对石油化工仪表的自动化控制技术的探讨

科技论坛

2015.06︱431︱

对石油化工仪表的自动化控制技术的探讨

周红娜 曹俊齐

（天津市万众科技发展有限公司，天津 300280）

【摘 要】随着我国经济的迅猛发展，石油自动化仪表也具有了广阔的市场前景。本文对石油化工仪表的自动化控制技术进行了探讨，希望可以为同行业的工作者提供参考借鉴。

【关键词】石油化工；仪表；自动化控制；稳定性

在石油化工生产过程中，自动化控制仪表指的是替代操作人员在生产过程中进行自动化运行和操作的一种装置设备，可以极大程度的节约人力，同事也在一定程度上改变了人工操作的缺陷。自动化仪表采用先进的微电脑芯片技术，可极大地减小体积，同时提高了计量的可靠性和抗干扰性。

1 石油化工仪表的自动化控制的特点

在石油化工行业，自动化工业仪表主要的特点如下：具有可编程性，在控制电路中，对硬件进行软化时，可以通过一些接口芯片的位置控制来对一个比较复杂的功能进行控制，而其软件编程就是以储存控制程序代替普通顺序控制的；具有记忆功能，传统的仪表一般采用的都是时序电路和组合逻辑电路，这只能够在一定时间内记录一些简单的状态，但是在下一状态到来之后，之前的记忆就会消失，而自动化仪表能够随时存储记忆中的一些信息，并将其保存下来；具有计算性，由于微型计算机是自动配置在自动化仪表中，这就可以有效的实现高精度的复杂计算，在自动化仪表计算中，还可以确认极大值极小值，或者是被测量的给定极限检测等多方面的运算和比较；具有自适应控制，可以根据工作环境的情况进行自动智能调节的反馈控制系统，从而使得系统能够按照已经设定好的标准以最好的状态进行工作，随着技术的不断发展，最优控制也逐渐的被应用到石油化工中。

2 自动化控制技术在石油化工仪表中的应用

通过采用自动化控制技术，可以实现监测生产过程或辅助企业管理，并且控制生产流程。采用自动化控制技术进行局部优化控制，比如：利用自动化仪表及自动化控制技术，对常压塔中段组分推测控制、过气化率节能控制、回流预热值控制，可提高收收益率约0.6%-0.8%；微机与常规仪表结合，实现定点控制，经济效益显著，石化企业普遍采用气动仪表，可通过气电转换与计算机联用，实现定点控制，并辅以优化数字模型，对主要参数进行闭环控制，提高控制稳定性；利用计算机进行数据处理，开环优化现场操作，不断提高管理水平，催化裂化装置用计算机进行实时监测，预估反应器加热速度、质量节点闭环控制以及多目标任务调优，而目前的石化企业中，以微机为基础的集散控制系统得到广泛应用，它的通信、显示、可控性能都比模拟仪表强，且可靠性也较高，能实现集中管理和分散控；温度检测，石化设备或管道内的介质温度是一个重要的检测参数，一般都需要专门仪器进行指示控制，温度变化范围大约从零下两百到一千八百摄氏度，一般采用接触式测量法，最常用的是热电偶和热电阻，热电阻和热电偶的信号一般直接进入DCS或其它信号采集系统，两线制变送器等由于现场总线技术的发展而渐渐普及；压力仪表在石油工业中受到极大重视，因其与安全密切相关，压力传感器、变送器和特殊用途压力仪表结合多种物理学力学原理，可用于脉动介质、高温介质、粘稠状、粉末状、易结晶介质的压力测量，精度可以达到0.1 级，常用的压力仪表分为液柱式、弹性式、活塞驱动式三类；物料液位测量与被测物料的特性密切相关，一般都采用浮力式仪表；主要有浮力式、直读式、静电式、电容电感式、超声波式、雷达式、重锤式、磁致伸缩式、激光式、矩阵涡流式；在线过程实时分析，从工艺上而言，温度、压力、流量、液位等参数，只能保证最终成品或中间产品的质量合格，因此在作业过程中，对物料成分的直接分析和成品的成分分析很重要，而从环保角度考虑，废弃物的组分也需要在线监测。 3 石油化工仪表中的控制系统

3.1 DCS 系统

我国石化系统与石油化工系统已经大范围采用分散控制系统，为了更好的适应科学技术的变化，DCS系统在不断发展过程中也发生了很大的变化，和传统的系统进行比较，新的系统在数字化智能控制方面得到了很好的发展，同时在兼容性方面也是非常好的。将不同的型号和厂家的DCS系统进行连接，这样能够形成更大规模的管理控制体系，同时在进行控制的时候也能更加方便的进行控制，这样在性能方面也是能够得到更好发展的。由于现代科学技术的发展过于迅猛，国内外先后出现了新一代DCS，与传统的DCS相比， 新设备的主要特点是采用更加开放性的系统、数字化智能控制、兼容的装置、容错以太网和OPC等技术， 使得不同生产厂家和不同型号的DCS 可以进行互联，并可进一步组成大规模的、易于自动化控制的便捷网络管理控制系统。

3.2 新型DCS 系统

石油化工过程中炼油厂的最后一道工艺就是油品储存运输，炼油装置生产出来的成品油以及半成品油经过调合之后就会出厂。为了便于管理和加强自动化控制， 石化企业的油品贮运系统也采用了DCS控制系统。我国石化企业的主要生产装置都已经采用DCS来进行控制， 还有许多新建装置采用了新一代DCS来加强控制。然而，有些石化企业DCS的功能并没有得到最大程度的利用，这不仅造成资源浪费，而且使整个自动化系统显得冗余、复杂、使用效率低下。近几年，国产新一代DCS也得到快速发展， 还配备了适合我国石化企业特色生产过程使用的专门软件， 使得国产DCS的功能持续增强，装置的可靠性进一步提高。具有构造大型实时过程信息网的拓扑结构，可构成多工段，多集控单元，全厂综合管理与控制综合信息自动化系统。石化企业的常减压、催化裂化、加氢裂化等炼油生产装置及乙烯装置均采用了DCS控制系统。全厂各生产装置的监视、控制与操作都集中在一个中心控制室内。

3.3 现场总线控制（FCS）系统

现场总线控制系统的特点是开放性、智能性、微型化、全数字化，已成为现代新型石化企业自动化控制系统的主要发展方向。随着FCS自动化控制装置的广泛使用、设备功能的强大以及操作的日益完善，现场总线控制系统的应用有很大的发展空间。目前，石化系统大部分企业用FCS来控制生产装置， 提高企业效益。FCS的特点：现场总线在工作中会同时使用现场总线和局域网双层网络，通过局域网的使用可与其他计算机系统或网络进行大量的信息交换，以实现资源共享。另外，现场总线的技术标准是对所有制造商和用户公开的，又可实现技术共享。FCS智能型现场仪表传感器及其A/D转换器其数字信号在传送出仪表之前可得到补偿，因此，提高了系统的测量和控制精确度。由于采用双向数字通信，不仅系统的可靠性高，而且系统组态和调试也很方便。现场总线智能仪表有统一的技术标准，不同厂家的产品， 只要遵守相同的现场总线标准就可互连互换，统一组态，即插即用，以方便设备更新或系统扩展。现场总线智能仪表除具有基本功能外，还有控制和运算等功能，可实现彻底分散控制。每条总线连接多台现场仪表，可节省电缆，大幅度节省了用于系统安装、调试和维修的费用。 4 结束语

提高企业自身对自动化控制技术的水平，增强自身的市场竞争力是企业持续发展的基础。近年来我国的石油化工仪表的自动化控制技术的发展研究取得了很大的进步。要以国产自主研发为主，在安全生产的同时，设计和研究自己的自动化仪表控制系统。在发展现有的信息系统的同时也要从企业的综合自动化系统和安全控制系统为主进行深入研究探讨。 作者简介：

周红娜（1985年10月-）女，汉族，大学本科，助理工程师，从事电子仪表工作。

曹俊齐（1985年4月-） 男，汉族，大学本科，助理工程师，从事电子仪表工作。