石油化工行业DCS系统应用研究

[关键词]DCS控制系统；石油化工；应用

1.引言

DCS系统目前已经得到了广泛的应用，特别是在石油化工领域也具有相当广泛的应用，目前DCS系统在该领域的应用研究，仍然受到比较广泛的关注。王心玉[1]对DCS系统在石油化工领域的应用情况进行了分析，着重分析了DCS系统在石油化工企业应用中的时效性和监督功能，对DCS系统的具体应用案例进行了细致的研究。刘珊等[2]对石油化工行业中DCS系统的应用现状进行了分析，对DCS系统的发展趋势进行了展望。张瑞[3]同样对石油化工企业中DCS系统的应用现状进行了研究，提出了将中央控制室和现场机柜分开进行布置的方案。于耀宗[4]对DCS系统在采油平台外输泵数据采集系统中应用进行了分析，对数据采集程序的实施过程及应用效果进行了总结。牛泽亭[5]对DCS系统在石油化工企业中的应用优势进行了研究。张志华[6]对应用于海洋石油开发中的新型DCS系统的构建过程进行了说明，并对具体的应用情况进行了介绍。王立尚[7]对横河DCS系统在破乳剂生产工艺过程中的具体应用流程进行说明。史书臣[8]对国产化DCS应用系统ECS-700在海洋石油平台上的应用进行了研究。目前DCS控制系统在石油化工领域已经有比较广泛的研究基础，本文将在此基础上进行深入研究，分析DCS控制系统在石油化工领域的应用案例，并对DCS控制系统在石油化工领域应用的存在问题进行了探讨，研究内容对于促进DCS系统在石油化工行业中应用具有一定的借鉴意义。

2.DCS系统概述

总的来讲，DCS系统作为第四代工业化控制系统，集成了通讯技术、控制技术、计算机技术及CRT技术，是一种级四种先进技术于一体的产品，DCS系统的应用，能够实现对企业整个生产工艺过程的集中监视目的，同时可以满足用户进行完成生产工艺流程中的操作及管理的一些工作。一般来讲，DCS系统的主要由操作员站、过程控制网络、工程师站及现场控制站等组成部分构成，操作员站完成人机交互功能，过程控制网络能够实现操作员站、工程师站及现场控制站的相关对接工作，可以完成指令信息的传递与输送工作，一般过程控制网络都会采用冗余设计，保证信息传递过程中安全性及高效性。

3.DCS系统在石油化工行业中的应用优势

3.1拓展灵活性

一般而言，由于DCS系统采用模块化的结构模式，能够提供丰富功能的模块，从而满足在DCS系统进行简单、复杂组态工作的目的。同时，DCS控制系统能够进行及时调整从而满足生产工艺调整的需求，只需要对DCS控制逻辑进行相关修改，不需要对相关硬件进行调整，即可满足生产工艺的要求，在DCS控制系统上进行相关控制逻辑的调整，具有非常大的灵活性。

3.2安全可靠性

DCS控制系统在石油化工行业的应用过程中，控制采用的是集中监视且分散控制原则，因而在DCS控制系统中故障影响面积会变得非常小，一般在DCS控制系统的设计过程中，会考虑相关联锁保护功能、冗余设计、故障自诊断系统及故障人工控制等功能，从而满足DCS控制发生相关故障或故障预警时，能够及时进行相关修复或者维护工作，进而保证DCS控制系统的安全可靠性。

4.DCS系统在石油化工行业中的应用案例

4.1国产化DCS系统海洋石油平台中的应用

国产DCS系统起步于上个世纪70年代左右，在发展了20多年后形成了几个具有代表性的DCS公司，国产化DCS系统主要依据其超高的性价比优势挤占市场份额。以国产化DCS系统ECS-700在海洋石油平台中的应用为例[9]，该系统在应用过程中具有较高的可靠性、稳定性、安全性、易维护性、易拓展性等方面的优势，基于ECS-700DCS控制系统的海洋石油平台的PCS，卡件的设计过程中采用冗余配置的要求，很大程度上提高了PCS控制的可靠性，一般而言采用冗余设计的卡件设备主要包括主控器、通信卡、电源卡及其他卡件等。在平台设计过程中的硬件选型过程中主要包括控制器、I/O模件、AI/AO模件、DI/DO模件、通信模件、工程师站及操作员站及系统网络交换机等方面的内容，其操作站软件及辅助部件如表1、表2所示。ECS-700控制系统在海洋石油平台中的应用实例表明，该系统的硬件具有良好的防腐性能，能够很好地控制系统的相关元件进行无故障的运行，保证整个系统与第三方之间的通讯稳定，并且在使用过程中非常灵活、易操作。国产化DCS控制系统ECS-700在海洋石油平台中的应用打破了对国外DCS控制系统的长期依赖，很大程度上降低了系统的维护费用，对于企业来说具有非常良好的经济效益和社会效益。

4.2DCS系统在化工领域的应用

CS3000是一种先进的控制系统，广泛应用于石油化工领域。随着近些年来全社会对于环保舍业的高度重视，在此大背景下，生产出高质量的清洁油品成为目前国内外在石油化工行业的重点课题之一，其中生产环节中采用加氢技术成为生产高清洁油品的一项主要途径[10]，成为保护环境，减少资源浪费的一项重要手段。加氢技术存在动态过程较为繁琐、影响因素较为复杂等限制因素，因此在加氢技术过程中，必须严格控制每一个生产环节，才能保证生产出高质量的清洁油品。CS3000控制系统可用于加氢技术的生产流程之中，在数据采集系统、顺序控制系统及模拟量控制系统等的共同作用下，保证了加氢工艺生产流程可靠、安全。在加氢工艺流程的应用过程中，CS3000控制系统的主要功能包括基础数据监控、系统屏蔽及进行动态仿真测试等内容。该控制系统在应用的可靠性、通讯的稳定性具有显著优势。在系统的应用过程中主要包括对原料油的缓冲罐的压力进行分程控制、对反应加热炉的触控温度进行串级控制、对冷高压分离罐液位进行调节和联锁控制及对酸性水罐的液位进行控制等内容。CS3000控制系统在加氢生产工艺中的应用显示，能够充分发挥CS3000控制系统配置灵活、运行安全可靠、控制精确及编程方便等方面的优势，工艺系统运行的自动化程度可以达到预期的效果，保证了系统运行的安全性和可靠性，并在节能减排方面具有重要意义。

5.DCS系统在石油化工行业应用中存在的问题

5.1DCS控制系统的技术革新落后

随着石油化工行业的不断发展，企业为了兼顾经济效益和社会效益，越来越关注生产效率的问题，而随着石油化工行业的不断发展，DCS控制系统存在更新缓慢、技术落后的问题，这些因素严重制约着石油化工企业的生产效率，影响着企业的经济效益。

5.2DCS操作人员技术水平差、设备落后

DCS系统在石油化工行业应用中存在操作人员技术水平差、DCS设备落后等问题，一方面操作人员不主动学习、不善于探索和研究，在DCS控制系统出现一些问题后，无法第一时间进行判断和解决。此外DCS控制系统的设备落后问题也是制约企业生产效率的一个重要问题。

6.结语

本文基于当前DCS控制系统在石油化工领域已有比较广泛的研究，对石油化工行业中DCS系统的应用进行深入研究。对DCS控制系统进行了综述，对DCS控制系统在石油化工行业中的应用优势进行了分析，对DCS系统在石油化工行业中的应用案例进行了研究，探讨了DCS系统在石油化工行业应用中存在的问题，对于促进DCS系统更好地应用于石油化工行业中具有一定的借鉴意义。

【参考文献】

[1]王心玉.关于石油化工中DCS系统的应用分析[J].电子测试，2018(14)：86-87.

[2]刘珊，何静，张莉.石油化工企业中DCS的应用分析[J].石化技术，2017，24(07)：63.

[3]张瑞.石油化工企业中DCS的应用分析[J].数字技术与应用，2013(04)：142.

[4]于耀宗.DCS在外输泵数据采集中的应用[J].石油化工自动化，2019，55(05)：89-90.

[5]牛泽亭.DCS控制系统在石油化工企业中的应用优势[J].科技经济导刊，2017(12)：7.

[6]张志华.海洋石油开发中新型DCS系统建构及应用分析[J].中国设备工程，2020(08)：225-226.

[7]王立尚.横河DCS控制系统站间通讯技术在破乳剂生产过程中的应用[J].天津化工，2020，34(01)：47-50.

[8]史书臣.国产化DCS在海洋石油平台上的应用[J].石油化工自动化，2019，55(05)：42-46.

[9]姜春起，刘阳，许海东.国产化DCS系统在海洋石油162平台首次应用[J].资源节约与环保，2019(02)：130-132.

[10]李少波，宋兵兵.基于DCS的甲醇精馏控制方案的分析与实现[J].化工管理，2019(11)：167-169.

作者：张建华 单位：新疆油田公司百口泉采油厂