在石化生產中,原油、成品油、輕烴等的存儲、計量、核算和管理是非常重要的環節。圍繞著儲罐乃至整個自動化罐區的監控與管理,是儲運作業中最基本的工作內容。提高儲運自動化及其管理水平,對企業減少損耗、降低成本、增加效益具有明顯的作用。
1監控要求
1)信號采集:標準信號的采集;對鋼帶液位計非標準信號數據的采集,并通過軟件加以處理和運算,達到原儀表的技術要求;對具備智能通訊接口的光導液位計、雷達液位計、伺服液位計等數據的采集和轉換處理。2)監控操作:操作控制;參數設定;閥門自動開啟與關閉;油品在線調合,變頻技術應用。3)動態顯示:運轉設備的狀態顯示,能夠遠程監控機泵等設備的運行情況;報警顯示;趨勢顯示。4)操作畫面:罐容量表的查詢與管理;打印實時報表和歷史報表,并可任意設定打印時歷史報表的時刻。5)系統具備可擴展性。
2系統方案
2.1控制站
DCS集散控制系統采用Honeywell的TPS技術,由局部控制網絡(LCN)和綜合控制網絡(UCN)兩種通訊網絡組成。LCN網上有操作站(GUS),歷史模件(HM)。UCN網上有高性能過程管理器,LCN網與UCN網之間通過網絡接口模件“NIM”連接。光導液位計和鋼帶液位計具有智能通訊接口,閥門的狀態檢測和控制使用標準的干接點信號。
1)開關量控制。對于現場電磁閥控制、電磁閥回訊及報警信號檢測采用c200h系列的DCS完成,力控i/o驅動程序負責完成DCS數據的讀/寫。2)標準4~20ma信號。各種壓力、流量的標準4~20ma信號通過DCS模擬量卡件的轉換,再經過DCS的通訊接口傳送到操作站的監控軟件中。3)智能通訊傳送。鋼帶液位計由于從一次儀表輸出的信號是一組串行bcd碼,計算機操作站不能直接接收該bcd碼,必須使用智能轉換器sbb-100,將現場一次表傳送的串行bcd轉換成數字信號,通過rs-485將數據傳送到操作站上。光導液位計和溫度巡檢儀采用rs-485直接與操作站上的軟件通訊。
2.2操作站
操作站操作系統采用windows2000,包括液晶顯示器(LED)、PC鍵盤、光電鼠標、主機箱。PC鍵盤上的F1―F12可以自定義為流程圖等快捷鍵,儀表應具備標準輸出信號或智能通訊功能,操作站內增加RS485通訊接口卡連接智能儀表。
3軟件設計說明
根據工藝提出的生產要求,HONEYWELL軟件操作畫面的設計采用主菜單的形式,在每幅畫面下分別有按紐進行切換,畫面包括主菜單畫面、動態流程畫面、操作畫面、報表畫面、罐容量表、報警等。
3.1設備動態顯示
機泵壓力、電流信號,將現場信號通過4~20ma電流,賦予標準量程傳入DCS系統中,根據不同數值賦予流程圖中機泵不同顏色定義,便于操作監控。
各閥門控制包括控制信號和回訊信號,當操作完成后,現場回訊設備觸及回訊開關,將現場的回訊狀態反饋回來,在系統中紅色代表閥門關閉,綠色代表閥門打開,以此便于區分。
3.2報警的處理
在系統報警設置分為硬件報警和軟件報警兩部分,硬件報警是在現場設置獨立的報警儀表,一旦發生危險情況,自動觸及現場報警開關,現場通過儀表線將開關信號傳到系統中,實現畫面報警。軟件報警有兩種方法:一是在DCS的組態中設置高、低限報警值,一旦數據超出范圍,發生畫面、聲音報警;二是在流程圖畫面中設置報警值,根據現場遠傳信號的數值,并賦予不同的顏色定義,來表示報警程度的高低。
3.3油品在線調合控制
采用油品在線優化調合和智能加劑技術,首先將各汽油調合的組分油收入到各組分罐,利用泵將各組分油經混合器送入到調合管線中,通過近紅外在線質量分析儀監控質量油品的性質,控制軟件根據分析儀反饋回來的質量情況重新分配各調合組份比例,直到達到質量過剩最小、成本最低的要求為止;加劑系統與汽油調合系統同時使用,加劑貫穿調合全過程,實現精確、均勻控制。該系統可以實現增加汽油一次性調合成功率,降低了優質汽油組分的添加和能耗。
3.4罐區MES系統
MES生產運行系統的英文全稱是Manufacturing Execution System,簡稱MES,是美國管理界上世紀九十年代提出的新概念。MES能通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理。MES同時還能通過雙向的直接通訊在企業內部和整個產品供應鏈中提供有關產品行為的關鍵任務信息。隨著計算機技術和網絡技術的迅速發展,流程工業控制中出現了多學科間的相互滲透與交叉;MES在儲運系統罐區應用中,提供了完善罐量計算功能,系統內設置了罐量容積表及罐量計算公式,通過輸入當前的液位、溫度、密度值,系統自動計算罐存量,并可根據輸入描述的產品種類,自動歸類,生成報表,計算同品產品的總庫存,此外系統包括水電氣風等能耗數據及環保數據的錄入和考核功能,并且使數據資源網絡共享,便于查詢、管理,統一控制和協調調度。
3.5變頻調速技術
機泵的流量等參數需經常進行調節,傳統的調節方法是:調節進出口管路的閥門或擋板開度,調節流量大小,應用旁路調節或采用調速電機通過調節電壓改變電機轉速。這些調節方法,雖能滿足化工工藝要求,但節流損失大,設備效率降低,屬于高耗能調節方法,雖然流量降低了,但消耗功率不降低。采用變頻調速技術控制,通過設置PID調節參數,根據偏差動作大小,調整變化反應速率,消除余差,改變電機的轉速,改變機泵的性能曲線,不僅流量等參數調節靈敏可靠,節電效果良好,而且給生產操作帶來了方便,使設備運行更加平穩,延長了使用壽命,為正常生產提供了可靠的保證。此外,變頻調速還具有軟啟動功能,啟動轉速可以從零開始逐漸升高,因此帶負荷直接啟動不會有較大的起動電流,避免了啟動前先關閉出口閥的要求,方便了操作,且對電網沖擊小,可實現平穩啟動。
4系統調試及運行情況
應用腳本程序編制時,一定要考慮通訊的速度,不停地循環向控制器(DCS)下置數據會影響采集速度,因此,向DCS發送控制命令的程序動作應盡量放在數據改變腳本中執行。
系統參數的配置根據不同的設備可反復調整使之達到最佳工作狀態,因為不同的設備對采集速率有不同的要求。
重要的控制功能放到穩定可靠的DCS去完成,操作站出現故障時不會影響控制,做到危險實際應用結果表明,系統運行穩定,操作簡潔方便,有效地降低了工人的勞動強度,減少了盤裝儀表的維護量,達到了預期的控制效果。為裝置的安全、穩定和長周期運行發揮了極大的作用。
5結束語
自動化罐區連鎖監控系統的設計與應用極大地提高了罐區的監控與管理效率,對于保證企業安全生產,降低生產成本,減輕人工勞動強度,提高經濟效益起到了很大的作用。