石油化工行業中DCS系統的應用研究

張建華

（新疆油田公司百口泉采油廠，新疆 克拉瑪依 834000）

1.引言

DCS系統目前已經得到了廣泛的應用，特別是在石油化工領域也具有相當廣泛的應用，目前DCS系統在該領域的應用研究，仍然受到比較廣泛的關注。王心玉[1]對DCS系統在石油化工領域的應用情況進行了分析，著重分析了DCS系統在石油化工企業應用中的時效性和監督功能，對DCS系統的具體應用案例進行了細致的研究。劉珊等[2]對石油化工行業中DCS系統的應用現狀進行了分析，對DCS系統的發展趨勢進行了展望。張瑞[3]同樣對石油化工企業中DCS系統的應用現狀進行了研究，提出了將中央控制室和現場機柜分開進行布置的方案。于耀宗[4]對DCS系統在采油平臺外輸泵數據采集系統中應用進行了分析，對數據采集程序的實施過程及應用效果進行了總結。牛澤亭[5]對DCS系統在石油化工企業中的應用優勢進行了研究。張志華[6]對應用于海洋石油開發中的新型DCS系統的構建過程進行了說明，并對具體的應用情況進行了介紹。王立尚[7]對橫河DCS系統在破乳劑生產工藝過程中的具體應用流程進行說明。史書臣[8]對國產化DCS應用系統ECS-700在海洋石油平臺上的應用進行了研究。

目前DCS控制系統在石油化工領域已經有比較廣泛的研究基礎，本文將在此基礎上進行深入研究，分析DCS控制系統在石油化工領域的應用案例，并對DCS控制系統在石油化工領域應用的存在問題進行了探討，研究內容對于促進DCS系統在石油化工行業中應用具有一定的借鑒意義。

2.DCS系統概述

總的來講，DCS系統作為第四代工業化控制系統，集成了通訊技術、控制技術、計算機技術及CRT技術，是一種級四種先進技術于一體的產品，DCS系統的應用，能夠實現對企業整個生產工藝過程的集中監視目的，同時可以滿足用戶進行完成生產工藝流程中的操作及管理的一些工作。一般來講，DCS系統的主要由操作員站、過程控制網絡、工程師站及現場控制站等組成部分構成，操作員站完成人機交互功能，過程控制網絡能夠實現操作員站、工程師站及現場控制站的相關對接工作，可以完成指令信息的傳遞與輸送工作，一般過程控制網絡都會采用冗余設計，保證信息傳遞過程中安全性及高效性。

3.DCS系統在石油化工行業中的應用優勢

3.1 拓展靈活性

一般而言，由于DCS系統采用模塊化的結構模式，能夠提供豐富功能的模塊，從而滿足在DCS系統進行簡單、復雜組態工作的目的。同時，DCS控制系統能夠進行及時調整從而滿足生產工藝調整的需求，只需要對DCS控制邏輯進行相關修改，不需要對相關硬件進行調整，即可滿足生產工藝的要求，在DCS控制系統上進行相關控制邏輯的調整，具有非常大的靈活性。

3.2 安全可靠性

DCS控制系統在石油化工行業的應用過程中，控制采用的是集中監視且分散控制原則，因而在DCS控制系統中故障影響面積會變得非常小，一般在DCS控制系統的設計過程中，會考慮相關聯鎖保護功能、冗余設計、故障自診斷系統及故障人工控制等功能，從而滿足DCS控制發生相關故障或故障預警時，能夠及時進行相關修復或者維護工作，進而保證DCS控制系統的安全可靠性。

4.DCS系統在石油化工行業中的應用案例

4.1 國產化DCS系統海洋石油平臺中的應用

國產DCS系統起步于上個世紀70年代左右，在發展了20多年后形成了幾個具有代表性的DCS公司，國產化DCS系統主要依據其超高的性價比優勢擠占市場份額。以國產化DCS系統ECS-700在海洋石油平臺中的應用為例[9]，該系統在應用過程中具有較高的可靠性、穩定性、安全性、易維護性、易拓展性等方面的優勢，基于ECS-700DCS控制系統的海洋石油平臺的PCS，卡件的設計過程中采用冗余配置的要求，很大程度上提高了PCS控制的可靠性，一般而言采用冗余設計的卡件設備主要包括主控器、通信卡、電源卡及其他卡件等。在平臺設計過程中的硬件選型過程中主要包括控制器、I/O模件、AI/AO模件、DI/DO模件、通信模件、工程師站及操作員站及系統網絡交換機等方面的內容，其操作站軟件及輔助部件如表1、表2所示。ECS-700控制系統在海洋石油平臺中的應用實例表明，該系統的硬件具有良好的防腐性能，能夠很好地控制系統的相關元件進行無故障的運行，保證整個系統與第三方之間的通訊穩定，并且在使用過程中非常靈活、易操作。國產化DCS控制系統ECS-700在海洋石油平臺中的應用打破了對國外DCS控制系統的長期依賴，很大程度上降低了系統的維護費用，對于企業來說具有非常良好的經濟效益和社會效益。

表1 操作站軟件

表2 輔助部件

4.2 DCS系統在化工領域的應用

CS3000是一種先進的控制系統，廣泛應用于石油化工領域。隨著近些年來全社會對于環保舍業的高度重視，在此大背景下，生產出高質量的清潔油品成為目前國內外在石油化工行業的重點課題之一，其中生產環節中采用加氫技術成為生產高清潔油品的一項主要途徑[10]，成為保護環境，減少資源浪費的一項重要手段。加氫技術存在動態過程較為繁瑣、影響因素較為復雜等限制因素，因此在加氫技術過程中，必須嚴格控制每一個生產環節，才能保證生產出高質量的清潔油品。CS3000控制系統可用于加氫技術的生產流程之中，在數據采集系統、順序控制系統及模擬量控制系統等的共同作用下，保證了加氫工藝生產流程可靠、安全。

在加氫工藝流程的應用過程中，CS3000控制系統的主要功能包括基礎數據監控、系統屏蔽及進行動態仿真測試等內容。該控制系統在應用的可靠性、通訊的穩定性具有顯著優勢。在系統的應用過程中主要包括對原料油的緩沖罐的壓力進行分程控制、對反應加熱爐的觸控溫度進行串級控制、對冷高壓分離罐液位進行調節和聯鎖控制及對酸性水罐的液位進行控制等內容。CS3000控制系統在加氫生產工藝中的應用顯示，能夠充分發揮CS3000控制系統配置靈活、運行安全可靠、控制精確及編程方便等方面的優勢，工藝系統運行的自動化程度可以達到預期的效果，保證了系統運行的安全性和可靠性，并在節能減排方面具有重要意義。

5.DCS系統在石油化工行業應用中存在的問題

5.1 DCS控制系統的技術革新落后

隨著石油化工行業的不斷發展，企業為了兼顧經濟效益和社會效益，越來越關注生產效率的問題，而隨著石油化工行業的不斷發展，DCS控制系統存在更新緩慢、技術落后的問題，這些因素嚴重制約著石油化工企業的生產效率，影響著企業的經濟效益。

5.2 DCS操作人員技術水平差、設備落后

DCS系統在石油化工行業應用中存在操作人員技術水平差、DCS設備落后等問題，一方面操作人員不主動學習、不善于探索和研究，在DCS控制系統出現一些問題后，無法第一時間進行判斷和解決。此外DCS控制系統的設備落后問題也是制約企業生產效率的一個重要問題。

6.結語

本文基于當前DCS控制系統在石油化工領域已有比較廣泛的研究，對石油化工行業中DCS系統的應用進行深入研究。對DCS控制系統進行了綜述，對DCS控制系統在石油化工行業中的應用優勢進行了分析，對DCS系統在石油化工行業中的應用案例進行了研究，探討了DCS系統在石油化工行業應用中存在的問題，對于促進DCS系統更好地應用于石油化工行業中具有一定的借鑒意義。