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SUPCON DCS系统在丙烷生产中的应用

jhlu3  发表于 2009/8/12 15:42:04      1198 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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我厂丙烷脱沥青装置年加工量为 18 万吨,装置存在工艺路线比较复杂,控制点多,高温高压,生产环境差等诸多特点,特别是大规模连续性生产,对人工操作提出了很高的要求,如果温度,流量,压力等控制不好,都会造成产品质量和收率的下降,倘若出现操作失误,必然带来巨大的损失。还有许多油品和溶剂都会因控制不当或操作不妥而排放到污水中,这不仅造成了成本的浪费,而且也造成了环境的污染,致使企业生产质量不稳、收率不高、污染比较严重、劳动强度大、成本居高不下等等,这会严重制约我厂生存发展空间和削弱市场竞争的能力。
  为了有效解决这些问题,厂引进了一套国内比较先进的计算机集散控制系统,我车间针对工艺装置的需要,对这套系统进行了开发应用。
  JX-300 X 系统简介
  JX-300 X 系统是浙大中控自动化公司设计的一代全数字化的集散控制系统,整体结构图如下,它主要有以下几个特点:
  信号调节智能化:采用智能化信号调节技术,通过软件组态就能实现不同类型的信号调节,并且具有自诊断、自检查、自修理功能,无须进行人工高校,使用方便,精度高,稳定性好。
  系统规模大小相宜:可满足最多 128/站个回路,384 个个人工智能/站点模入点到 2024/站个虚似开关量等。
  真正实现危险性分散:分散程度大,模拟量输入输出卡每卡 2-4 点,开关量每卡 4 点,系统危险性进一步分散。
  冗余配置更为灵活:任何卡件均可选择冗余或不冗余。
  卡件种类较少:常用 IO 卡件只有 5 种,备品备件数量大为减少,便于维护和修理。
  自治性、实时性强:所有卡件均为智能化设计,不仅有利于减轻主机负担,增加实时性,而且有利于提高系统各卡件的独立性和可靠性。
  通信网络开放,速度高:各个操作站与管理网采用以太网相连,波特率为 10Mbps, 100 百万位元/秒,1 Gbps 等。
  实时多任务操作系统:所有软件基于 Windows98/新台币平台开发,操作方便,界面友好,画面美观。
  工艺情况简介
  我厂丙烷脱沥青装置是以常减压装置的减压渣油为原料,以高纯度的丙烷为溶剂,生产优质微晶蜡原料—轻脱沥青油,同时为催化裂化装置提供低金属的优质催化料—重脱沥青油,以及重质燃料油及道路沥青的调合—半沥青。所以,在我厂的众多生产装置中,丙烷脱沥青装置占有很重要的位置,为了使其在生产中能顺利及时的生产出合格的各项产品,本装置在工艺方面采用了先进的混合—沉降,超临界回收溶剂工艺,而在过程控制方面采用了先进的直流控制系统。
  主要仪表控制回路实现:
  根据工艺流程, IO 点数和现场要求,系统共有 8 幅流程图,其中高压及燃料炉部分最为重要,下面以燃烧炉流程图为例举例说明串级控制的实现: 燃烧炉有两个串级控制回路:PIC3101 与 TRC2107 串级和 PIC2118 与 TIC2145 串级,分别控制轻脱油加热炉和沥青溶液加热炉,

。当生产过程处在稳定工况时,被加热物料的流量、压力和温度保持不变,炉出口温度和炉膛温度均处于相对平衡状态,调节阀也保持一定的开度,此时炉出口保持在给定值上。当扰动或工艺波动时,破坏了平衡工况时,串级控制系统便开始了其控制过程,通过简单的 CSC 模块编程就可以实现复杂的串级控制过程。控制系统的实现
  系统共配备了 1 个控制站, 2 个操作站。控制采用冗余方式,提高了系统的可靠性。控制站负责数据的采集和处理,并进行控制算法的运算输出,操作站负责提供人机操作界面,同时也作为工程师站进行组态。
  系统输入输出点数如下:
  
  1、模拟量输入:温度 63 点
   标准信号 4-20mV95点
  2、模拟量输出:标准信号 4-20 mA46 点
  3、软件开发: 利用 JX-300 X 提供的资料,开发了友好,易用的全汉字界面,包括工艺流程图,控制分组图,趋势曲线图,参数修改图等页面,容易掌握和操作。利用系统提供的自定义语言程序来实现某些复杂的控制方案。
  应用中的一些问题解决办法
  1、操作优化问题:
  提高精度及稳定性:对某些流量 (如原料气、燃料油、蒸汽等) 、液位、压力等进行温度、压力、密度、组分补偿,提高了测量信号的灵敏度。同时采用限制变化率的滤波方法,消除测量信号中的幅度大,频率高的噪声,例如对炉膛负压等作滤波处理后,测量信号的平稳性得到极大的改善。
  2、提高调节阀的非线性:
  有一部分具有非线性工作特性的调节阀,有时会成为控制系统不稳定的因素之一,而使用系统的处理,可对其进行有效的补偿。另外,也通过找出阀门开度与阀门增益之间的关系,再依据此关系自动可改变比例带,使控制回路总增益保持一定,从而提高系统的稳定性。
  
  应用效果
  从 SUPCON JX-300 丙烷装置生产过程集散控制系统应用以来,取得了比较好的应用效果。
  1、控制效果好,完全适应和满足生产工艺的要求。
  2、整个生产过程的自动化控制率达 99% 以上,大大降低了操作工的劳动强度,改善了工作环境。
  3、系统可靠性较高,降低了仪表维护强度,而且由于系统卡件的通用性,降低了备品备件的库存量和资金占用,降低了生产成本。
  4、系统提供了通讯接口,通过调制器与远程网关计算机连接,可并入全厂管理网,为日后实现全厂安全生产过程监控网提供了条件。
  5、常规仪表相比:丙烷装置共有 43 个控制回路,其中包括 9 个串级回路,按照常规仪表造价,约合人民币 50 万元,而采用浙大中控直流费用为 41.8 万元,节约人民币近 9 万元;
  6、人力资源方面:直流实现了过程控制的自动化,使原来多人操作常规仪表变为少数几个人的完全控制,工艺与仪表维护人员所需人数约减少了 5 人,按每人收入 1.8-2 万元计算,每年可节省人工成本 9-10 万元;
  7、直流还具有良好的性价比,它功能齐全,技术先进,安全可靠性高,系统的平时无故障时间达到 1.0E+05 天.平时修复时间为 1.0E-02 天,这就为我厂节约了大量的维护资金,如果按故障率 2% 计算 (常规仪表),直流每年可节约近 5 万元。

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