摘要:從控制系統在石化行業裝置中的地位以及石化裝置對控制系統的需求出發,重點闡述了控制系統全生命周期各階段的使用和維護,探討控制系統長周期安全運行的方法和措施,對實際操作有一定的借鑒意義。
??? 關鍵詞:石化? 控制系統? 長周期? 安全運行
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??? 1?控制系統在石化行業裝置中的地位
??? 石化行業在國民經濟的發展中有重要作用,是我國的支柱產業之一。石化行業的特點是以處理連續或間歇物料流、能量流為主,產品多以大批量的形式生產,非常適應于采用流程自動化控制系統來提高行業的自動化水平和生產效率。同時石化行業經常要求在高溫、高壓、易燃、易爆、強腐蝕的環境下進行,其生產必須依賴于高可靠、高安全性的自動化設備。
??? 當前石化產品質量、節能減排要求越來越高,也迫使石化企業通過不斷提高自動化水平。多年的實踐證明,控制系統已成為石化行業生產必不可少的重要組成部分,成為石化行業提高生產效率、保障生產安全的關鍵手段,在將來的工業信息化過程中必將發揮越來越重要的作用。
??? 2?石化行業裝置對控制系統的要求和趨勢
??? 石化企業生產裝置具有規模大、耦合性高、運行周期長、流程連續等特點,如果誤操作或者誤控制將導致停產、原料泄漏、裝置損壞等生產事故,嚴重的可能對人身和環境造成災難性的破壞。因此,在石化行業的主要裝置上使用高安全、高可靠的控制系統具有重要的意義,可以有效保障裝置長周期、安全運行。同時利用先進可靠的控制算法可以提高主要裝置的綜合生產效率,還會產生更大的經濟效益和社會效益。
??? 2.1?控制系統的穩定性
??? 對于大型石化行業的現代化裝置而言,通常進入自動化控制系統的信號點數由數千點到數萬點,加上石化行業高溫、高壓、易燃、易爆的特點,目前更是呈大型化、信息化和聯合化趨勢,只要有某一部位、某一環節發生故障或操作失誤,就會牽一發而動全身,因此控制系統長期運行的穩定性就顯得尤為重要。如何在長期運行狀態下保障整個生產工藝的穩定運行就成了面向石化主要裝置的控制系統首要保證,而其中首要的要求就是控制系統本身要具備更加可靠穩定運行和在線維護的能力,主要表現在控制系統的冗余深度、容錯能力以及平均無故障運行時間(MTBF)、平均故障修復時間(MTTR)等可定量指標。
??? 2.2?控制系統的安全性
??? 石化生產過程中,需要經歷很多物理、化學過程和傳質、傳熱單元操作,一些過程控制條件異常苛刻,如高溫、高壓,低溫、真空等。這些苛刻條件,對石化行業生產中居核心地位的控制系統安全性提出了嚴格要求,任何一個小的失誤就有可能導致災難性后果。《IEC 61069》標準把一個工業過程的測量和控制系統的特性分成:功能性、性能、可信性、可操作性、安全性、與任務無關的系統特性等六大類。安全性是其中的一大特性,可見控制系統的安全性及認證的重要性。控制系統要充分考慮抵御來自電氣、機械、磁場、生化、光等各方面的危害,一般在設計、使用、維護過程中可以從控制危害源,切斷危害的傳播途徑和減少危害后果幾方面綜合考慮。
??? 2.3?控制系統的開放性
??? 由于市場競爭激烈和規模經營發展,企業為增強競爭優勢,需要更及時、準確的信息為企業決策服務,并使經營決策能有效地轉變為生產操作成果。控制,管理和經營一體化的信息系統的應用開發將會得到石化企業的重視,這就要求控制系統要具備良好的開放性來支持企業級信息化的需求。
??? 企業級信息化主要由過程控制級、生產管理和經營決策級組成。過程控制級包括現場儀表、調節控制、先進控制和優化,實現過程的最佳控制;生產管理級包括跟蹤產品質量的實驗室信息管理系統,采集、加工和分析信息,生產計劃調度等;經營決策級是企業的最高決策層,包括原料供給、產品銷售、市場營銷等活動,通過信息整合,及時作出正確決策,實現企業的最大利潤。
??? 另一方面還表現在多種儀表、現場總線標準的并存,相應要求控制系統具備多種現場總線接入的集成能力。
??? 2.4?行業適用性
??? 行業適用性主要表現在石化行業裝置對先進控制水平和裝置綜合效益的要求。石化行業生產的大規模和高能耗特點,決定了使用的控制系統必需要具備此方面的能力。通過實施先進控制,可達到增強裝置運行穩定性和安全性、提高產品質量和收率、增加裝置處理量、降低運行成本的作用,同時帶來顯著經濟效益。另一方面,如何使公用工程裝置能源合理分配,達到燃料,蒸汽和電力優化分配,則是公用工程控制的目的。這些都要求控制系統必須面對和考慮。國內控制系統制造企業經過十幾年的發展,已經逐步掌握了一些石化行業對于控制系統的應用需求,并逐步在所提供的自動化控制系統產品中豐富了相應的功能。比如浙江中控自主開發的APC-Suite先進控制軟件包,已成功應用于鎮海煉化、揚子石化、儀征化纖等中石化企業,取得了很好的效果。
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