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DCS控制系统在原油稳定压缩机中的应用

2019年09月04日 11:00:01来源:智能制造网作者:智能制造网 关键词:DCS控制系统
    原油稳定压缩机是油气集输系统生产中原油稳定、油气处理的重要设备,该装置工艺流程复杂,生产过程易燃易爆,同时对生产参数的控制要求严格。油气集输系统中的联合站大都利用压缩机作为原油稳定、油气处理的装置。
    目前压缩机控制仪表全部是电-Ⅱ型仪表,为220V供电,防爆等级低,无数据远传功能;大多数参数调节靠人为手动,或者靠简单的仪表进行监测;仪表的故障率较高,控制效率低;生产出现故障时,也不容易查找事故原因,造成了生产、安全等诸多不稳定的因素;同时又不能对生产参数的历史数据进行储存,不便于生产管理,严重限制了压缩机装置自动化技术的进一步提高,成了阻碍该装置自动化改造的瓶颈.为了克服以上毛病,提高压缩机自动运行的能力,达到提前预警的目的,同时确保原油的产量和质量,提高原油的外输率,应用DCS作为新的控制系统对该装置进行改造势在必行。
    2、总体方案设计
    2.1、总体方案简介
    压缩机装置有30多个重要的生产参数,各生产参数相互牵制与影响。该装置对生产参数的要求较高,具体要求如下:进气压力<-0.05Mpa,排气压力>0.35Mpa,排气温度>85℃,机油压力<0.25Mpa,机油温度>65℃,必须进行声光报警,提醒操作人员及时处理,确保生产的安全;如果排气压力>0.45Mpa,排气温度>95℃,机油压力<0.15Mpa,机油温度>70℃,必须进行停机处理。将压缩机的生产参数如温度、压力等分为两路输入控制系统:一路引入报警设定器,报警设定器根据内部的参数设定的报警值,检测生产参数,如果生产参数异常,则发出故障报警信号,停止压缩机,保障设备、生产的安全;另一路引入DCS系统,进行参数的常规显示和流程画面,在发生故障或压缩机停机时,进行声光报警,提示操作人员,有效防止误操作,紧急排除险情。该系统提供历史数据浏览查询功能,可以对历史数据进行跟踪查询,为分析故障原因提供方便。整套系统相辅相成,界面友好直观,操作方便,既节省了人力资源,又提高了工作效率。
    2.2控制系统的技术简介
    具有代表性的是FOCS系统和MACS系统,这两种控制系统都具有开放的体系结构,可提供多层的开放数据接口,具备强大的处理功能,提供了方便的组态;支持多种现场标准,可以适应未来的扩展需要;并且系统可靠性高,维修方便。系统的冗余、容错、自诊断能力较强,能力也比较强大。不管在功能,还是在稳定性和实用性等方面都满足了该装置自控的需要。
    1、控制系统的优越性:
    投资少,供货周期短,备品备件有保障。
    控制水平更加多样化,可以满足多复杂控制方案的实现。
    有利于集中控制,减少了系统维护量及相关备品备件的更换。
    系统采用冗余,大大增加了系统的安全可靠性。
    充分利用计算机的优越性,对现场仪表进行故障诊断和在线调整
    减少了装置操作人员和维护人员的劳动强度,减员增效。
    2、控制系统的技术新特点
    a、系统是以微处理器为基础的智能分散结构,软硬件的紧密结合使系统能力充分发挥。
    b、控制器采用冗余配置,具有高度的可靠性,系统内任何一个组件发生故障,均不会影响整个系统的工作。
    c、底层连接的网络化、I/O模块的全智能化,热备份的冗余技术,可靠的带电拔插的技术特征。
    d、组态软件功能具有标准的SFC、FBD、LD、ST、FM5种组态工具,图形工具里有丰富的图形库,很快就能绘出界面友好的流程图。
    e、系统网络为100M冗余快速以太网,极大加速了网络速度,对将来的扩容和改造留下了充分的余地。
    f、采用完全开放的、先进的软硬件技术,结构灵活、安全便利、维护简单。
    3、系统组态及人机交互界面
    组态软件为和利时的DCS系统FOCS或MACS,软件平台为中文WIN2000,配置数据交换网卡,将数据发布到MIS网上,实现压缩机生产参数的共享;在其它岗位或办公室的计算机上配置实时信息采集软件,可以了解压缩机的参数和运行情况。组态软件主要包括五个子系统:系统配置、数据库生系统、控制方案生成、图形生成、报表生成。另外还有历史库生成和共享库生成。控制系统通过下位机组态软件编辑程序,控制压缩机运行;上位机组态软件编辑流程图画面,供人机对话。压缩机根据程序运行,实现报警联锁,一旦发生报警,计算机界面将弹出报警画面,提醒操作人员对生产情况及时处理,保障生产的安全运行。控制系统的主要功能:数据采集及处理,流程操作控制及监督管理,操作画面显示及报警显示,历史数据储存功能,设备和状态监视,程序控制,报表打印,执行紧急关断逻辑。
    2.3、控制系统和仪表的选型
    为保证压缩机连续、、可靠的运行,选用北京和利时股份有限公司开发的DCS系统作为控制系统,由于压缩机装置运行起来振动相对较大,并且对温度、压力的要求较高,因此,仪表选用抗振性能较好的产品铠装一体化温度变送器和压力变送器,用进口的报警设定器与继电器的结合来控制压缩机的启停,同时将报警信号引入计算机控制系统,及时进行声光报警和报警弹图。
    报警设定器选用美国的多路输出报警输出控制器,该设备运行可靠,维护量小,运行时间长。
    3、控制系统硬件设计
    3.1、硬件配置
    压缩机装置的控制系统主要组成部分:2台服务器(又叫控制站,冗余配置),2台操作员站(其中一套兼做工程师站),现场控制站,通讯站,1台打印机。
    系统的网络拓图见下图:
    3.2、报警设定器
    这是本次压缩机自动化改造的成功之处。报警设定器选用美国的多路输出报警控制器,该设备采用zui新的数字技术和微处理器对现场来的信号进行报警,有单通道和双通道两种形式,同时可输出模拟信号。报警设定器面板上有自诊断指示和输出指示灯,随时监视每个通道的工作状态。该设备模块化设计,运行可靠,维护量小。
    压缩机的连锁停机控制很重要,用报警设定器代替原有电气控制柜电-Ⅱ型仪表,改为低电压(24V)控制,在新的电气控制柜中增加24V继电器,控制压缩机的运行;利用报警设定器的模拟输出既保证信号的采集,又能完成压缩机的报警保护。在正常情况下,一旦压缩机运行,就不要求停机。报警设定器可解决在计算机出现故障或需要维护系统时,不停机控制压缩机的运行。这样即使在自控系统或计算机停止运行时,压缩机也能正常运行,减少了压缩机停机时间。
    报警设定控制回路图如下:
    4、系统的应用效果与分析
    河口采油厂联合站,如首站、大北站的压缩机控制采用DCS改造后,压缩机运行稳定,工人劳动强度低,系统工作稳定可靠,数据实时采集、许算和统计,大大提高了压缩机故障处理的及时性、准确性,提高了工作效率和管理水平。同时压缩机DCS自成系统,及可以单独控制,又可以连在联合站的大系统中,为联合站的自动化改造提供了可靠基础。
    5、结束语
    压缩机装置对原油资源的处理,既节约了资源,又zui大限度地减少了对大气环境的污染,做到了社会效益、经济效益、环境效益三效益的协调统一。采用DCS集散控制系统后,随着产品质量的提高,极大地拓展了企业的盈利空间,进一步增强了企业的市场竞争能力,促进了企业在技术与管理方面走上一个崭新的高度。DCS控制系统的优势,在于可以灵活简便的实现多种控制方案,DCS系统在压缩机生产过程中的应用,是油田稳定系统发展的必然趋势。随着自动化技术的不断发展和完善,成本大幅度下降,可靠性不断提高,压缩机采用DCS控制系统控制,就可实现生产过程中的快速、准确、平稳和可靠的操作,达到提率,节约能源的目的。
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