炼油厂仪表和控制系统工程设计

2019-10-26晋万超

设备管理与维修 2019年17期

晋万超

（中谷石化集团有限公司，广东珠海 519050）

0 引言

在多种因素的综合作用下，无论是刚创办的炼油厂还是扩大规模的炼油厂，都利用分阶段以及分梯次的生产方式。这种模式使炼油厂的设备不集中，厂房里的仪器设备不能按照生产实践、所属类别以及来源分类，给生产带来了麻烦，也增加了员工的工作量。杂乱的厂房使工作人员在管理的过程中无从下手，不仅降低工作效率，工作人员的积极性也大幅度降低。

1 项目技术目标

1.1 控制系统在新型炼油厂的作用

新型炼油厂发展的基础以及动力来源于控制系统，若能在厂房里使用先进的控制系统，企业的效率也会相应提高。主要优点：①提高石油质量，提高生产效率，更快以及更高质量完成生产；②先进的控制系统在工作过程中产生的废物少，资源利用率高，能起到保护环境的作用；③提高企业生产效率，增加生产总值，在同行中获得更高的地位，吸引更多的人才。

1.2 控制系统设计目标

炼油厂控制系统并不是一个大的整体，而是根据炼油厂的不同需求进行分层处理，满足生产的需求。

控制系统设计过程中应遵循的目标：①新型控制系统的关键在于新，因此应用更加新颖的理念进行设计；②控制系统在设计过程中并不是漫无目的，而是对症下药，应根据公司的实际情况以及管理模式进行设计；③新型控制系统的设计还要参考之前的设计方法，从经验中分析不足，取长补短，进行适当的创新与改造。

2 主要分项及工作

2.1 全厂控制系统的集成

2.1.1 设计方案

为保证资源的共享性、安全性和节省成本，保证企业利益最大化，实现高效快捷的管理，提高生产效率，在企业内部建设一个中心控制室，设置11 个现场机柜室。在中心控制管理下，打破了以前零散的生产经营方式，使管理更加集中，提高工厂的运营效率。

石油公司在企业里安装11 个现场机柜室，可以有效缓解由于电缆过长造成的信号不良现象，减少电缆的购买成本。并且机柜室设置防爆结构，保证工人的身体健康以及工厂的安全运行，提高安全性能。按照公司的运营规则，机柜室里不允许有工作人员，由于中心控制室与机柜室的距离较远，在中间建造了工程师站，保证系统正常运行。

工厂里配置统一型号的大规模DCS，先前许多炼油厂利用的是不同的设备，完成控制系统呈现出分散状态，而统一型号的设备能让控制系统处于高度统一与集中的状态，让DCS 的优点与长处得到充分发挥，因此，使用同一系列的控制系统能为炼油厂带来更大的效益。

控制系统在使用过程中必须要有一定的技术支持。目前，控制系统大多利用大规模光缆技术，如DCS，SIS 等。光缆技术使控制系统的运行更加高效快捷，厂房里设置的11 个机柜室和1 个中心控制室也是通过光缆技术建立紧密联系。DCS，SIS，CCS 对应的远程I/O 口类别均存在差异，其对应的多路光缆也各不相同，这种方式优化了网络布局，由此营造出极具稳定性的通信网络，抗干扰能力得到了明显改善，因此具有很强的可行性。

2.1.2 实施情况

前期需要展开可行性研究，同时应做好总体方案的设计工作，最后得做出总体方案。详细设计阶段需要编制一套科学文件，在其指导下推动总方案的实施，以达到预期设定的目标。

在项目实施阶段，需要引入大量软件，以有针对性的做好生产、储运等环节的管理工作，提升信息集成化程度，可以通过实时的方式进行操控。

以上述内容为基础，生产调度室内可以获悉整个厂区的生产情况，同时明确原料的使用与分布状态，以此为基础更好的展开调度工作。

2.2 控制系统信号制方案

2.2.1 设计方案

全面分析常见的3 种信号制方案，并充分考虑到当前石油炼油厂高投资、高收益、高风险、社会影响大的基本运行特性，与之相关的各类装置均需要处于稳定运行状态。为此，采用了4～20 mA 叠加HART 通信信号制。在本文探讨的项目中，为DCS适配一定量的I/O 卡口，厂区内各类仪表也采用这种方式。相比之下，无论是SIS 还是CCS，均不具备HART 通信I/O 卡，对此，采用分离采集信号的方式，完成信号至服务器的高效传输作业，最终到达工程师站，以便做出后续的分析与管理。

2.2.2 实施情况

借助工程师站，可以充分获取各类智能设备所涉及的数据，且能以自动读取的方式进行，并实现对数据的高效存储与管理作业。系统可以对连接状态作出分析，并得出相应的诊断信息。可以对仪表做诊断处理。预先设定相应的参数值，出现异常后自动发出警报，出现短路或是断路情况时，也会自动发出警报。能以定时的方式进行诊断。此外还拥有预测维护管理的功能，但需要建立在各类诊断信息的基础上，由此预测出所需的维护时间及相关内容，这在很大程度上缩减了工程量，提升工程效益。在本文项目中，引入了大量的智能仪表，采用的AMS 形式也处于行业内领先水平。

2.3 仪表及控制系统防雷工程

2.3.1 设计方案

考虑到系统所在区域内有频繁的雷击天气，因此有必要采取综合防护措施。以各类仪表及控制系统为基础，采取可行的防雷处理，为之适配相应的防护设备。采用水分层次等电位的方法，显著改善传统方式遗留的接地问题。

控制系统引入先进的光缆技术，基于光纤信号传输方式，可以显著提升抗干扰性能，由此提升整个控制系统网络的运行特性，确保其具有高度的稳定性。引入多路光缆，实现现场机柜与中心控制室的高效连接，路径可靠性明显提升，系统具有良好的抵御雷击能力。

有针对性地引入电涌防护器（图1），一方面可以起到雷电防护作用，另一方面可以避免电涌防护器滥用。

2.3.2 实施情况

实施防雷工程，完成大规模防雷工作，在防雷工程技术领域具有突破性意义。至今，该项目已使用两年半时间，其间未出现任何雷击故障。

3 经济效益和社会效益

在我国石化行业中，中国石油炼油项目具有很强的代表性，彰显出整个行业的自动化水平，该项目工艺流程合理，装置可以处于稳定运行状态，由此打造出了一个具有全视野、高效化的操作平台，营造出良好的操作环境；以全厂物料为基础，展开信息处理与统计工作；引入大量的先进仪表，为企业今后的持续发展打下坚实的基础，同时也成为企业效益的基本保障。

该项目已经投入使用两年半，改进后产品质量已经达到国内先进水平，创造了丰厚的经济效益。