機柜室設(shè)置防爆結(jié)構(gòu)，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(guī)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(yuǎn)，在中間建造了工程師站，保證系統(tǒng)正常運行。

工廠里配置統(tǒng)一型號的大規(guī)模DCS，先前許多煉油廠利用的是不同的設(shè)備，完成控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出分散狀態(tài)，而統(tǒng)一型號的設(shè)備能讓控制系統(tǒng)處于高度統(tǒng)一與集中的狀態(tài)，讓DCS 的優(yōu)點與長處得到充分發(fā)揮，因此，使用同一系列的控制系統(tǒng)能為煉油廠帶來更大的效益。

控制系統(tǒng)在使用過程中必須要有一定的技術(shù)支持。目前，控制系統(tǒng)大多利用大規(guī)模光纜技術(shù)，如DCS，SIS 等。光纜技術(shù)使控制系統(tǒng)的運行更加高效快捷，廠房里設(shè)置的11 個機柜室和1 個中心控制室也是通過光纜技術(shù)建立緊密聯(lián)系。DCS，SIS，CCS 對應(yīng)的遠(yuǎn)程I/O 口類別均存在差異，其對應(yīng)的多路光纜也各不相同，這種方式優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)布局，由此營造出極具穩(wěn)定性的通信網(wǎng)絡(luò)，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(yīng)做好總體方案的設(shè)計工作，最后得做出總體方案。詳細(xì)設(shè)計階段需要編制一套科學(xué)文件，在其指導(dǎo)下推動總方案的實施，以達(dá)到預(yù)期設(shè)定的目標(biāo)。

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(chǎn)、儲運等環(huán)節(jié)的管理工作，提升信息集成化程度，可以通過實時的方式進(jìn)行操控。

以上述內(nèi)容為基礎(chǔ)，生產(chǎn)調(diào)度室內(nèi)可以獲悉整個廠區(qū)的生產(chǎn)情況，同時明確原料的使用與分布狀態(tài)，以此為基礎(chǔ)更好的展開調(diào)度工作。

2.2 控制系統(tǒng)信號制方案

2.2.1 設(shè)計方案

全面分析常見的3 種信號制方案，并充分考慮到當(dāng)前石油煉油廠高投資、高收益、高風(fēng)險、社會影響大的基本運行特性，與之相關(guān)的各類裝置均需要處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。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(qū)內(nèi)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(wù)器的高效傳輸作業(yè)，最終到達(dá)工程師站，以便做出后續(xù)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(shè)備所涉及的數(shù)據(jù)，且能以自動讀取的方式進(jìn)行，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高效存儲與管理作業(yè)。系統(tǒng)可以對連接狀態(tài)作出分析，并得出相應(yīng)的診斷信息。可以對儀表做診斷處理。預(yù)先設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)值，出現(xiàn)異常后自動發(fā)出警報，出現(xiàn)短路或是斷路情況時，也會自動發(fā)出警報。能以定時的方式進(jìn)行診斷。此外還擁有預(yù)測維護管理的功能，但需要建立在各類診斷信息的基礎(chǔ)上，由此預(yù)測出所需的維護時間及相關(guān)內(nèi)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(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平。

2.3 儀表及控制系統(tǒng)防雷工程

2.3.1 設(shè)計方案

考慮到系統(tǒng)所在區(qū)域內(nèi)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(tǒng)為基礎(chǔ)，采取可行的防雷處理，為之適配相應(yīng)的防護設(shè)備。采用水分層次等電位的方法，顯著改善傳統(tǒng)方式遺留的接地問題。

控制系統(tǒng)引入先進(jìn)的光纜技術(shù)，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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的運行特性，確保其具有高度的穩(wěn)定性。引入多路光纜，實現(xiàn)現(xiàn)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(tǒng)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。

圖1 電涌防護器

2.3.2 實施情況

實施防雷工程，完成大規(guī)模防雷工作，在防雷工程技術(shù)領(lǐng)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(xiàn)任何雷擊故障。

3 經(jīng)濟效益和社會效益

在我國石化行業(yè)中，中國石油煉油項目具有很強的代表性，彰顯出整個行業(yè)的自動化水平，該項目工藝流程合理，裝置可以處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，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(huán)境；以全廠物料為基礎(chǔ)，展開信息處理與統(tǒng)計工作；引入大量的先進(jìn)儀表，為企業(yè)今后的持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)，同時也成為企業(yè)效益的基本保障。

該項目已經(jīng)投入使用兩年半，改進(jìn)后產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，創(chuàng)造了豐厚的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)束語

大型煉油工程項目取得了顯著的成果，順利達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，為后續(xù)相關(guān)項目引導(dǎo)方向，由此提升我國石油化工的整體發(fā)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(yè)的可持續(xù)發(fā)展。