几种复杂控制在渣油加氢装置D C S系统中的应用

张 猛，白亚东，赵立甜

（1.中国石油四川石化有限责任公司，四川成都 611930；2.重庆川仪自动化股份有限公司，四川成都 611930）

几种复杂控制在渣油加氢装置D C S系统中的应用

张 猛1，白亚东1，赵立甜2

（1.中国石油四川石化有限责任公司，四川成都 611930；2.重庆川仪自动化股份有限公司，四川成都 611930）

在化工行业的DCS系统控制中，采用较多的复杂控制，以满足工艺生产条件控制。对渣油加氢装置DCS控制系统中经常使用的分程控制、串级控制、顺序控制、负荷控制等几种复杂控制方案进行阐述。

复杂控制；DCS系统；分程控制；串级控制；顺序控制；负荷控制

1 渣油加氢装置工艺概况

中国石油四川石化分公司300×104t/a渣油加氢脱硫装置采用雪佛龙公司的固定床渣油加氢脱硫的工艺技术，以哈萨克斯坦、南疆及北疆原油的减压重蜡油和减压渣油为原料，经过催化加氢反应，进行脱除金属、硫、氮等杂质，同时降低残碳含量，主要为催化裂化装置提供原料，同时生产少量柴油，并副产部分石脑油和燃料气。

2 DCS控制系统在渣油加氢脱硫装置的核心作用

渣油加氢脱硫装置复杂控制属于庞大并复杂的系统工程，对基础控制环境的要求非常苛刻。其中赖以生存的三大支柱分别是：现场一次仪表、在线分析仪表、以及DCS集散系统。

现场一次仪表的特点是反应灵敏、精度高、稳定、并且零点漂移很小；调节阀线性高、密封严密、使用寿命长以及故障率低是常规控制的基石。在线分析仪表分布面广、测量精度高、循环周期合理以及稳定性强是实现装置物料平衡计算、过程单元产品纯度和损失控制、实现动态补偿等环节的重要步骤和方法。其中采用DCS集散控制系统，实现集中监视和先进控制以及协调操作数据、提升生产装置和辅助设施自动化水平以及综合管理水平，提升经济效益。集图形显示、网络通讯和计算机技术以一体的DCS分布控制系统，具有实时性好、闭环性强，以及冗余可靠性高、接口灵活，易于管理、组态、开发和维护等特点，是常规控制系统的核心。

3 DCS控制系统中常用的几种复杂控制回路及应用

3.1 分程控制

分程控制是指把一个调节器输出信号分成若干段，每段信号分别对应控制一个执行器，若干个执行器分别分段接续完成同一个执行任务。以原料油缓冲罐V-1002-1为例，由于储存特性等原因，其储存条件是需要氮气密封，并且为了达到原料油增压泵P-1002-1所需要的压头，还要保持一定的氮气压力。

正常调节：当V1002-1压力升高超过PC1021设定值时，分程控制会根据充气与排气控制阀的开度自动开大排气阀B开度，关小充气A阀开度；当V1002-1压力降低超过PC1021设定值时，分程控制会根据充气与排气控制阀的开度自动关小排气阀B开度，开大充气A阀开度。以维持V1002-1的压力在设定值范围内。

3.2 串级控制

串级控制就是两只调节器串联工作，其中一个调节器的输出值作为另一个调节器的设定值。串级控制采用两个调节器和两套检测变送器，前一个调节器的输出值作为后一个调节器的设定值，后一个调节器的输出值送至调节阀。前一个调节器叫做主调节器，它所检测和控制的变量叫主变量，即工艺控制指标。后一个调节器叫做副调节器，它所检测和控制的变量叫副变量，是为了主变量稳定而引入的辅助变量。以V-1004-1的液位控制为例：

正常调节：LC1015与去C-3001的流量控制FC1042串级来控制V-1004-1的液位稳定。通过调节LC1015D的设定值的大小作为主调节器，传送给FC1042作为调节器的输入，作为副调节器作用到调节阀上使阀门开大或关小来调节液位的稳定。

3.3 顺序控制

顺序控制是按照生产工艺预先规定的顺序，针对的是顺序控制系统，在每个输入信号的作用下，根据事件的顺序以及内部的状态，在生产过程中每个执行机构有秩序的自动进行操作。以V2001液位控制为例

正常调节：V2001液位由LC0022控制。控制进料线上的三个阀门：含油污水阀“A”、净化水阀“B”和除氧水阀“C”，若V2001液位低于LC0022控制器的设定值，首先会开启A阀门向V2001罐加含油污水，如果A阀全开还不能满足V2001液位LC0022设定值，依照顺序开启B阀加净化水，如果还是满足不了V2001液位LC0022设定值，最后开启C阀加注除氧水，以满足V2001的液位稳定。

3.4 负荷控制

为了更精确地控制塔底重沸器的热量，更稳定地控制热源的流量，可以利用热负荷控制器来满足以上要求。它是通过检测换热源经过换热器管程的流量和出入口的温差，经过一个热负荷计算器利用预先建立好的模型，把信号输出到两个控制阀上，调节流经和旁路换热器管程的流量来达到控制热负荷的目的。以C-3003塔底重沸器的控制为例。

正常调节：分馏塔底物流旁通汽提塔重沸器的流量控制由流量比值控制器FFC3043来实现。这个控制器控制着操作员设定的负荷/产品比率。重沸器加热负荷是与柴油抽出量成比例，提供足够的能脱除柴油汽提塔中轻烃组分所需的热量。轻烃组分的脱除使柴油产品能满足闪点要求。重沸器的负荷是由通过重沸器（分馏塔底物流）的温差、分馏塔底物流流量和柴油热容计算出来的。根据柴油闪点指标，改变柴油外送量即可自动实现重沸器提供热量的操作。

4 结束语

科技水平的不断发展将会产生更先进的控制方案及DCS控制系统，从而使化工行业的自动化水平不断的进步，也会使得DCS控制系统在化工及其他多个行业的生产中所起到的作用越来越重要。DCS控制系统必将成为现代化工业生产中不可缺少的神经中枢。

[1] 蒋敏伟.过程控制中提高DCS应用水平的途径[J].自动化仪表，1998.

A p p l i c a t i o n o f S e v e r a l C o mp l e x C o n t r o l i n D C S S y s t e m o f R e s i d u e H y d r o g e n a t i o n U n i t

Zhang Meng，Bai Ya-dong，Zhao Li-tian

In the control of DCS system in chemical industry，more complicated control is adopted to meet the control of process production conditions.In this paper，several kinds of complex control schemes，such as fractional control，cascade control，sequential control and load control，which are frequently used in DCS control system of residue hydrogenation unit are described.

complex control；DCS system；split control；cascade control；sequential control；load control

TP273

A

1003-6490（2017）08-0116-02

2017-06-08

张猛（1985—），男，四川成都人，助理工程师，主要从事渣油加氢工作。