關(guān)小會，彭磊

(1.惠生工程(中國)有限公司河南化工設(shè)計院分公司儀表室，河南鄭州450000;2.河南煤業(yè)化工集團有限責任公司，河南鄭州450000)

現(xiàn)代煤化工企業(yè)儀表自動化系統(tǒng)工程設(shè)計

關(guān)小會1，彭磊2

(1.惠生工程(中國)有限公司河南化工設(shè)計院分公司儀表室，河南鄭州450000;2.河南煤業(yè)化工集團有限責任公司，河南鄭州450000)

闡述了煤化工項目儀表和自動控制系統(tǒng)設(shè)計的重點，通過對控制系統(tǒng)的規(guī)劃、儀表信號的選用，控制室的總圖位置及室內(nèi)布置的規(guī)劃等內(nèi)容的介紹，分析了儀表及自控系統(tǒng)的設(shè)計注意事項，論述了在項目設(shè)計中儀表和自控系統(tǒng)設(shè)計方案應(yīng)具前瞻性，儀控系統(tǒng)做整體設(shè)計考慮，為煤化工項目自動化系統(tǒng)的工程設(shè)計提供了思路。

煤化工;控制系統(tǒng);工程設(shè)計方案

0 引言

在煤化工發(fā)展初期階段，煤化工企業(yè)發(fā)展面臨產(chǎn)品市場不明朗、市場需求不確定等因素的影響，產(chǎn)品裝置及裝置能力往往采用分期逐步實施，后期隨著化工產(chǎn)品的市場發(fā)展、產(chǎn)品鏈的延伸，裝置流程工藝再進行改擴建。這就造成了各裝置儀表及控制系統(tǒng)的年代、系列、類型雜亂，制造廠商、硬件結(jié)構(gòu)形式、軟件版本等很難一致，給生產(chǎn)維護、技術(shù)支持、人員培訓、備品備件、管理等方面帶來很多困難。這種傳統(tǒng)的建設(shè)模式導致了各裝置控制系統(tǒng)間的差異，也造成實現(xiàn)全廠控制、統(tǒng)一管理和信息化系統(tǒng)建設(shè)的困難。

近些年，隨著國內(nèi)大型煤化工項目的建設(shè)，全廠控制系統(tǒng)的設(shè)置的應(yīng)做整體、全面的規(guī)劃，以滿足企業(yè)生產(chǎn)管理的需要，且維護便利、技術(shù)支持有力、備品備件種類少。

1 控制系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)

先進的工廠控制和管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)企業(yè)管控一體化，是現(xiàn)代化的化工企業(yè)充分發(fā)揮裝置過程的生產(chǎn)能力，實現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)的重要方式和手段，是工廠實現(xiàn)安全平穩(wěn)、長周期、高效、低耗的生產(chǎn)保證，也為企業(yè)提高競爭力，確保企業(yè)實現(xiàn)盈利目標。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計

控制系統(tǒng)分層次、結(jié)構(gòu)化，所有數(shù)據(jù)和信息資源根據(jù)需要進行處理和加工，分成不同的集合，為不同的用戶和部門提供專門的信息資源調(diào)用和相關(guān)服務(wù)。

根據(jù)化工企業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計目標，在全廠控制系統(tǒng)以DCS為主網(wǎng)，其它系統(tǒng)(包括安全儀表系統(tǒng)(SIS)、聯(lián)合壓縮機組控制系統(tǒng)(ITCC)、各設(shè)備包和隨機配成套PLC、MCC等系統(tǒng))為子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，將所有控制系統(tǒng)過程控制信息形成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息平臺，不僅滿足生產(chǎn)過程控制的需要，且為企業(yè)的信息管理提供完整的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。在編制控制系統(tǒng)規(guī)格書時，應(yīng)明確控制系統(tǒng)應(yīng)盡量采用同一廠商的同一型號產(chǎn)品。

3 中央控制室的布置

近些年隨著環(huán)保衛(wèi)生要求逐步提高，通訊技術(shù)的高度發(fā)展，中央控制室由過去的盡量靠近裝置區(qū)(控制室設(shè)計規(guī)定HG/T20508－2000中第2.1.6)布置，逐步發(fā)展到遠離裝置區(qū)布置，或布置在廠前區(qū)?？刂剖宜诮ㄖ诠δ苌弦矎倪^去的單一功能的控制室，規(guī)劃成包括全廠生產(chǎn)控制調(diào)度中心、中心化驗室、生產(chǎn)人員辦公室等功能的綜合建筑物。

4 機柜室的設(shè)置

根據(jù)裝置單元距離控制室的遠近、裝置現(xiàn)場情況確定是否設(shè)置現(xiàn)場機柜室，現(xiàn)場機柜室的設(shè)置解決了中央控制室進線電纜多，電纜敷設(shè)工程量大，儀表信號長距離敷設(shè)受干擾等問題，進中央控制室只需敷設(shè)通訊光纜。

現(xiàn)場機柜室在設(shè)計時應(yīng)考慮裝置區(qū)應(yīng)有足夠的布置空間，距離裝置區(qū)應(yīng)滿足防火間距要求;布置在易燃易爆危險區(qū)時，機柜室還應(yīng)采取隔爆結(jié)構(gòu)、正壓通風等措施，進機柜室電纜封堵要求等方面問題。

5 控制系統(tǒng)信號制方案

儀表信號的發(fā)展經(jīng)歷了氣動信號，0～10 V電壓信號，發(fā)展到儀表標準4～20 mA信號，隨著智能儀表技術(shù)的發(fā)展，在4～20 mA信號上疊加HART通訊成為控制系統(tǒng)信號應(yīng)用趨勢，這種信號兼有標準4～20 mA信號的優(yōu)點，又兼具現(xiàn)場總線信號可以傳輸儀表設(shè)備非過程信息的優(yōu)點。但現(xiàn)場總線技術(shù)由于可選儀表種類較少，信號安全性、可靠性不高，設(shè)備投資較大等原因，目前還沒有得到廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)代大型煤化工企業(yè)多采用在4～20 mA信號上疊加HART通訊做為控制系統(tǒng)儀表信號的模式，HART通訊將儀表的設(shè)備管理信息進行采集，在技術(shù)先進的智能設(shè)備管理系統(tǒng)(AMS)上進行儀表設(shè)備的遠程診斷、設(shè)備硬件運行狀況監(jiān)測等方面的管理，為企業(yè)遠程管理、開展預防性檢修成為可能，也便于設(shè)備故障的遠程診斷。

6 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)

生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)可布置在中央控制室，調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫整合了生產(chǎn)過程控制數(shù)據(jù)和全廠攝像監(jiān)控數(shù)據(jù)，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集矩陣和顯示兩部分，生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)采用數(shù)字圖像矩陣，攝像監(jiān)控系統(tǒng)采用視頻矩陣，采用壁掛式大屏幕和22"液晶顯示器，大屏幕布置于控制室墻面，大屏幕組合既可以做為任一臺操作站顯示器，也可用于現(xiàn)場攝像頭信號的顯示。大屏幕組合顯示系統(tǒng)為中央控制室集中顯示、生產(chǎn)運行監(jiān)測、管理和生產(chǎn)調(diào)度指揮提供了新型有效的工具。

7 安全儀表系統(tǒng)(SIS)

根據(jù)安全儀表系統(tǒng)所分等級，一般通過對所有事件發(fā)生的可能性與后果的嚴重程度及其他安全措施的有效性進行定性的評估，從而確定適當?shù)陌踩鹊燃墶Ｔ瓌t上傳感器、最終執(zhí)行元件、系統(tǒng)軟硬件等做獨立或冗余設(shè)置，安全儀表系統(tǒng)控制器三重化冗余(TMR)或四重化冗余設(shè)置，系統(tǒng)與DCS或別的系統(tǒng)采用單向通訊模式，將SIS過程數(shù)據(jù)通訊上傳其它系統(tǒng)，進行報警、顯示等。SIS緊急停車信號按鈕等，布置在控制室輔助操作臺，如果SIS設(shè)置就地機柜室(安裝SIS控制柜)，在控制室需要設(shè)置SIS遠程I/O柜，將輔助操作臺所有操作信號硬接線至遠程I/O柜，遠程I/O柜通過冗余路徑的光纖與就地機柜室內(nèi)控制站通訊。

8 中央控制室的布置

中央控制室做為全廠生產(chǎn)指揮調(diào)度、生產(chǎn)操作的核心區(qū)域，生產(chǎn)人員較集中，中央控制室集中了多種系統(tǒng)類型，布置于中央控制室的系統(tǒng)可能由不同的設(shè)計單位來完成，這些都有可能造成控制室的布置不統(tǒng)一，影響控制室的整體布置效果。

在中央控制室設(shè)計時對各種系統(tǒng)操作臺、機柜應(yīng)統(tǒng)一配置、外形、尺寸、顏色完全一致，采用統(tǒng)一尺寸的液晶顯示器做為操作終端，系統(tǒng)打印機可采用網(wǎng)絡(luò)打印機集中配置，以節(jié)約打印資源，消除噪音污染。

中央控制室操作臺采用弧形布置，不僅可充分利用控制室方形空間，且符合流線型的美學理念，地面鋪設(shè)大規(guī)格的防滑耐磨地板磚，使控制室清潔、耐用和美觀。

9 結(jié)束語

在大型煤化工項目的儀表設(shè)計中，將儀表系統(tǒng)做為一個整體進行規(guī)劃和設(shè)計。

在項目總體設(shè)計階段，與業(yè)主充分溝通，對企業(yè)的全廠信息管理和控制要求進行充分的分析研究，制定出有符合企業(yè)生產(chǎn)管理和未來發(fā)展需要的的控制和信息管理系統(tǒng)方案，為項目后續(xù)設(shè)計創(chuàng)造條件。

［1］陸德民，張振基，黃步宇.石油化工自動控制設(shè)計手冊［M］.第3版.北京:化學工業(yè)出版社，2000.

［2］賀永德.現(xiàn)代煤化工手冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社化學與應(yīng)用化學出版中心，2003.

［3］葉向東，馮欣.現(xiàn)代化煉油廠自動化系統(tǒng)工程設(shè)計［J］.石油化工自動化，2010(4):1－8.

［4］葉向東.煉油廠自動控制系統(tǒng)概念設(shè)計［J］.石油化工自動化，2003(1):1－3.

TQ050.2

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1003－3467(2012)14/16－0024－02

2012－06－18

關(guān)小會(1970－)，女，從事煤化工、石油化工方面儀表設(shè)計工作，手機:15138953756。