周雁鵬

(中海油基建管理有限責(zé)任公司，北京 100010)

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)在中海石油化學(xué)股份有限公司有多個(gè)成功的應(yīng)用案例，如南海殼牌的800 kt/a乙烯聯(lián)合工廠項(xiàng)目、旅大油田開發(fā)項(xiàng)目、中海石油化學(xué)股份有限公司的600 kt/a甲醇項(xiàng)目、800 kt/a甲醇項(xiàng)目等，通過這些項(xiàng)目的實(shí)施和使用效果來看，相比于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，F(xiàn)CS確實(shí)在簡(jiǎn)化工程設(shè)計(jì)，減少調(diào)試時(shí)間和強(qiáng)大的自診斷和維護(hù)功能方面具有一定的優(yōu)越性。但是現(xiàn)場(chǎng)總線的實(shí)際投資和工廠費(fèi)用與廠商的宣傳具有一定的差距，筆者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際項(xiàng)目，分析FF的投資經(jīng)濟(jì)性。

筆者前后經(jīng)歷了4個(gè)基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線項(xiàng)目，其中有國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)采購、國(guó)外設(shè)計(jì)國(guó)外采購、也有國(guó)外設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)采購，經(jīng)過多次商務(wù)價(jià)格對(duì)比發(fā)現(xiàn)，無論是國(guó)內(nèi)采購還是國(guó)外采購，同一技術(shù)層次的硬件商務(wù)價(jià)格基本一致。下面以中海油600 kt/a甲醇項(xiàng)目為例，分析對(duì)比FCS與DCS的投資費(fèi)用區(qū)別。

1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)比

該甲醇項(xiàng)目采用FCS，全廠總共包括64個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段(Segment)，現(xiàn)場(chǎng)總線變送器330臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線閥門定位器65臺(tái)，采用192個(gè)Fieldbarrier，增安型現(xiàn)場(chǎng)總線電纜(1×2×16 AWG)長(zhǎng)度15 km、本安型現(xiàn)場(chǎng)總線電纜(1×2×18 AWG)長(zhǎng)度15 km?？刂葡到y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按照樹形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖1所示。FCS包括主機(jī)系統(tǒng)的CPU、現(xiàn)場(chǎng)總線接口卡件、電源調(diào)節(jié)器、Fieldbarrier、現(xiàn)場(chǎng)總線變送器、現(xiàn)場(chǎng)總線閥門定位器、電涌保護(hù)器、現(xiàn)場(chǎng)總線電纜等。

DCS包括控制器CPU、模擬輸入卡件、模擬輸出卡件、安全柵、變送器、閥門定位器、信號(hào)電纜等。拓樸結(jié)構(gòu)如圖2所示。

兩種控制系統(tǒng)都需要用到CPU電源、網(wǎng)絡(luò)通信卡件、大容量電源、機(jī)柜等公共部件不在比較之列。

2 系統(tǒng)硬件投資情況對(duì)比

基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段(Segment)使用效率對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線項(xiàng)目投資費(fèi)用的影響很大，按照330臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線變送器和65臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線閥門定位器來估算，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃每個(gè)網(wǎng)段平均6臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，大概需要60個(gè)網(wǎng)段，全部采用進(jìn)口現(xiàn)場(chǎng)總線電纜。按照600 kt/a甲醇項(xiàng)目規(guī)模，采用基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)需要配置的設(shè)備數(shù)量及價(jià)格見表1所列。

圖1 FCS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意(樹形)

圖2 DCS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意

表1 采用FCS的投資費(fèi)用

采用DCS需要配置的設(shè)備數(shù)量及價(jià)格見表2所列。

表2 采用DCS的投資費(fèi)用

續(xù) 表 2

根據(jù)表1和表2的數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于600 kt/a規(guī)模的甲醇項(xiàng)目，采用FCS和采用DCS相比，投資費(fèi)用的增加值?1為

FF的設(shè)計(jì)費(fèi)用國(guó)內(nèi)和國(guó)外區(qū)別很大，根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，一般國(guó)外的人工成本和項(xiàng)目的硬件價(jià)格大致相當(dāng)，而國(guó)內(nèi)人工成本只有硬件價(jià)格的20%～30%，因而國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)總線項(xiàng)目費(fèi)用區(qū)別最大的就是人工費(fèi)用的差別。

3 安裝費(fèi)用情況對(duì)比

供應(yīng)商在宣傳時(shí)都會(huì)提到采用現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備能節(jié)省安裝費(fèi)用，節(jié)省的費(fèi)用約為60%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝工程決算結(jié)果，筆者發(fā)現(xiàn)實(shí)際的安裝費(fèi)用和廠商宣傳的安裝費(fèi)用差別很大。該項(xiàng)目結(jié)算采用的取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)是《2000安裝工程預(yù)算定額海南省基本價(jià)(海南省建設(shè)廳)》。

從該定額可以看出現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備和HART協(xié)議設(shè)備的取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不一樣，每臺(tái)設(shè)備的安裝費(fèi)用包括人工費(fèi)、材料費(fèi)和機(jī)械費(fèi)，表3所列為FF設(shè)備取費(fèi)統(tǒng)計(jì)，表4所列為帶HART協(xié)議的儀表設(shè)備取費(fèi)統(tǒng)計(jì)。

表3 FF設(shè)備安裝取費(fèi)統(tǒng)計(jì)表 元

續(xù) 表 3

表4 帶HART協(xié)議的DCS設(shè)備安裝取費(fèi)統(tǒng)計(jì)表 元

根據(jù)表3和表4所列的數(shù)據(jù)對(duì)比，F(xiàn)CS除了電纜的安裝費(fèi)用比常規(guī)控制系統(tǒng)低以外，其他設(shè)備的安裝、調(diào)試費(fèi)用都要高的多。

該項(xiàng)目FCS設(shè)備和DCS設(shè)備的安裝費(fèi)用分別見表5和表6所列。

表5 FCS設(shè)備安裝費(fèi)用統(tǒng)計(jì)表

續(xù) 表 5

表6 DCS設(shè)備安裝費(fèi)用統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表5、表6的數(shù)據(jù)可以看出FF設(shè)備總體安裝費(fèi)用比DCS設(shè)備安裝費(fèi)用要高，費(fèi)用的增加值?2為

將FF設(shè)備和DCS設(shè)備的硬件購置費(fèi)用加上設(shè)備安裝費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表7所列。

表7 FF設(shè)備和DCS設(shè)備總體費(fèi)用對(duì)比 萬元

采用FCS比采用DCS多投入的費(fèi)用比例?3為

4 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)與項(xiàng)目總投資情況對(duì)比分析

由于商業(yè)機(jī)密的原因，一般工程項(xiàng)目費(fèi)用的投資情況很少對(duì)外公布細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，為了說明FF設(shè)備投資占整個(gè)儀表設(shè)備投資的比例和整個(gè)項(xiàng)目總投資的比例，筆者以某化工裝置項(xiàng)目投資為案例進(jìn)行FF設(shè)備與項(xiàng)目總投資情況分析，該項(xiàng)目中儀表設(shè)備總購置金額為8 202萬元(RMB)，F(xiàn)F相關(guān)設(shè)備，包括主機(jī)系統(tǒng)(含F(xiàn)F附件)、FF電纜、FF變送器、FF閥門定位器的總購置費(fèi)用為874萬元，F(xiàn)F設(shè)備投資占儀表購置費(fèi)用比例?4為

?1=32.3%，則FF項(xiàng)目增加的費(fèi)用占項(xiàng)目?jī)x表購置費(fèi)用比例?5為

該項(xiàng)目的竣工決算總費(fèi)用為17.9億元(含稅)，則儀表設(shè)備投資占項(xiàng)目總投資的比例?6為

FF設(shè)備的投資占項(xiàng)目總投資比例?7為

根據(jù)以上分析，?1=32.3%，則FF項(xiàng)目增加的投資占項(xiàng)目總投資比例?8為

5 結(jié)束語

綜上所述，采用FCS設(shè)備的總投資費(fèi)用比DCS系統(tǒng)要多0.158%，所占費(fèi)用比例不高，卻使控制系統(tǒng)的層次上升到了較高的水平。采用FCS可以加快項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)度，對(duì)日后設(shè)備的管理和維護(hù)都帶來了革命性的變化。要以發(fā)展的眼光，根據(jù)管理目標(biāo)以及人力資源水平，從綜合層面上考慮選用何種控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏華.FF現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在甲醇項(xiàng)目中的工程設(shè)計(jì)及安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[J].化工自動(dòng)化及儀表，2007，43(06)： 6-10.

[2] 魏華.基于FF的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在60萬噸甲醇中的應(yīng)用[J].世界儀表與自動(dòng)化，2007(11)： 37-39.

[3] 魏華.基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線——設(shè)計(jì)、工程與維護(hù)[M].成都： 四川科學(xué)技術(shù)出版社，2012.

[4] JANAS B.過程控制現(xiàn)場(chǎng)總線——工程、運(yùn)行與維護(hù)[M].北京： 清華大學(xué)出版社，2003.

[5] 魏華，周雁鵬.利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)及設(shè)備管理[J].自動(dòng)化博覽，2007(05)： 23-25.