1.前言
胜利油田河口采油厂渤三站10*104m3/dLPG处理装置采用和利时的MACS控制系统。目前系统投产一年半,运行状况良好,系统稳定。
处理装置原则流程如下:对进站的天然气,采用两级压缩进行处理,于级间采用分子筛脱水,利用两级氨冷,逐步分离天然气中的重组分,回收液化气和轻油,产品是液化气、轻油和干气。面对竞争日益激烈的世界石油天然气市场,那些旧的,落后的,烦琐的人工操作方式已不能满足发展的要求,从长远的角度来看,要降低生产成本,获得最大化收益,要持续发展,全面改善油气集输的管理水平,就必须采用先进的自动化控制方案。为此,采用北京和利时的MACS控制系统。该MACS系统能够对所有关键参数进行实时显示,预设上下限报警,并通过信号远传来自动控制相应调节阀的开度,使整个生产过程始终保持在最优状态之下,能够大大提高生产效率,降低事故的隐患,有效的节约人力,提高产量。
系统的构成,功能特点
2.1系统概况
本项目控制系统组成:网络、服务器、工程师站、操作员站,网络分为管理网络、系统网络、控制网络三个层次。系统硬件包括2个主控器(冗余配置)、3个I/O机柜、1个安全栅机柜、2个服务器机柜、2个操作员站、1个工程师站,1台打印机。整个网络分为三层,管理网络(MNET)实现工程师站、操作员站与服务器的互联,系统网络(SNET)实现现场制站与操作员站的互联,控制网络(CNET)实现现场控制站与过程I/O站的通讯。系统网络为双层结构,当一条网络出现问题时不会影响到系统的正常运行,提高了系统网络的稳定性;现场控制站--主控单元由双CPU组成,互为冗余,当其中一个出现故障时,自动切换到另一个,保证控制的可靠性、数据传输的连续性。通过服务器将数据发布到MIS网上,将数据孤岛变为数据共享。系统结构简图如下:
2.3I/O统计
本装置共有22个调节回路,均为单参数调节(一个为分程控制)。其中:温度调节回路4个,压力调节回路4个,流量调节回路2个,液位调节回路12个。
2.3.1、信号点统计
2.3.2、模块数量
系统软件组态、实现的功能
3.1软件组态
LPG整个控制组态在工程师站进行,包括控制方案生成系统(ConMaker)组态和人机界面系统(FacViewExplorer)组态。
控制方案生成系统组态包括:主控器配置、I/O设备组态、数据库组态、算法组态等。
人机界面系统组态包括:报表组态、报警组态、图形组态。
报表组态:系统根据运行的要求进行报表组态,有工艺参数日报表、工艺参数月报表、工艺参数年报表、数据报警记录报表、操作日志报表等
报警组态:根据系统要求和操作条件,设定硬件报警和工况数据报警。
图形组态:按照LPG工艺流程图绘制图形,然后进行数据动态连接,连接的动态点必须是数据库内定义的点。本系统的画面有:3个工艺流程主画面、16个工艺流程分画面、可燃气体报警监控画面、调节阀操作画面以及其他系统辅助画面。
3.2关键控制方案的实现
3.2.1进站、外输压力的ESD控制
在仪表检修、设备更换、流程更改或者其他不可避免的情况,为了保证不造成整个LPG装置憋压,在进站和外输管线处分别增加DN300的切断阀,二者和压力、手动报警条件连锁,构成ESD控制。正常情况下,进站切断阀打开,外输切断阀关闭,一旦报警或者其他要求,进站切断阀关闭,外输切断阀打开,保证站内设备和人员的安全。
3.2.2原料气压缩机的控制
本装置三台原料气压缩机,根据厂家要求,组态如下控制:一级进气、二级排压、润滑油压力、排气温度、轴承温度等,弹出报警画面,显示超限参数,同时声音提示操作工处理现场；如果出现极限条件,需要停机,则由程序运算,输出开关量信号到电气控制室,停止压缩机,避免事故的发生。控制算法如下:
3.2.3膨胀机的控制
天然气透平膨胀机是天然气分离设备中关键配套部机之一,本项目选用四川空分生产的透平膨胀机,按照工艺要求和厂家提供的技术要求,在进口和出口加装切断阀,根据算法控制切断阀的动作,防止喘振的出现。控制算法如下:
3.2.4回流泵压力的分程控制
传统的分程控制只给出一个AO点,在DCS中与单回路的设计是一样的,只能靠两个分程调节阀的阀门定位器来实现现场的控制,显然没有发挥DCS的技术优势。如图所示。
对传统的分程控制改进如下:将分程任务改为由两个AO点完成。比用现场分程精度高、易实现。可以在特殊情况下对各调节阀进行手动调节,而且可以保证无扰动恢复。一个调节阀手动调节时,另一个仍可处于自动控制状态,因此该方案实际上对传统的分程控制进行了功能扩充,大大增加了操作的灵活性。
本装置回流泵出口压力采用改进的分程控制,能有效的保证回流泵的运行,控制系统压力平稳,能够起到提高产量的目的。
3.3实现功能
3.3.1可靠的控制策略
互为备用。主控器冗余、操作站冗余、服务器冗余。当一条链路出现故障时不会影响数据的采集和控制,有力的保证了生产。
3.3.2丰富的画面显示功能
在操作站显示的画面有系统画面、3个工艺流程主画面、16个工艺流程分画面、可燃气体报警监控画面、调节阀操作画面、I/O设备操作画面、数据历史趋势图、调用菜单画面、报警画面、报表画面、ESD操作画面。操作人员通过调用这些画面可以全面地了解全LPG装置的运行情况,并且能方便地对设备操作和控制。
3.3.3故障诊断与报警处理功能
在系统画面上列出了I/O设备的上电情况、通讯状态、故障状态；在各流程的操作画面中都列出了各参数报警条件,记录报警发生时的有关信息,如:报警的当前值、故障标签名称、报警信息、故障报警时间、确认报警时间等,并对报警信息进行管理。
3.3.4报表功能
本系统设计了多种报表:工艺参数日报表、工艺参数月报表、工艺参数年报表、数据报警记录报表、操作日志报表等,可以按照要求打印相应的报表。还设计了时间触发机制,能够按照要求的时间随时打印。
3.3.5数据的网络发布功能
数据可以在网络上发布,在其他岗位可以浏览数据。操作人员可在主控室对生产过程进行监控；公司经理、厂长、工程师坐在办公室甚至在家里也可以监控整个系统的运行情况。
4.结束语
该LPG处理装置的MACS系统自投运以来,运行稳定可靠,人机界面美观实用,操作直观方便。对运行过程中出现的故障,MACS系统能够及时、准确、可靠的进行报警,并且能够按照预定的程序投入保护。从总体上看,系统运行正常稳定,各项技术指标达到设计要求,收到了良好的效果,取得用户的好评,为信息管理系统提供了实时数据,使整个系统的运转效率和管理水平跨上了一个新的台阶。
