文章介紹了DCS系統(tǒng)在壓縮機裝置的應(yīng)用，包括DCS系統(tǒng)特點，自控改造方案，設(shè)備儀表選型，報警措施等。
關(guān)鍵詞：壓縮機 DCS控制系統(tǒng) 報警設(shè)定器 組態(tài)
1、引言
原油穩(wěn)定壓縮機是油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)中原油穩(wěn)定、油氣處理的重要設(shè)備, 該裝置工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)過程易燃易爆，同時對生產(chǎn)參數(shù)的控制要求嚴(yán)格。油氣集輸系統(tǒng)中的聯(lián)合站大都利用壓縮機作為原油穩(wěn)定、油氣處理的裝置。
目前壓縮機控制儀表全部是電-Ⅱ型儀表，為220V供電，防爆等級低，無數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能；大多數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)靠人為手動，或者靠簡單的儀表進(jìn)行監(jiān)測;儀表的故障率較高，控制效率低;生產(chǎn)出現(xiàn)故障時，也不容易查找事故原因，造成了生產(chǎn)、安全等諸多不穩(wěn)定的因素;同時又不能對生產(chǎn)參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，不便于生產(chǎn)管理，嚴(yán)重限制了壓縮機裝置自動化技術(shù)的進(jìn)一步提高,成了阻礙該裝置自動化改造的瓶頸.為了克服以上毛病，提高壓縮機自動運行的能力，達(dá)到提前預(yù)警的目的，同時確保原油的產(chǎn)量和質(zhì)量，提高原油的外輸率，應(yīng)用DCS作為新的控制系統(tǒng)對該裝置進(jìn)行改造勢在必行。
2、總體方案設(shè)計
2.1、總體方案簡介
壓縮機裝置有30多個重要的生產(chǎn)參數(shù)，各生產(chǎn)參數(shù)相互牽制與影響。該裝置對生產(chǎn)參數(shù)的要求較高，具體要求如下：進(jìn)氣壓力<-0.05Mpa，排氣壓力>0.35Mpa，排氣溫度>85℃，機油壓力<0.25Mpa，機油溫度>65℃，必須進(jìn)行聲光報警，提醒操作人員及時處理，確保生產(chǎn)的安全；如果排氣壓力>0.45Mpa，排氣溫度>95℃，機油壓力<0.15Mpa，機油溫度>70℃，必須進(jìn)行停機處理。將壓縮機的生產(chǎn)參數(shù)如溫度、壓力等分為兩路輸入控制系統(tǒng)：一路引入報警設(shè)定器，報警設(shè)定器根據(jù)內(nèi)部的參數(shù)設(shè)定的報警值，檢測生產(chǎn)參數(shù)，如果生產(chǎn)參數(shù)異常，則發(fā)出故障報警信號，停止壓縮機，保障設(shè)備、生產(chǎn)的安全；另一路引入DCS系統(tǒng)，進(jìn)行參數(shù)的常規(guī)顯示和流程畫面，在發(fā)生故障或壓縮機停機時，進(jìn)行聲光報警，提示操作人員，有效防止誤操作，緊急排除險情。該系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù)瀏覽查詢功能，可以對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤查詢，為分析故障原因提供方便。整套系統(tǒng)相輔相成，界面友好直觀，操作方便，既節(jié)省了人力資源，又提高了工作效率。
2.2控制系統(tǒng)的技術(shù)簡介
具有代表性的是FOCS系統(tǒng)和MACS系統(tǒng)，這兩種控制系統(tǒng)都具有開放的體系結(jié)構(gòu)，可提供多層的開放數(shù)據(jù)接口，具備強大的處理功能，提供了方便的組態(tài)；支持多種現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)，可以適應(yīng)未來的擴展需要；并且系統(tǒng)可靠性高，維修方便。系統(tǒng)的冗余、容錯、自診斷能力較強，技術(shù)支持能力也比較強大。不管在功能，還是在穩(wěn)定性和實用性等方面都滿足了該裝置自控的需要。
1、控制系統(tǒng)的優(yōu)越性：
投資少，供貨周期短，備品備件有保障。
控制水平更加多樣化，可以滿足多復(fù)雜控制方案的實現(xiàn)。
有利于集中控制，減少了系統(tǒng)維護(hù)量及相關(guān)備品備件的更換。
系統(tǒng)采用冗余，大大增加了系統(tǒng)的安全可靠性。
充分利用計算機的優(yōu)越性，對現(xiàn)場儀表進(jìn)行故障診斷和在線調(diào)整
減少了裝置操作人員和維護(hù)人員的勞動強度，減員增效。
2、控制系統(tǒng)的技術(shù)新特點
a、系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)的智能分散結(jié)構(gòu)，軟硬件的緊密結(jié)合使系統(tǒng)能力充分發(fā)揮。
b、控制器采用冗余配置，具有高度的可靠性，系統(tǒng)內(nèi)任何一個組件發(fā)生故障，均不會影響整個系統(tǒng)的工作。
c、底層連接的網(wǎng)絡(luò)化、I/O模塊的全智能化，熱備份的冗余技術(shù)，可靠的帶電拔插的技術(shù)特征。
d、組態(tài)軟件功能具有標(biāo)準(zhǔn)的SFC、FBD、LD、ST、FM 5種組態(tài)工具，圖形工具里有豐富的圖形庫，很快就能繪出界面友好的流程圖。
e、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為100M冗余快速以太網(wǎng)，極大加速 了網(wǎng)絡(luò)速度，對將來的擴容和改造留下了充分的余地。
f、采用完全開放的、先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，結(jié)構(gòu)靈活、安全便利、維護(hù)簡單。
3、系統(tǒng)組態(tài)及人機交互界面
組態(tài)軟件為和利時的DCS系統(tǒng)FOCS或MACS，軟件平臺為中文WIN2000，配置數(shù)據(jù)交換網(wǎng)卡，將數(shù)據(jù)發(fā)布到MIS網(wǎng)上，實現(xiàn)壓縮機生產(chǎn)參數(shù)的共享；在其它崗位或辦公室的計算機上配置實時信息采集軟件，可以了解壓縮機的參數(shù)和運行情況。組態(tài)軟件主要包括五個子系統(tǒng)：系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)庫生系統(tǒng)、控制方案生成、圖形生成、報表生成。另外還有歷史庫生成和共享庫生成。控制系統(tǒng)通過下位機組態(tài)軟件編輯程序，控制壓縮機運行；上位機組態(tài)軟件編輯流程圖畫面，供人機對話。壓縮機根據(jù)程序運行，實現(xiàn)報警聯(lián)鎖，一旦發(fā)生報警，計算機界面將彈出報警畫面，提醒操作人員對生產(chǎn)情況及時處理，保障生產(chǎn)的安全運行。控制系統(tǒng)的主要功能：數(shù)據(jù)采集及處理，流程操作控制及監(jiān)督管理，操作畫面顯示及報警顯示，歷史數(shù)據(jù)儲存功能，設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視，程序控制，報表打印，執(zhí)行緊急關(guān)斷邏輯。
2.3、控制系統(tǒng)和儀表的選型
為保證壓縮機連續(xù)、高效、可靠的運行，選用北京和利時股份有限公司開發(fā)的DCS系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)，由于壓縮機裝置運行起來振動相對較大，并且對溫度、壓力的要求較高，因此，儀表選用抗振性能較好的產(chǎn)品鎧裝一體化溫度變送器和壓力變送器，用進(jìn)口的報警設(shè)定器與繼電器的結(jié)合來控制壓縮機的啟停，同時將報警信號引入計算機控制系統(tǒng)，及時進(jìn)行聲光報警和報警彈圖。
報警設(shè)定器選用美國的多路輸出報警輸出控制器，該設(shè)備運行可靠，維護(hù)量小，運行時間長。
3、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
3.1、硬件配置
壓縮機裝置的控制系統(tǒng)主要組成部分：2臺服務(wù)器（又叫控制站，冗余配置），2臺操作員站（其中一套兼做工程師站），現(xiàn)場控制站，通訊站，1臺打印機。
系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓圖見下圖：
3.2、報警設(shè)定器
這是本次壓縮機自動化改造的成功之處。報警設(shè)定器選用美國的多路輸出報警控制器，該設(shè)備采用最新的數(shù)字技術(shù)和微處理器對現(xiàn)場來的信號進(jìn)行報警，有單通道和雙通道兩種形式，同時可輸出模擬信號。報警設(shè)定器面板上有自診斷指示和輸出指示燈，隨時監(jiān)視每個通道的工作狀態(tài)。該設(shè)備模塊化設(shè)計，運行可靠，維護(hù)量小。
壓縮機的連鎖停機控制很重要，用報警設(shè)定器代替原有電氣控制柜電-Ⅱ型儀表，改為低電壓（24V）控制，在新的電氣控制柜中增加24V繼電器，控制壓縮機的運行；利用報警設(shè)定器的模擬輸出既保證信號的采集，又能完成壓縮機的報警保護(hù)。在正常情況下，一旦壓縮機運行，就不要求停機。報警設(shè)定器可解決在計算機出現(xiàn)故障或需要維護(hù)系統(tǒng)時，不停機控制壓縮機的運行。這樣即使在自控系統(tǒng)或計算機停止運行時，壓縮機也能正常運行，減少了壓縮機停機時間。
報警設(shè)定控制回路圖如下：
4、系統(tǒng)的應(yīng)用效果與分析
河口采油廠聯(lián)合站，如首站、大北站的壓縮機控制采用DCS改造后，壓縮機運行穩(wěn)定，工人勞動強度低，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)實時采集、許算和統(tǒng)計，大大提高了壓縮機故障處理的及時性、準(zhǔn)確性，提高了工作效率和管理水平。同時壓縮機DCS自成系統(tǒng)，及可以單獨控制，又可以連在聯(lián)合站的大系統(tǒng)中，為聯(lián)合站的自動化改造提供了可靠基礎(chǔ)。
5、結(jié)束語
壓縮機裝置對原油資源的高效處理，既節(jié)約了資源，又最大限度地減少了對大氣環(huán)境的污染，做到了社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益三效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。采用DCS集散控制系統(tǒng)后，隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，極大地拓展了企業(yè)的盈利空間，進(jìn)一步增強了企業(yè)的市場競爭能力，促進(jìn)了企業(yè)在技術(shù)與管理方面走上一個嶄新的高度。 DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，在于可以靈活簡便的實現(xiàn)多種控制方案，DCS系統(tǒng)在壓縮機生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，是油田穩(wěn)定系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，成本大幅度下降，可靠性不斷提高，壓縮機采用DCS控制系統(tǒng)控制，就可實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)和可靠的操作，達(dá)到提高效率，節(jié)約能源的目的。
|
