關(guān)于儀表實習(xí)的報告
一、大慶中藍(lán)化建有限公司簡介
公司簡介：
大慶中藍(lán)化建有限公司注冊于2005年，注冊資金650萬元，是原黑龍江石油化工廠（現(xiàn)大慶中藍(lán)石化有限公司）主輔分離輔業(yè)改制后成立的，具有國家三級建筑資質(zhì)，大慶市建筑業(yè)協(xié)會會員單位，大慶油田公司入網(wǎng)企業(yè)，通過“ISO9001：2000質(zhì)量管理體系”認(rèn)證。公司成立前后一直服務(wù)于年產(chǎn)值50億元的大慶中藍(lán)石化有限公司，在電氣、儀表、動靜設(shè)備保運、設(shè)備檢修、壓力容器制造、機(jī)電設(shè)備安裝等方面具有豐富的施工經(jīng)驗和雄厚的技術(shù)實力，公司發(fā)展前景良好。一直以來，公司堅持以人為本，重視人才，為人才發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。
二、常減壓裝置工藝過程及控制
常減壓蒸餾主要由電脫鹽、常壓爐、常壓塔、減壓爐、減壓塔等主要設(shè)備組成，大部分煉油廠還要在常壓塔之前再設(shè)立一個初餾塔，稱為三段氣化蒸餾裝置，將原油切割成汽油、煤油、柴油、潤滑油餾分、二次加工的原料油及渣油等；常壓塔底渣油經(jīng)汽提后用泵抽出經(jīng)換熱后用作丙烷脫瀝青、氧化瀝青、減粘裂化、焦化等裝置的原料。
(一)控制方案介紹
1、常壓爐出口溫度控制TIC1019與爐膛溫度TIC1028串級調(diào)節(jié)
2、減壓爐出口溫度控制TIC1075與爐膛溫度TIC1084串級調(diào)節(jié)
3、初餾塔底液位LIC1006與原料油進(jìn)裝置FIC1065串級控制
4、常壓塔頂溫度TIC1009與塔頂回流量FIC1009串級控制
5、減壓塔頂溫度TIC1038與塔頂回流量FIC1021串級控制
6、高壓瓦斯壓力PIC1701控制
7、燃料油壓力PIC1702控制一、工藝簡介
�。ǘ〥CS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
ＤＣＳ在我國煉油廠應(yīng)用已有１５年歷史，有２０多家煉油企業(yè)安裝使用了不同型號的ＤＣＳ，對常減壓裝置、催化裂化裝置、催化重整裝置、加氫精制、油品調(diào)合等實施過程控制和生產(chǎn)管理。其中有十幾套ＤＣＳ用于原油蒸餾，多數(shù)是用于常減壓裝置的單回路控制和前饋、串級、選擇、比值等復(fù)雜回路控制。有幾家煉油廠開發(fā)并實施了先進(jìn)控制策略。下面介紹ＤＣＳ用原油蒸餾生產(chǎn)過程的主要控制回路和先進(jìn)控制軟件的開發(fā)和應(yīng)用情況。
#3蒸餾裝置DCS系統(tǒng)分別位于兩個控制室，中央控制室和遠(yuǎn)程控制室。中央控制室有3臺操作站（WP5103，WP5104和AW5102）和連接報警和報表打印機(jī)的通信處理機(jī)（COMP），其中AW5102為應(yīng)用操作站處理機(jī)，負(fù)責(zé)管理歷史數(shù)據(jù)
和另外兩臺操作站處理機(jī)WP5103和WP5104，并通過以態(tài)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到PC遠(yuǎn)程終端。位于遠(yuǎn)程控制室的一臺應(yīng)用操作站處理機(jī)（AW5101）作為工程師站，它主要用于管理同樣位于遠(yuǎn)程控制室的冗余的控制處理機(jī)（CP）和通過現(xiàn)場總線（Field Bus）相互通信的現(xiàn)場總線組件FBM（Fieldbus Module）。各處理機(jī)之間由節(jié)點總線（Node Bus）通訊，兩個控制室之間的節(jié)點總線由光纜連接。現(xiàn)場總線和節(jié)點總線都是冗余的。
�。ㄈ〥CS組態(tài)
1加熱爐爐出口溫度控制。
工藝要求：對于加熱爐，工藝介質(zhì)受熱升溫或同時進(jìn)行汽化，其溫度的高低會直接影響后一工序的操作工況和產(chǎn)品質(zhì)量，當(dāng)爐子溫度過高時，會使物料在加熱爐內(nèi)分解，甚至造成結(jié)焦而燒壞爐管，加熱爐平穩(wěn)操作，可以延長爐管的壽命。因此，爐子的出口溫度要求嚴(yán)格控制。
控制方案：為保證出口溫度的穩(wěn)定性，采用了兩組爐出口溫度對爐膛溫度的串級控制系統(tǒng)，其余一些干擾因素如蒸汽壓力、進(jìn)料流量的波動等采用單回路控制系統(tǒng)來克服。同時為保證操作安全，設(shè)定當(dāng)選擇其中某一路燃料作為加熱原料時，另一路燃料介質(zhì)的調(diào)節(jié)器模塊被強(qiáng)制處于手動狀態(tài)。整個操作過程中，流程圖上都具有明顯的提示標(biāo)志，并且切換過程是無擾動的，在該控制回路的組態(tài)過程中，除使用到了I/A系統(tǒng)所提供的一些常規(guī)模塊和SWICH模塊，CALC模塊等，為確保操作界面友好，在顯示組態(tài)中采用了腳本程序調(diào)用和覆蓋畫面等功能。
2拋減底液位，流量控制
工藝介紹：通常情況下，原油經(jīng)過初餾和常壓分餾后，用常底泵將常壓塔底重油抽出，分八路進(jìn)入減壓爐加熱后，再進(jìn)入減壓塔進(jìn)行減壓分餾。工藝流程如圖四所示。為保持幾路平行流量均勻，將常壓塔底液位與減壓爐八組進(jìn)料流量串級控制。但當(dāng)減壓系統(tǒng)出現(xiàn)無法立即修復(fù)故障時，為避免整個裝置停工，工藝需采取拋減底液位控制，完全拋棄減壓系統(tǒng)，直接由減壓塔底出料控制閥去控制常底液位參數(shù)，確保常壓系統(tǒng)正常工作。
常壓塔底液位LC8005與FC8052-FC8059八組減壓爐進(jìn)料流量串級控制。
石油化工生產(chǎn)過程是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程，根據(jù)工藝流程可知，常壓塔的出料直接作為減壓爐的進(jìn)料，而減壓爐的出料又連續(xù)送給減壓塔作為進(jìn)料。作為單
個的設(shè)備，都希望自身操作平穩(wěn)，但常壓塔出料波動是減壓爐進(jìn)料的一個擾動，破壞其平穩(wěn)操作。為解決這個問題，這里采取了均勻控制方案，即當(dāng)常壓塔的進(jìn)料量波動時，允許塔釜液位在一定限度內(nèi)平緩變化，使出料流量平穩(wěn)變化，避免對減壓爐等后工序產(chǎn)生較大影響。均勻控制與常規(guī)控制的主要區(qū)別在于控制器的控制規(guī)律的選擇及參數(shù)整定上。這里，可將流量的PID參數(shù)按照一般串級控制的副回路參數(shù)整定，而液位的參數(shù)整定按照簡單均勻控制情況處理，比例度和積分時間都要盡量放大。值得注意的是，此處由于是一個主回路同時與八個副回路串級，因此在參數(shù)整定上略有區(qū)別，液位的比例度可適當(dāng)放大，比例作用可整定得稍弱一些。
（1）工藝概述
對原油蒸餾，國內(nèi)大型煉油廠一般采用年處理原油２５０～２７０萬噸的'常減壓裝置，它由電脫鹽、初餾塔、常壓塔、減壓塔、常壓加熱爐、減壓加熱爐、產(chǎn)品精餾和自產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)組成。該裝置不僅要生產(chǎn)出質(zhì)量合格的汽油、航空煤油、燈用煤油、柴油，還要生產(chǎn)出催化裂化原料、氧化瀝青原料和渣油；對于燃料一潤滑油型煉油廠，還需要生產(chǎn)潤滑油基礎(chǔ)油。各煉油廠均使用不同類型原油，當(dāng)改變原油品種時還要改變生產(chǎn)方案。
燃料一潤滑油型常減壓裝置的工藝流程是：原油從罐區(qū)送到常減壓裝置時溫度一般為３０℃左右，經(jīng)原油泵分路送到熱交換器換熱，換熱后原油溫度達(dá)到１１０℃，進(jìn)入電脫鹽罐進(jìn)行一次脫鹽、二次脫鹽、脫鹽后再換熱升溫至２２０℃左右，進(jìn)入初餾塔進(jìn)行蒸餾。初餾塔底原油經(jīng)泵分兩路送熱交換器換熱至２９０℃左右，分路送入常壓加熱爐并加熱到３７０℃左右，進(jìn)入常壓塔。常壓塔塔頂餾出汽油，常一側(cè)線（簡稱常一線）出煤油，常二側(cè)線（簡稱常二線）出柴油，常三側(cè)線出潤料或催料，常四側(cè)線出催料。
常壓塔底重油用泵送至常壓加熱爐，加熱到３９０℃，送減壓塔進(jìn)行減壓蒸餾。減一線與減二線出潤料或催料，減三線與減四線出潤料。
（2）常減壓裝置主要控制回路
原油蒸餾是連續(xù)生產(chǎn)過程，一個年處理原油２５０萬噸的常減壓裝置，一般有１３０～１５０個控制回路。應(yīng)用軟件一部分是通過連續(xù)控制功能塊來實現(xiàn)，另一部分則用高級語言編程來實現(xiàn)。下面介紹幾種典型的控制回路。
減壓爐０．７ＭＰａ蒸汽的分程控制減壓爐０．７ＭＰａ蒸汽的壓力是通過補(bǔ)充１．１ＭＰａ蒸汽或向０．４ＭＰａ乏氣管網(wǎng)排氣來調(diào)節(jié)。用ＤＣＳ控制０．７ＭＰａ蒸汽壓力，是通過計算器功能進(jìn)行計算和判斷，實現(xiàn)蒸汽壓力的分程控制。０．７ＭＰａ蒸汽壓力檢測信號送入功能塊調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器輸出４～１２ｍＡ段去調(diào)節(jié)１．１ＭＰａ蒸汽入管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥，輸出１２～２０ｍＡ段去調(diào)節(jié)０．４ＭＰａ乏氣管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥。這實際是仿照常規(guī)儀表的硬分程方案實現(xiàn)分程調(diào)節(jié)，以保持０．７ＭＰａ蒸汽壓力穩(wěn)定。
�。�3）常壓塔、減壓塔中段回流熱負(fù)荷控制
中段回流的主要作用是移去塔內(nèi)部分熱負(fù)荷。中段回流熱負(fù)荷為中段回流經(jīng)熱交換器冷卻前后的溫差、中段回流量和比熱三者的乘積。由中段回流熱負(fù)荷的大小來決定回流的流量。中段回流量為副回中路，用中段熱負(fù)荷來串中段回流流量組成串級調(diào)節(jié)回路。由ＤＣＳ計算器功能塊來求算冷卻前后的溫差，并求出熱負(fù)荷。主回路熱負(fù)荷給定值由工人給定或上位機(jī)給定。
3、提高加熱爐熱效率的控制
為了提高加熱爐熱效率，節(jié)約能源，采取了預(yù)熱入爐空氣、降低煙道氣溫度、控制過�？諝庀禂�(shù)等方法。一般加熱爐控制是利用煙氣作為加熱載體來預(yù)熱入爐空氣，通過控制爐膛壓力正常，保證熱效率，保證加熱爐安全運行。
4、爐膛壓力控制
在常壓爐、減壓爐輻射轉(zhuǎn)對流室部位設(shè)置微差壓變送器，測出爐膛的負(fù)壓，利用長行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過連桿來調(diào)整煙道氣檔板開度，以此來維持爐膛內(nèi)壓力正常。
煙道氣氧含量控制
一般采用氧化鋯分析器測量煙道氣中的氧含量，通過氧含量來控制鼓風(fēng)機(jī)入口檔板開度，控制入爐空氣量，達(dá)到最佳過�？諝庀禂�(shù)，提高加熱爐熱效率。
加熱爐出口溫度控制
加熱爐出口溫度控制有兩種技術(shù)方案，它們通過加熱爐流程畫面上的開關(guān)（或軟開關(guān)）切換。一種方案是總出口溫度串燃料油和燃料氣流量，另一種方案是加熱爐吸熱一供熱值平衡控制。熱值平衡控制需要使用許多計算器功能塊來計算熱值，并且同時使用熱值控制ＰＩＤ功能塊。其給定值是加熱爐的進(jìn)料流量、比熱、進(jìn)料出口溫度和進(jìn)口溫度之差值的乘積，即吸熱值。其測量值是燃料油、燃料氣的發(fā)熱值，即供熱值。熱值平衡控制可以降低能耗，平穩(wěn)操作，更有效地控制加熱爐出口溫度。該系統(tǒng)的開發(fā)和實施充分利用了ＤＣＳ內(nèi)部儀表的功能
常壓塔解耦控制
常壓塔有四個側(cè)線，任何一個側(cè)線抽出量的變化都會使抽出塔板以下的內(nèi)回流改變，從而影響該側(cè)線以下各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量。一般可以用常一線初餾點、常二線干點（９０％干點）、常三線粘度作為操作中的質(zhì)量指標(biāo)。為了提高輕質(zhì)油的收率，保證各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量，克服各側(cè)線的相互影響，采用了常壓塔側(cè)線解耦控制。以常二線為例，常二線抽出量可以由二線抽出流量來控制，也可以用解耦的方法來控制，用流程畫面發(fā)換開關(guān)來切換。解耦方法用常二線干點控制功能塊的輸出與原油進(jìn)料量的延時相乘來作為常二線抽出流量功能塊的給定值。其測量值為本側(cè)線流量與常一線流量延時值、常塔餾出油量延時值之和。組態(tài)時使用了延時功能塊，延時的時間常數(shù)通過試驗來確定。這種自上而下的干點解耦控制方法，在改變本側(cè)線流量的同時也調(diào)整了下一側(cè)線的流量，從而穩(wěn)定了各側(cè)線的產(chǎn)品質(zhì)量。解耦控制同時加入了原油流量的前饋，對平穩(wěn)操作，克服擾動，保證質(zhì)量起到重要作用。
（四）原油蒸餾先進(jìn)控制
�。保模茫拥目刂平Y(jié)構(gòu)層
先進(jìn)控制至今沒有明確定義，可以這樣解釋，所謂先進(jìn)控制廣義地講是傳統(tǒng)常規(guī)儀表無法構(gòu)造的控制，狹義地講是和計算機(jī)強(qiáng)有力的計算功能、邏輯判斷功能相關(guān)，而在ＤＣＳ上無法簡單組態(tài)而得到的控制。先進(jìn)控制是軟件應(yīng)用和硬件平臺的聯(lián)合體，硬件平臺不僅包括ＤＣＳ，還包括了一次信息采集和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
ＤＣＳ的控制結(jié)構(gòu)層，大致按三個層次分布：
基本模塊：是基本的單回路控制算法，主要是ＰＩＤ，用于使被控變量維持在設(shè)定點。
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