DCS系统在天然气处理装置中的优化设计

来源:用户上传      作者:

　　摘要：针对天然气的应用是非常重要的一项工序，其处理装置控制系统的稳定性及安全性直接关系到天然气处理工艺的最终效果。传统的天然气处理装置控制系统存在着许多缺陷，如功能不够全面、组态受到较多限制等，而集散控制系统的出现则为解决该类问题提供了新的思路。本文简单分析了某天然气处理装置控制系统应用，为从事该行业的人员提供一定的参考与借鉴。
　　关键词：分散控制系统：天然气处理装置
　　天然气处理是指天然气通过过滤、脱烃、脱硫、脱碳、脱水等工艺，得到符合管输标准的商品气，涉及有高温高压、易燃易爆的有毒介质等工艺过程。由于设计上可能存在不足和缺陷，若装置建成投运将会导致在装置中存在各种潜在的安全隐患。新型的集散控制系统应用于天然气处理装置中，不仅能够解决传统系统中出现的各种问题，还能够保障系统安全、稳定的运行，提高系统可靠性，对天然气处理质量有着极为重要的意义，因此对该类系统的分析与研究是十分有必要的。
　　1系统现状
　　某油田天然气处理装置自控系统采用RS3-DCS，该系统实现对整个装置生产过程的监控和保护，包括过程控制（PCS）、紧急关断控制（ESD）、火气探测（F&G）和消防控制。①控制卡运行负荷重，容易出错。随着工艺的不断改造以及控制规模的增大使控制卡运行负荷加重。其闲空时间百分比现已降低到5% - 8%，这时控制卡中的程序及数据内容备份时出错，当冗余控制卡切换时会使数据丢失，从而造成生产运行不平稳，并给安全带来严重的不利影响;②无法离线组态及组态受限制。该系统无法进行离线组态并进行逻辑测试。控制卡之间变量引用连接有着严格的控制，每块控制卡的卡间连接为80条，这为组态中的变量引用带来不方便，使组态受到较大的限制;③功能不完善，无法满足现场生产需要。ROS操作站现通过NetDDE功能进行DCS数据上传。无Web数据发布功能，无法适应“管控一体化”的发展趋势。天然气孔板流量计只能采用人工计算流出系数及普通温压补偿公式，不能实时反映正确的标况流量，将影响天然气流量的测量精度。
　　2某天然气处理装置概述
　　某天然气地面工程系统，下设第一处理厂和第二处理厂，处理的天然气主要来源于西集气干线、东集气干线等。尽管该系统的工艺流程不很复杂，但要求装置长期连续运行。一旦发生大型事故，其政治经济影响涉及面宽、影响范围广、损失严重。现以第一处理厂的TEG吸收塔为例。第一处理厂DCS采用了Honevwell公司的PKS系统，ESD系统采用了该公司的FSC系统，FSC系统具备的功能可满足AK6级及SIL3级要求。受控工艺介质为油水混合物，从9.5MPa操作压力下通过LVOI调节阀限流降至0.6MPa，然后进入TEG加热再生的低压系统，工艺介质压降达8.9MPa。从工艺操作安全方面考虑，不允许9.5MPa 工艺介质失控泄人设计压力为1.6MPa的低压系统，否则会造成低压系统的设备或管线严重超压发生爆裂，引发严重的安全事故。因此TEG吸收塔的低低液位成为一个重要的控制参数，需要加强其控制系统的安全性。
　　3升级方案
　　遵循的主导思想：利用新技术、新设备，结合实际，充分利用现有设备减少投资，尽量降低对生产的影响，努力实现自控系统安全可靠、功能强大、经济实用，为“管控一体化”的生产管理模式打下坚实的物质技术基础。①采用DeltaV冗余控制器及冗余RS31/0接口模块来代替RS3系统的ControlFile控制器，以充分利用DeltaV的先进性及可靠性;②充分保留原RS31/0模块，不能保留的可用DeltaVI/O模块进行替代。这样可以节省投资，减少工作量，并可降低对生产的影响程度。
　　4新型系统构成
　　①工作站：工作站一般配置了三台操作员站，三台操作员站中还包括了一台工程师站，将其作为一般的操作站配置的网络服务器的作用在于对系统进行有效的管理、组态、对运行过程进行监督，还可以将工厂管理的网络数据与控制系统进行信息通信，并在Web技术的支持下进行远程浏览;②控制站：控制站由高性能的冗余MD控制器、冗余DeltaVforRS31/0接口模块、DeltaVI/O卡件以及原来的RS31/0模块所组成。MD控制器提供现场设备与控制网络中其他节点之间的通讯和控制。DeltaV系统创建的控制策略和系统组态也可以在这个功能更强的控制器中使用。功能强大的MD控制器通过底板与10卡件连接;③RS31/O接口模块：采用RS31/O接口模块可把RS3系统的ControlFile控制器升级到DeltaV系统的MD控制器。RS31/O接口模块与ConLrolFile的串行通讯协议兼容。
　　5结语
　　综上所述，目前该系统运行平稳，安全可靠，通过对该系统的升级，解决了原系统中存在的问题，发挥DeltaV系统的优势，提高了天然气处理装置控制系统的安全性、可靠性、实用性以及先进性，并提高自动化运用水平。今后还可以充分发挥PlantWeb的功能及性能，扩展工艺参数的应用范围并融人生产管理信息系统中，实现“管控一体化”。
　　参考文献：
　　[1]高丽君，油品罐區的数据采集[J].石油化工自动化，2007，43（6）：78-79.
　　[2]陆德民，张振基，黄步余，石油化工自动控制设计手册3版[M].北京：化学工业出版社，2000.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14910786.htm