關(guān)小會(huì)，彭磊

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

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

關(guān)小會(huì)1，彭磊2

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

闡述了煤化工項(xiàng)目?jī)x表和自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，通過對(duì)控制系統(tǒng)的規(guī)劃、儀表信號(hào)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(jì)注意事項(xiàng)，論述了在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中儀表和自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)具前瞻性，儀控系統(tǒng)做整體設(shè)計(jì)考慮，為煤化工項(xiàng)目自動(dòng)化系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)提供了思路。

煤化工;控制系統(tǒng);工程設(shè)計(jì)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(chǎng)不明朗、市場(chǎng)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(shí)施，后期隨著化工產(chǎn)品的市場(chǎng)發(fā)展、產(chǎn)品鏈的延伸，裝置流程工藝再進(jìn)行改擴(kuò)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(hù)、技術(shù)支持、人員培訓(xùn)、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(dǎo)致了各裝置控制系統(tǒng)間的差異，也造成實(shí)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(guó)內(nèi)大型煤化工項(xiàng)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(hù)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(jì)依據(jù)

先進(jìn)的工廠控制和管理系統(tǒng)，可實(shí)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)的重要方式和手段，是工廠實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)、長(zhǎng)周期、高效、低耗的生產(chǎn)保證，也為企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力，確保企業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利目標(biāo)。

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(jìn)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(jì)目標(biāo)，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(jī)組控制系統(tǒng)(ITCC)、各設(shè)備包和隨機(jī)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(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，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(shí)，應(yīng)明確控制系統(tǒng)應(yīng)盡量采用同一廠商的同一型號(hào)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(jì)規(guī)定HG/T20508－2000中第2.1.6)布置，逐步發(fā)展到遠(yuǎn)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(yàn)室、生產(chǎn)人員辦公室等功能的綜合建筑物。

4 機(jī)柜室的設(shè)置

根據(jù)裝置單元距離控制室的遠(yuǎn)近、裝置現(xiàn)場(chǎng)情況確定是否設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室的設(shè)置解決了中央控制室進(jìn)線電纜多，電纜敷設(shè)工程量大，儀表信號(hào)長(zhǎng)距離敷設(shè)受干擾等問題，進(jìn)中央控制室只需敷設(shè)通訊光纜。

現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室在設(shè)計(jì)時(shí)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(xiǎn)區(qū)時(shí)，機(jī)柜室還應(yīng)采取隔爆結(jié)構(gòu)、正壓通風(fēng)等措施，進(jìn)機(jī)柜室電纜封堵要求等方面問題。

5 控制系統(tǒng)信號(hào)制方案

儀表信號(hào)的發(fā)展經(jīng)歷了氣動(dòng)信號(hào)，0～10 V電壓信號(hào)，發(fā)展到儀表標(biāo)準(zhǔn)4～20 mA信號(hào)，隨著智能儀表技術(shù)的發(fā)展，在4～20 mA信號(hào)上疊加HART通訊成為控制系統(tǒng)信號(hào)應(yīng)用趨勢(shì)，這種信號(hào)兼有標(biāo)準(zhǔn)4～20 mA信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，又兼具現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)可以傳輸儀表設(shè)備非過程信息的優(yōu)點(diǎn)。但現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)由于可選儀表種類較少，信號(hào)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(hào)上疊加HART通訊做為控制系統(tǒng)儀表信號(hào)的模式，HART通訊將儀表的設(shè)備管理信息進(jìn)行采集，在技術(shù)先進(jìn)的智能設(shè)備管理系統(tǒng)(AMS)上進(jìn)行儀表設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷、設(shè)備硬件運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)等方面的管理，為企業(yè)遠(yuǎn)程管理、開展預(yù)防性檢修成為可能，也便于設(shè)備故障的遠(yuǎn)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?cái)?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(tái)操作站顯示器，也可用于現(xiàn)場(chǎng)攝像頭信號(hào)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(yùn)行監(jiān)測(cè)、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(jí)，一般通過對(duì)所有事件發(fā)生的可能性與后果的嚴(yán)重程度及其他安全措施的有效性進(jìn)行定性的評(píng)估，從而確定適當(dāng)?shù)陌踩鹊燃?jí)。原則上傳感器、最終執(zhí)行元件、系統(tǒng)軟硬件等做獨(dú)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(jìn)行報(bào)警、顯示等。SIS緊急停車信號(hào)按鈕等，布置在控制室輔助操作臺(tái)，如果SIS設(shè)置就地機(jī)柜室(安裝SIS控制柜)，在控制室需要設(shè)置SIS遠(yuǎn)程I/O柜，將輔助操作臺(tái)所有操作信號(hào)硬接線至遠(yuǎn)程I/O柜，遠(yuǎn)程I/O柜通過冗余路徑的光纖與就地機(jī)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(jì)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(jì)時(shí)對(duì)各種系統(tǒng)操作臺(tái)、機(jī)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(jī)可采用網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)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(tái)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(xué)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(xiàng)目的儀表設(shè)計(jì)中，將儀表系統(tǒng)做為一個(gè)整體進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

在項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)階段，與業(yè)主充分溝通，對(duì)企業(yè)的全廠信息管理和控制要求進(jìn)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(xiàng)目后續(xù)設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件。

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

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

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

［4］葉向東.煉油廠自動(dòng)控制系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)［J］.石油化工自動(dòng)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(huì)(1970－)，女，從事煤化工、石油化工方面儀表設(shè)計(jì)工作，手機(jī):15138953756。