SUPCON DCS系統(tǒng)在丙烷生產(chǎn)上的應用
我廠丙烷脫瀝青裝置年加工量為 18 萬噸,裝置存在工藝路線比較復雜,控制點多,高溫高壓,生產(chǎn)環(huán)境差等諸多特點,特別是大規(guī)模連續(xù)性生產(chǎn),對人工操作提出了很高的要求,如果溫度,流量,壓力等控制不好,都會造成產(chǎn)品質(zhì)量和收率的下降,倘若出現(xiàn)操作失誤,必然帶來巨大的損失。還有許多油品和溶劑都會因控制不當或操作不妥而排放到污水中,這不僅造成了成本的浪費,而且也造成了環(huán)境的污染,致使企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)、收率不高、污染比較嚴重、勞動強度大、成本居高不下等等,這會嚴重制約我廠生存發(fā)展空間和削弱市場競爭的能力。
為了有效解決這些問題,廠引進了一套國內(nèi)比較先進的計算機集散控制系統(tǒng),我車間針對工藝裝置的需要,對這套系統(tǒng)進行了開發(fā)應用。
JX-300 X 系統(tǒng)簡介
JX-300 X 系統(tǒng)是浙大中控自動化公司設計的一代全數(shù)字化的集散控制系統(tǒng),整體結(jié)構(gòu)圖如下,它主要有以下幾個特點:
信號調(diào)節(jié)智能化:采用智能化信號調(diào)節(jié)技術(shù),通過軟件組態(tài)就能實現(xiàn)不同類型的信號調(diào)節(jié),并且具有自診斷、自檢查、自修理功能,無須進行人工高校,使用方便,精度高,穩(wěn)定性好。
系統(tǒng)規(guī)模大小相宜:可滿足最多 128/站個回路,384 個個人工智能/站點模入點到 2024/站個虛似開關(guān)量等。
真正實現(xiàn)危險性分散:分散程度大,模擬量輸入輸出卡每卡 2-4 點,開關(guān)量每卡 4 點,系統(tǒng)危險性進一步分散。
冗余配置更為靈活:任何卡件均可選擇冗余或不冗余。
卡件種類較少:常用 IO 卡件只有 5 種,備品備件數(shù)量大為減少,便于維護和修理。
自治性、實時性強:所有卡件均為智能化設計,不僅有利于減輕主機負擔,增加實時性,而且有利于提高系統(tǒng)各卡件的獨立性和可靠性。
通信網(wǎng)絡開放,速度高:各個操作站與管理網(wǎng)采用以太網(wǎng)相連,波特率為 10Mbps, 100 百萬位元/秒,1 Gbps 等。
實時多任務操作系統(tǒng):所有軟件基于 Windows98/新臺幣平臺開發(fā),操作方便,界面友好,畫面美觀。
工藝情況簡介
我廠丙烷脫瀝青裝置是以常減壓裝置的減壓渣油為原料,以高純度的丙烷為溶劑,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)微晶蠟原料—輕脫瀝青油,同時為催化裂化裝置提供低金屬的優(yōu)質(zhì)催化料—重脫瀝青油,以及重質(zhì)燃料油及道路瀝青的調(diào)合—半瀝青。所以,在我廠的眾多生產(chǎn)裝置中,丙烷脫瀝青裝置占有很重要的位置,為了使其在生產(chǎn)中能順利及時的生產(chǎn)出合格的各項產(chǎn)品,本裝置在工藝方面采用了先進的混合—沉降,超臨界回收溶劑工藝,而在過程控制方面采用了先進的直流控制系統(tǒng)。
主要儀表控制回路實現(xiàn):
根據(jù)工藝流程, IO 點數(shù)和現(xiàn)場要求,系統(tǒng)共有 8 幅流程圖,其中高壓及燃料爐部分最為重要,下面以燃燒爐流程圖為例舉例說明串級控制的實現(xiàn): 燃燒爐有兩個串級控制回路:PIC3101 與 TRC2107 串級和 PIC2118 與 TIC2145 串級,分別控制輕脫油加熱爐和瀝青溶液加熱爐,控制回路方案如圖:
當生產(chǎn)過程處在穩(wěn)定工況時,被加熱物料的流量、壓力和溫度保持不變,爐出口溫度和爐膛溫度均處于相對平衡狀態(tài),調(diào)節(jié)閥也保持一定的開度,此時爐出口保持在給定值上。當擾動或工藝波動時,破壞了平衡工況時,串級控制系統(tǒng)便開始了其控制過程,通過簡單的 CSC 模塊編程就可以實現(xiàn)復雜的串級控制過程。加熱爐模塊組態(tài)圖如下:
控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
系統(tǒng)共配備了 1 個控制站, 2 個操作站??刂撇捎萌哂喾绞?,提高了系統(tǒng)的可靠性。控制站負責數(shù)據(jù)的采集和處理,并進行控制算法的運算輸出,操作站負責提供人機操作界面,同時也作為工程師站進行組態(tài)。
系統(tǒng)輸入輸出點數(shù)如下:
1、模擬量輸入:溫度 63 點
標準信號 4-20mV95點
2、模擬量輸出:標準信號 4-20 mA46 點
3、軟件開發(fā): 利用 JX-300 X 提供的資料,開發(fā)了友好,易用的全漢字界面,包括工藝流程圖,控制分組圖,趨勢曲線圖,參數(shù)修改圖等頁面,容易掌握和操作。利用系統(tǒng)提供的自定義語言程序來實現(xiàn)某些復雜的控制方案。
應用中的一些問題解決辦法
1、操作優(yōu)化問題:
提高精度及穩(wěn)定性:對某些流量 (如原料氣、燃料油、蒸汽等) 、液位、壓力等進行溫度、壓力、密度、組分補償,提高了測量信號的靈敏度。同時采用限制變化率的濾波方法,消除測量信號中的幅度大,頻率高的噪聲,例如對爐膛負壓等作濾波處理后,測量信號的平穩(wěn)性得到極大的改善。
2、提高調(diào)節(jié)閥的非線性:
有一部分具有非線性工作特性的調(diào)節(jié)閥,有時會成為控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素之一,而使用系統(tǒng)的處理,可對其進行有效的補償。另外,也通過找出閥門開度與閥門增益之間的關(guān)系,再依據(jù)此關(guān)系自動可改變比例帶,使控制回路總增益保持一定,從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
應用效果
從 SUPCON JX-300 丙烷裝置生產(chǎn)過程集散控制系統(tǒng)應用以來,取得了比較好的應用效果。
1、控制效果好,完全適應和滿足生產(chǎn)工藝的要求。
2、整個生產(chǎn)過程的自動化控制率達 99% 以上,大大降低了操作工的勞動強度,改善了工作環(huán)境。
3、系統(tǒng)可靠性較高,降低了儀表維護強度,而且由于系統(tǒng)卡件的通用性,降低了備品備件的庫存量和資金占用,降低了生產(chǎn)成本。
4、系統(tǒng)提供了通訊接口,通過調(diào)制器與遠程網(wǎng)關(guān)計算機連接,可并入全廠管理網(wǎng),為日后實現(xiàn)全廠安全生產(chǎn)過程監(jiān)控網(wǎng)提供了條件。
5、常規(guī)儀表相比:丙烷裝置共有 43 個控制回路,其中包括 9 個串級回路,按照常規(guī)儀表造價,約合人民幣 50 萬元,而采用浙大中控直流費用為 41.8 萬元,節(jié)約人民幣近 9 萬元;
6、人力資源方面:直流實現(xiàn)了過程控制的自動化,使原來多人操作常規(guī)儀表變?yōu)樯贁?shù)幾個人的完全控制,工藝與儀表維護人員所需人數(shù)約減少了 5 人,按每人收入 1.8-2 萬元計算,每年可節(jié)省人工成本 9-10 萬元;
7、直流還具有良好的性價比,它功能齊全,技術(shù)先進,安全可靠性高,系統(tǒng)的平時無故障時間達到 1.0E+05 天.平時修復時間為 1.0E-02 天,這就為我廠節(jié)約了大量的維護資金,如果按故障率 2% 計算 (常規(guī)儀表),直流每年可節(jié)約近 5 萬元。
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