石油化工自動化,2010,3:70過程控制實(shí)施技術(shù)AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY也程翻排控劑TPS升級改造及應(yīng)用江偉平,夏勇,楊艷董軍彥,李俊杰,郝小云(中國石油天然氣集團(tuán)公司長慶油田分公司第一采氣廠,陜西靖邊718500)摘要:介紹了長慶油田第一凈化廠TPS的升級擴(kuò)容及改造,包括TPS軟件和硬件的升級、控制框和卡件的擴(kuò)容、控制策略、網(wǎng)絡(luò)布線供電系統(tǒng)的改進(jìn)等,結(jié)果表明,升級擴(kuò)容后TPS容量增大,不但增加了隱患治理所需的監(jiān)控點(diǎn),而且系統(tǒng)30%的余量為今后該廠各類技改提供了充足的容量。升級改造后系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性大大增強(qiáng),安全性顯著提高,有利于長遠(yuǎn)平穩(wěn)關(guān)鍵詞:通信電源系統(tǒng);升級;擴(kuò)容;控制中圖分類號:TP273文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號:1007-7324(2010)03-0070-041原系統(tǒng)存在的問題c)可以支持現(xiàn)場總線設(shè)備。長慶油田第一凈化廠TPS于1997年投入使d)增加了操作員環(huán)境,增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。用,隨著該廠規(guī)模不斷擴(kuò)大,TPS的運(yùn)行負(fù)荷也不e)支持 Native Windows自啟動功能,使開機(jī)斷增大,系統(tǒng)控制過于集中,中控室儀表接線混亂,和重啟操作簡單化系統(tǒng)UPS供電不可靠,原有的控制方案已不能滿f)選用的最新平臺配置較高,CPU的性能有足現(xiàn)狀。2001年3月升級后已連續(xù)運(yùn)行至2007很大提高,死機(jī)的頻率大大降低,刻錄光驅(qū)可對系年8月。7臺GUS平臺流程圖調(diào)用速度較慢,無統(tǒng)備份。法滿足工藝操作要求。系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新速度緩慢,系2.2系統(tǒng)擴(kuò)容統(tǒng)大部分主機(jī)光驅(qū)和鍵盤已損壞,主機(jī)老化嚴(yán)重,原設(shè)計(jì)有3對HPM,為了提高控制系統(tǒng)的安使用性能下降,在操作中頻繁死機(jī),給操作和維護(hù)全性和保證凈化裝置的獨(dú)立運(yùn)行,增加了2對帶來不便。因此進(jìn)行TPS升級,對現(xiàn)有的中央控HPM控制器并對輸人輸出點(diǎn)和控制回路進(jìn)行重制室進(jìn)行改造、GUS操作站硬件升級更新。在原新配置:HPMo3/04,HPM05/06,HPM7/08,系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加2套HPM冗余控制器和4臺端HPM9/10,HPM11/12子柜,并入原有的TPS運(yùn)行網(wǎng)絡(luò),優(yōu)化控制策略、TPS系統(tǒng)需增加131臺儀表共計(jì)163個(gè)不同分散控制、增加部分卡件,保證各控制器有一定數(shù)類型的硬點(diǎn),根據(jù)要求在原系統(tǒng)的IO配置基礎(chǔ)量的備用卡件和備用通道,對端子柜至控制柜的上增加32套相應(yīng)類型的輸入輸出處理器和FTAFTA接線根據(jù)控制器的分配規(guī)律重新規(guī)范接線,設(shè)備,合理分配至相應(yīng)的HPM中對系統(tǒng)軟件升級、UPS供電方式進(jìn)行改進(jìn),提高系根據(jù)獨(dú)立分散的要求將原有的1臺非標(biāo)端子統(tǒng)運(yùn)行可靠性。柜改為4臺全新的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場接線端子柜,與4臺控2系統(tǒng)升級擴(kuò)容制柜信號一一對應(yīng),端子柜到控制柜的二次儀表接2.1系統(tǒng)升級線重新規(guī)范,統(tǒng)一標(biāo)識,全新接線將原有的7臺GUS操作站的軟件自原原系統(tǒng)1號中央控制室配置5臺GUS操作站W(wǎng)inNt平臺R130升級至win2000平臺上的分別用于5套裝置區(qū)的操作,其中GUS4操作站兼R350,TPN軟件由R620升級到R670。用目前較工程師站用于TPS數(shù)據(jù)向自控中心傳輸。在日常先進(jìn)的GU平臺來替代現(xiàn)有的GUS平臺。系統(tǒng)生產(chǎn)中,當(dāng)5套裝置同時(shí)運(yùn)行時(shí),操作人員通過升級后具有如下優(yōu)勢:GUS操作站時(shí)刻監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài),隨時(shí)調(diào)整工a)NCF在線修改功能提高,可以方便地優(yōu)化中國煤化工配置,維護(hù)系統(tǒng)和修復(fù)系統(tǒng)故障。CNMHGb)系統(tǒng)診斷功能增強(qiáng),可以更加細(xì)致地檢測y7y一),男,200z畢業(yè)于華東石油大學(xué)系統(tǒng)存在的潛在問題,防患于未然,歷史記錄容量熱能與動力工程專業(yè),一直從事天然氣凈化及其輔助工藝生產(chǎn)及提高。研究,現(xiàn)任長慶油田第一凈化廠副廠長第3期江偉平等.TPS升級改造及應(yīng)用藝參數(shù),這給自控維護(hù)人員和儀表維護(hù)人員的日常擴(kuò)容后增加1臺全新的工程師站,用于自控系維護(hù)造成不便。由于GUS站配置較低,響應(yīng)速度統(tǒng)維護(hù)、儀表調(diào)校等非生產(chǎn)工藝性操作。在現(xiàn)有的慢,且經(jīng)過多年連續(xù)運(yùn)行各方面性能下降,尤其是LCN網(wǎng)絡(luò)上添加1臺APP節(jié)點(diǎn),用APP站替代工程師站GUS要同時(shí)完成多種任務(wù),在生產(chǎn)運(yùn)GUS4站的數(shù)據(jù)傳輸,通過APP軟件包對LCN網(wǎng)行中,經(jīng)常發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象,從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)現(xiàn)有的TPS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫開展組態(tài)編程,實(shí)現(xiàn)對過程出現(xiàn)故障,并直接影響到中控人員的操作,而且實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的讀寫和遠(yuǎn)傳,傳輸速度和穩(wěn)定性將進(jìn)GUS站死機(jī)后啟動時(shí)間有時(shí)較長,有時(shí)多次重啟步加強(qiáng),同時(shí)GUS站作為專用操作員站也會穩(wěn)定才能恢復(fù)正常狀態(tài),非常不利于生產(chǎn)安全運(yùn)行。可靠工作。系統(tǒng)擴(kuò)容后的硬件配置如圖1所示。GPP凈化)單元MCDS集配氣)單元APP GUS6黑愿HPM07/08HPM/12HPM09/10HPM05/06HPM03/04端子柜端子柜Field Device圖1TPS系統(tǒng)擴(kuò)容后硬件配置2.3優(yōu)化控制策略造成影響2.3.1原系統(tǒng)的缺點(diǎn)c)自用配氣站所有監(jiān)控點(diǎn)在TPS上不符合a)控制器控制集中。原系統(tǒng)主要包括3套冗生產(chǎn)實(shí)際需要。該廠生產(chǎn)三車間主要承擔(dān)著全廠余的HPM控制器:HPM3/04控制公用系統(tǒng)、供熱供水和自用氣系統(tǒng)的正常生產(chǎn)運(yùn)行,自20031~3號凈化裝置;HPM5/06控制4~5號凈化裝年增加 Deltav系統(tǒng)后,自動化程度進(jìn)一步提高置;HPM7/08控制集配氣裝置。這種控制方式過但自用配氣站所有監(jiān)控點(diǎn)在TPS的HPM07/08于集中,如果HPM03/04出現(xiàn)故障將造成1~3號控制器中運(yùn)行,日常的監(jiān)控和中控操作由生產(chǎn)四車凈化裝置及公用單元停車甚至全廠性的停車。在間的集配氣中控崗位進(jìn)行,現(xiàn)場操作巡檢等由生產(chǎn)軟件方面,CL程序用來實(shí)現(xiàn)裝置區(qū)天然氣計(jì)量及三車間完成,這種模式不利于安全生產(chǎn),將自用配集配氣區(qū)的外貿(mào)計(jì)量,其重要性顯而易見。原系統(tǒng)氣站所有監(jiān)控點(diǎn)移至 Deltav系統(tǒng),由生產(chǎn)三車間的CL程序控制相對集中,一旦某個(gè)控制器出現(xiàn)故全面負(fù)責(zé)自用配氣站的運(yùn)行,會更有利于生產(chǎn)管理障,將對全廠的計(jì)量造成影響和安全運(yùn)行。b)端子柜接線混亂。由于該廠逐年技改,系d)聯(lián)鎖程序有待優(yōu)化。由于現(xiàn)有的聯(lián)鎖程序統(tǒng)需要增加不同類型的點(diǎn),而系統(tǒng)的NCF組態(tài)一是通過運(yùn)行流程圖編寫的腳本程序?qū)崿F(xiàn)的,如果該旦完成,修改的可能性很低,而且控制柜的容量有流程圖未調(diào)用,聯(lián)鎖程序則不能啟用。當(dāng)1臺限,為滿足生產(chǎn)需要,后期增加的點(diǎn)并不是嚴(yán)格遵G中國煤化工S站的流程圖都循以前的規(guī)律,這給維護(hù)人員和操作人員帶來許多要做CNMHG高。為了方便中不便。例如集配氣單元同一條管線上的幾個(gè)代表控室口HTF,4自控檢修中,將反信號分別在 Deltav和TPS兩個(gè)系統(tǒng)中組態(tài)并顯作用調(diào)節(jié)閥在組態(tài)中統(tǒng)一改為正作用,相應(yīng)地對聯(lián)示,對中控操作極為不利,也給該條管線停車檢修鎖程序也做了修改并將所有修改都進(jìn)行聯(lián)校測石油化工自動化2010年試,但在1號裝置區(qū)倒泵時(shí),仍出現(xiàn)異常,由于停運(yùn)b)優(yōu)化聯(lián)鎖程序。將系統(tǒng)原有的脫硫脫水單MDEA泵時(shí),流量降低而觸動聯(lián)鎖發(fā)生,但脫硫塔元聯(lián)鎖程序由流程圖畫面控制改為邏輯點(diǎn)控制并液位調(diào)節(jié)閥并沒有如期全關(guān),而是開關(guān)不穩(wěn)。經(jīng)檢將2007年新增的MDEA循環(huán)泵聯(lián)鎖、小股貧液聯(lián)查發(fā)現(xiàn)由于GUSA站的一區(qū)脫硫單元流程圖未做鎖、聲光報(bào)警聯(lián)鎖等所有聯(lián)鎖程序都統(tǒng)一采用邏輯修改,而且與另一臺正常操作的GUS站同時(shí)打開點(diǎn)控制。采用邏輯點(diǎn)執(zhí)行聯(lián)鎖程序不受流程圖的而發(fā)生上述情況制約,響應(yīng)速度更加迅速準(zhǔn)確,增加了生產(chǎn)安全性。另外,當(dāng)裝置倒泵或儀表調(diào)校等裝置正常運(yùn)行由于點(diǎn)細(xì)節(jié)中帶有邏輯框圖,即使不熟練的操作員但有可能觸動聯(lián)鎖條件時(shí),需要操作人員關(guān)閉相應(yīng)也能很快掌握聯(lián)鎖的內(nèi)容。操作員可以隨時(shí)調(diào)用的流程圖或者將相關(guān)的PV值改為手動,并輸入邏輯點(diǎn),察看聯(lián)鎖源和目標(biāo)源,當(dāng)聯(lián)鎖發(fā)生時(shí),根據(jù)個(gè)適當(dāng)?shù)姆抡嬷挡拍鼙苊饴?lián)鎖的發(fā)生。對有些操報(bào)警信息迅速找到對應(yīng)的邏輯點(diǎn)并根據(jù)聯(lián)鎖源立作人員來說有時(shí)會漏掉這一個(gè)步驟,甚至導(dǎo)致無法刻采取相應(yīng)的措施,避免事故進(jìn)一步惡化。使裝置正常開車在聯(lián)鎖閥調(diào)校、裝置開車等特殊情況下,即使2.3.2改進(jìn)的控制策略工藝暫時(shí)不需要聯(lián)鎖程序,只要將邏輯點(diǎn)打到旁路針對原系統(tǒng)控制策略中存在的問題,在系統(tǒng)升就能避免聯(lián)鎖程序運(yùn)行,如果長久不用只要打死該級改造過程中做了如下改進(jìn):點(diǎn)即可。a)分散控制,規(guī)范所有點(diǎn)所在的區(qū)域。首先c)系統(tǒng)其他方面的優(yōu)化。對GUS操作站升做好前期的資料準(zhǔn)備,將所有的組態(tài)點(diǎn)、各類程序級安裝時(shí),增加操作員環(huán)境,這樣在用操作員級別等進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)并重新劃分區(qū)域?qū)σ呀?jīng)廢棄不用登錄時(shí), Windows桌面只顯示操作員日常所需的的點(diǎn)(長期處于 Inactive狀態(tài))和需要調(diào)整的點(diǎn)做內(nèi)容即 Native Window和計(jì)算器工具,大大增強(qiáng)好標(biāo)記,經(jīng)過儀表和工藝確認(rèn)后可進(jìn)行刪除和調(diào)了系統(tǒng)的安全性。同時(shí)在GUS站上設(shè)定 Native整,以釋放控制器負(fù)荷和空間;做好系統(tǒng)備份Window自啟動功能,在操作員成功登錄 Windows根據(jù)系統(tǒng)備份資料并結(jié)合整理的相關(guān)資料將系統(tǒng)后,所有程序自動進(jìn)行,簡化了啟動GUS站新的控制策略運(yùn)用至新系統(tǒng)中。新的控制策略見的步驟,并且啟動時(shí)間明顯縮短表1所列。升級時(shí),對照資料,逐一對系統(tǒng)中的組在NCF組態(tài)和HM初始化后不但增加了網(wǎng)態(tài)點(diǎn)進(jìn)行檢査核對,對各類程序進(jìn)行初步測試,保絡(luò)節(jié)點(diǎn),也增大了歷史數(shù)據(jù)庫;在對UCN網(wǎng)絡(luò)組證所有點(diǎn)的信息與原系統(tǒng)一致,程序邏輯正確。升態(tài)時(shí),對HPM全方位規(guī)劃,使之更為合理;對級后嚴(yán)格遵循表1規(guī)律,對新增的點(diǎn)和程序組態(tài)按 HPM BOX點(diǎn)組態(tài)后,不同類型控制點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)一照新的控制策略執(zhí)行步增加。通過組態(tài),進(jìn)一步增強(qiáng)了自定義鍵的功表1升級后控制器控制區(qū)域分配能,增加了操作組,使操作員的日常操作更加方便控制器 HPM HPM HPM HPM HPM快捷。09/1003/0405/0611/1207/0824供電系統(tǒng)改造控制區(qū)域1號2號、3號4號、5號公用集配氣原系統(tǒng)UPS在2003年經(jīng)過改造后由單臺裝置區(qū)裝置區(qū)裝置區(qū)單元單元UPS給系統(tǒng)供電改為雙UPS并聯(lián)給1號中控室自控系統(tǒng)集中供電。新的控制策略分散了控制,大大提高了系統(tǒng)原HPM中采用24VDC電源給部分現(xiàn)場儀的安全性;各控制器的余量在30%左右,不僅提表供電原有的24VDC電源體積大質(zhì)量大安裝高了控制器的空閑容量,也能使系統(tǒng)輕松應(yīng)對凈不規(guī)范,且使用多年內(nèi)部零部件存在老化現(xiàn)象化廠今后的各項(xiàng)技改維護(hù)。對CL程序重新劃分供電系統(tǒng)改造后采用4臺雙冗余UPS供電,后,各區(qū)域的流量計(jì)算和清零獨(dú)立執(zhí)行,相互不由于TPS為冗余控制方式,其中1號中控室的2受影響。根據(jù)2007年10月30日有關(guān)調(diào)整天然臺UPS給一路供電,1號配電室的2臺UPS并聯(lián)氣氣量交接時(shí)間的通知在修改天然氣流量清零給冗程序的過程中,由于程序較為分散,僅先對一個(gè)GU程序進(jìn)行修改調(diào)試成功后再應(yīng)用至所有清零程中控序,避免了較大范圍的影響,尤其是沒有影響到路,這樣改造后大大增加了供電的安全性和可靠外貿(mào)計(jì)量。性。即使1號中控室或2號配電室2臺冗余UPS第3期江偉平等.TPS升級改造及應(yīng)用同時(shí)故障也不會影響到整個(gè)自控系統(tǒng)的正常運(yùn)行,而且為今后的安全聯(lián)鎖增設(shè)、各類技改維護(hù)等提供從而保證了生產(chǎn)安全平穩(wěn)了可靠保證和充足的空間。在日常生產(chǎn)中,由于工原有的24VDC電源由新端子柜集成的冗余藝等方面改造因素,部分調(diào)節(jié)閥采用原有的PID電源替代,新的電源體積小質(zhì)量輕,集成在柜體內(nèi),參數(shù)已無法正常自動調(diào)節(jié),經(jīng)過調(diào)整后,除工藝特大大節(jié)省了空間,方便日后的維護(hù)管理。在對供電殊要求外,98%以上的調(diào)節(jié)閥都處于自動調(diào)節(jié)狀系統(tǒng)改造同時(shí),對電路中存在的各類隱患也逐一排態(tài),大大減小了人員的工作量。在提高生產(chǎn)效率和除,包括更新老化的線路,更換老化的斷路器、電源降低維護(hù)量的同時(shí),將進(jìn)一步完成全廠自控系統(tǒng)的插座等。改造,加強(qiáng)自控系統(tǒng)的管理水平。25網(wǎng)絡(luò)布線改造參考文獻(xiàn)TPS原有的LCN柜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多,主要匯集了]陳世雄,TDC-300的安全性和維護(hù)[門石油化工自動化,TPS網(wǎng)絡(luò)、 DeltaⅤ系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、生產(chǎn)管理網(wǎng)及視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)布線密集,網(wǎng)線標(biāo)示不清,給維護(hù)人員[2]王常力,廖道文集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]北京:清華大學(xué)出版社,1993:18-24排除故障造成一定難度。[3]何衍慶集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].2版北京:化學(xué)工在改造中增加了1臺網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)柜,將各類網(wǎng)業(yè)出版社,2002線、光纜、通信設(shè)備逐一理順后重新標(biāo)示,將TPS[4]王驥成祝云和化工過程控制工程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出的通信布線以外的其他類布線重新布局。LCN柜版社,1991.僅用于與TPS相關(guān)的設(shè)備和布線,進(jìn)一步增強(qiáng)了[5]馬國華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版TPS的獨(dú)立性使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)處于安全狀態(tài)6]張廣明.UPS高可靠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用M].北京:人民3結(jié)束語該廠TPS升級擴(kuò)容改造至今,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,[7王其英何春華,UPS供電系統(tǒng)綜合解決方案[M,北京:電不但新增了各類組態(tài)點(diǎn),滿足了生產(chǎn)工藝的需要子工業(yè)出版社,2005艾默生智能無線技術(shù)幫助Lion石油公司檢查產(chǎn)品儲量2010年5月6日,艾默生過程管理使用已通過IEC-62591無線HART標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的智能無線技術(shù),幫助Lion石油公司有效地檢査產(chǎn)品儲量;防止溢出和避免因釆取補(bǔ)救措施而產(chǎn)生的額外成本;監(jiān)視無線發(fā)射塔的UPS電源及距離阿肯色El Dorado工廠控制室1600英尺(1m=3.28英尺)的安全噴頭。9臺智能無線設(shè)備在安裝、啟動和調(diào)試上比傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)共計(jì)節(jié)省165000美元,并為公司節(jié)省了20000美元的操作成本Lion石油公司將3臺艾默生 Rosemont648溫度變送器連接到安裝在瀝青儲罐、硫氫化鈉儲罐和原油儲罐的雷達(dá)液溫計(jì)上。無線溫度變送器通過測量4~20mA的信號向 DeltaⅤ控制系統(tǒng)發(fā)送液位測量值,為儲罐液位提供冗余信息,防止溢出并對瀝青的貿(mào)易交接進(jìn)行檢查。另外還安裝了2臺無線溫度變送器來測量原油儲罐和污油儲罐的溫度。Lion石油公司在偏遠(yuǎn)地區(qū)的安全噴頭上安裝了3臺 Rosemont702離散開關(guān),當(dāng)安全噴淋啟動時(shí),無線網(wǎng)絡(luò)可向操作人員發(fā)出報(bào)警,以便他們安排救援。因?yàn)闊o線電發(fā)射塔離控制室的距離太遠(yuǎn),所以另一個(gè)無線離散開關(guān)安裝在它的UPS(提供持續(xù)電力)上。又由于所有設(shè)備間的距離都太遠(yuǎn),就額外安裝了2臺 Rosemont無線溫度變送器作為信號轉(zhuǎn)發(fā)器。所有14臺設(shè)備組成一個(gè)自組織現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)并傳送信號到智能無線網(wǎng)關(guān),再由網(wǎng)關(guān)將可靠的數(shù)據(jù)傳送到工廠的 Delta v數(shù)字自動化控制系統(tǒng)。在另一個(gè)廠區(qū),公司安裝了2臺 Rosemont無線溫度變送器來監(jiān)視原油儲罐和污油儲罐。溫度對正確計(jì)算石油的體積起著至關(guān)重要的作用。經(jīng)公司估算,在污油儲罐上安裝無線設(shè)備,每天可節(jié)省150美元操作成本,總的節(jié)省可達(dá)20000美元,現(xiàn)有變送器上的溫度傳感器用來測量液位和溫度,當(dāng)溫中國煤化工個(gè)月后儲罐換料空置時(shí)才能進(jìn)行維修,因?yàn)橛辛藷o線變送器,工廠節(jié)省了操作人員在4數(shù)據(jù)并計(jì)算體積的往返費(fèi)用CNMHG艾默生過程管理公司