过去的十年中,计算机技术在我国石油化学工业中得到了广泛应用,特别是在采用DCS技术进行过程控制方面取得了长足进展。据统计,在我国石化企业中已有200多套DCS投入使用。这些系统在提高企业生产自动化水平、保证安全稳定生产、提高控制精度及节能降耗等方面发挥了重要作用。
本期专题的五篇文章向读者详细介绍了DCS在我国石油化工中的应用情况、存在的问题及具体的控制软件。
1.DCS在我国石油化学工业中的应用概况
2.对我国石油化学工业应用DCS的一些看法
3.DCS在我国中型氮肥厂的应用
4.原油蒸馏控制软件简介
5.浅谈DCS应用中的几个问题
本期技术纵横:工控机概况及发展前景
一、概述
我国采用计算机控制石油化工生产过程的开发研究工作从60年代中期就已开始,首先在化肥、炼油等行业开展计算机过程控制研究,集中科研、生产和院校的专业人才,确定依托工程,对化工对象特性、参数关联、仪表和控制装置、数据采集与处理;DDC控制的研究均取得了阶段性成果,培养了一批自控仪表和计算机专业人才,并有几个试验现场工业控制机投入运行,实现巡回检测、制表打印、DDC控制。由于实施计算机集中控制,因此将过程控制危险也集中了,加之当时的工业控制机无法现场长周期运行,直至70年代初我国化工过程计算机控制和世界其它国家一样仍停滞不前。
1975年美国霍尼韦尔公司研制的TDC——2000系统开始用于生产过程控制。这种集散系统在工业生产上的集中管理与分散控制,对提高回路品质、安全稳定生产及加强生产管理都显示出了优越性。从1978年起,我国石油化工几家企业开始与国外DCS生产制造厂商签约引进DCS。1981年吉化公司化肥厂在合成氨车间率先采用CENTUM-A系统监控生产过程,1983年完成了9个氨合成塔机组的控制。1983年燕山石化公司前进化工厂引进CENTUM-A系统改造12台乙烯裂解炉的生产控制。与此同时,高桥石化公司炼油厂引进SPECTUM系统也在常减压装置中投入运行。
80年代我国石油化学工业用DCS实施过程控制,经历了从DCS应用试验阶段(1985年以前)到推广应用阶段(1985年以后),这是DCS应用迅速发展的十年。各级企业决策者对企业技术进步,走科技兴厂之路的认识逐步深化,纷纷购买单回路调节器和DCS,取代落后的模拟控制仪表。
据我们掌握资料和信息统计,目前我国化肥、炼油、乙烯、化纤、氯碱行业已经有200套DCS投入使用。与此同时,各科研单位、大专院校与安装使用DCS的企业联合,用现代控制理论开发化工对象特性,建立数学模型,研究开发了一些高级控制软件、操作优化软件和专家系统,并以DCS为工具,在工业装置中试验并投入使用。DCS应用的迅速发展,使我国石油化工自动化技术有了长足进步,大大提高了生产自动化水平,对安全稳定生产,提高控制精度,节能降耗发挥了重要作用。
下面对我国DCS在石油化工中的应用情况、问题、发展作简要概述。
二、DCS在我国石油化学工业中应用情况
1.DCS在我国大型氨厂的应用情况
我国从70年代中期至今已经建成投产的大型氨厂(含30万砘氨/年和20万吨氨/年)共计22个,其中有两套国产化装置和20套引进装置,“八五”在建的装置10套。从1984年云南天然气化工厂使用TDC-3000BASIC系统对合成氨生产自控改造开始,大型氨厂DCS应用历经10年,现在有19个厂在合成、尿素、水处理、普里森等装置中使用了35套DCS,仅剩下宁夏化肥厂、湖北化肥厂、山西化肥厂仍沿用模拟仪表控制。
在应用软件开发应用上也成绩显著,表现如下几点:
(1)普及推广了四套节能控制系统
四套节能控制系统指气头厂合成氨生产过程的水碳比值控制系统(控制原料气CH[,4]量和蒸汽量)、氢氮比控制系统(控制空气量)、一段转化炉出口温度控制系统(控制燃料量)、驰放气组分压力控制系统(控制驰放气量)。四套控制系统是80年代初,川化、卢天化、云天化等企业研究开发,在此基础上,各厂采用DCS以后,又把它们不断完善创新,现已普及,对稳定生产,节能降耗带来了明显的经济效益。如川化年增产合成氨5435.1吨,年节约天然气604.8万立方米。卢天化在相同原料气消耗条件下可增产氨1.15%。沧化每吨氨能耗下降0.293百万大卡,增产2.9%。
以石脑油或渣油为原料的各家氨厂开发的以炉温(或出炉气体成份)为主环,以氧油比、蒸汽油比比值调节为副环节能控制回路,别具风格,应用后效益显著。
(2)在尿素装置上采用多变量先进控制(MUVAC)
MUVAC的基础出发点是找出尿素生产过程中关键参数之间的相互联系,依靠DCS控制装置,用串级、前馈、比值、均匀、超驰、增益自适应PID等控制策略,使得关键参数变化时,其它参数随之自动调整,尽量减少人为干扰,从而达到安全稳定,节能增产的目的。该项技术首先在大庆化肥厂实现,取得满意效果,目前沧化、辽化等也在实施中。
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