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DCS控制系統(tǒng)在原油穩(wěn)定壓縮機中的應用

來源：減速機信息網(wǎng) 時間：2007-1-24 15:55:46　　責任編輯：gaoyuan4332068

文章介紹了DCS系統(tǒng)在壓縮機裝置的應用，包括DCS系統(tǒng)特點，自控改造方案，設備儀表選型，報警措施等。
關鍵詞：壓縮機 DCS控制系統(tǒng) 報警設定器組態(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、油氣處理的重要設備, 該裝置工藝流程復雜，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)遠傳功能；大多數(shù)參數(shù)調節(jié)靠人為手動，或者靠簡單的儀表進行監(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)進行儲存，不便于生產(chǎn)管理，嚴重限制了壓縮機裝置自動化技術的進一步提高,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，達到提前預警的目的，同時確保原油的產(chǎn)量和質量，提高原油的外輸率，應用DCS作為新的控制系統(tǒng)對該裝置進行改造勢在必行。

2、總體方案設計

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)：一路引入報警設定器，報警設定器根據(jù)內部的參數(shù)設定的報警值，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，保障設備、生產(chǎn)的安全；另一路引入DCS系統(tǒng)，進行參數(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構，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)場標準，可以適應未來的擴展需要；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，可以滿足多復雜控制方案的實現(xiàn)。
有利于集中控制，減少了系統(tǒng)維護量及相關備品備件的更換。
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)場儀表進行故障診斷和在線調整
減少了裝置操作人員和維護人員的勞動強度，減員增效。

2、控制系統(tǒng)的技術新特點

a、系統(tǒng)是以微處理器為基礎的智能分散結構，軟硬件的緊密結合使系統(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)絡化、I/O模塊的全智能化，熱備份的冗余技術，可靠的帶電拔插的技術特征。
d、組態(tài)軟件功能具有標準的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)絡為100M冗余快速以太網(wǎng)，極大加速了網(wǎng)絡速度，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、先進的軟硬件技術，結構靈活、安全便利、維護簡單。

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�？刂葡到y(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�？刂葡到y(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，設備和狀態(tài)監(jiān)視，程序控制，報表打印，執(zhí)行緊急關斷邏輯。

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，用進口的報警設定器與繼電器的結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)，及時進行聲光報警和報警彈圖。

報警設定器選用美國的多路輸出報警輸出控制器，該設備運行可靠，維護量小，運行時間長。

3、控制系統(tǒng)硬件設計

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)絡拓圖見下圖：

3.2、報警設定器

這是本次壓縮機自動化改造的成功之處。報警設定器選用美國的多路輸出報警控制器，該設備采用最新的數(shù)字技術和微處理器對現(xiàn)場來的信號進行報警，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)。該設備模塊化設計，運行可靠，維護量小。

壓縮機的連鎖停機控制很重要，用報警設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。在正常情況下，一旦壓縮機運行，就不要求停機。報警設定器可解決在計算機出現(xiàn)故障或需要維護系統(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。

報警設定控制回路圖如下：

4、系統(tǒng)的應用效果與分析

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。

5、結束語

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)調統(tǒng)一。采用DCS集散控制系統(tǒng)后，隨著產(chǎn)品質量的提高，極大地拓展了企業(yè)的盈利空間，進一步增強了企業(yè)的市場競爭能力，促進了企業(yè)在技術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、準確、平穩(wěn)和可靠的操作，達到提高效率，節(jié)約能源的目的。

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