张铮天，肖 翠，焦忠威，扬艳妮

（1.中国石油吉林石化公司研究院，吉林吉林 132021；2.中国石油吉林石化公司精细化学品厂，吉林吉林 132022）

化工装置公用工程的DCS独立应用与控制

张铮天1，肖 翠1，焦忠威2，扬艳妮1

（1.中国石油吉林石化公司研究院，吉林吉林 132021；2.中国石油吉林石化公司精细化学品厂，吉林吉林 132022）

实例论述一套公用工程系统独立应用在两个中试装置中，并在不同的DCS下实现显示与控制。

公用工程；化工装置；DCS控制；独立

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.46

0 概述

原异戊橡胶中试装置的公用工程如冰机系统、循环水系统、空压机仪表风系统、粗/精氮气、蒸汽及冷凝液系统、消防水系统、污水处理系统等的控制系统都是化工科研实验装置配套的设施[1]。在设计和建设新的PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate）中试装置时，由于拟建的地方同原异戊橡胶中试装置相距不远，就节约费用，考虑如何既不破坏和影响原装置的完整性和可使用性，又能使这套公用工程的工艺、电气、仪表等设备可以服务于新建的PMMA中试装置，综合考虑设备、工艺等因素，采用“嫁接”法。先检修原异戊橡胶装置公用工程的冰机系统、循环水系统、空压机仪表风系统、氮气系统显示与控制的工艺、电气、仪表设备，然后与工艺做好工艺连接，达到工艺要求，再通过设置可选择回路“开关组”，让现场所有设备都能在两个化工中试实验装置切换通信，实现显示和控制，最后调试、水试、投用。嫁接后的公用工程系统能在新建PMMA装置的DCS进行切换操作与控制。

1 改造与应用分析

原异戊橡胶中试装置上的公用工程如冰机系统、循环水系统、空压机仪表风系统、粗/精氮气、蒸汽及冷凝液系统、消防水系统的参数如表1所示，满足新设计的PMMA中试装置需要的公用工程提供或者产生物料参数。

表1 公用工程设备情况

1.1 中试装置的公用工程特点

（1）中试装置是从小试过度到工业装置的一个重要环节，即“放大效应”，而作为化工辅助单元的公用工程与化工生产是脱离开的，需要单独建设，但是，中试装置特点导致对公用工程各个物料的需求非常小，因此公用工程各个单元可谓“麻雀虽小，五脏俱全”，小而精，小而全。

（2）公用工程为中试装置提供各个基础物料，公用工程如冰机系统、循环水系统、空压机仪表风系统、粗/精氮气、蒸汽及冷凝液系统等都是可以独立运行和控制，具有系统性与独立性。

（3）中试装置每一套都需要配套的公用工程，所谓“一匹马配套一驾车”，中试装置的设计属于化工工业装置一样，都需要自己的公用工程系统，但是更是化工开发过程的一个环节，其公用工程与工业装置的公用工程有所区别。如提供的各个物料小，设备更加精密、非标准化、而控制更加复杂和精准。

1.2 中试装置的公用工程不足

（1）中试装置需要解决具体技术问题，还需要考虑经济效益上的短期和长期目标，中试装置开车运行间歇性，周期性，决定了公用工程长时间停车闲置。

（2）“一匹马配套一驾车”的公用工程配套单一的中试装置，造成设计、购置、安装、调试和维护维修极大的资金与资源的需求计划，也造成管理复杂化，更造成大量的人力资源浪费。

（3）公用工程虽然不是化工科研实验装置主体部分，但是化工科研实验装置主体部分对公用工程的精确需求导致了公用工程各个系统的显示与控制都必须准确、稳定，多个公用工程在控制系统实现精准稳定的控制难度较大。

1.3 独立控制实施优点和效果

各个中试装置需要解决工艺的具体技术问题，包含各个单独的公用工程系统解决中试装置需求各种辅助单元的需求问题。只要保证公用工程系统多样化，可调可控化，实现公用工程独立控制、即可满足各种大小、不同类别的中试项目对公用工程的需求，即“一匹马配套多驾车”，在多套中试装置中扮演辅助单元，保证公用工程满足各个中试装置的开车运行。在设计、设备采购、安装、调试、维护维修等多方面节约大量资金和资源，把资金和资源投入到在化工主要地方，关键地方，更能实现中试项目的目标。

2 改造与应用原则

原中试装置各个公用工程单元管线原则上不动，不进行修改，保证原工艺设计的管线可以继续独立使用，既不破坏和影响原装置的完整性和可使用性，又能使这套公用工程的所有设备可以服务于新建的中试装置，其各个独立单元供应的物料流量、压力等特性还能满足工艺科研实验需求。

3 改造与应用研究目标

化工企业正处在行业缓慢恢复之中，表现还是相对低迷。在经济不景气、需求低迷的时期，化工企业加强成本管理，向成本挤效益，是现阶段的管理重点[2]。是否能从管理中挖掘处效益，直接决定了化工企业的直接成本或间接成本，也是现代化工企业管理成本控制难题。在化工装置建设投资中，仅公用工程仪器仪表等设备占建设成本的10%～15%[3]，公用工程本身自动化程度越高，建设购置成本越高，在化工生产或者实验活动中，化工企业面临着严峻的形势，化工生产、中小实验装置也是经费紧张，所以石化人更应该想办法，找措施，用较少的钱办更多、更大的事情，管理和技术人员在科研实验中也应从管理与技术要效益是化工实验根本措施之一，如何从科研实验管理产生效益，在化工科研实验装置，特别是在中试装置放大实验中，公用工程的建设费用占用比例过大，严重影响中试装置主要设备采购费用，若能节省公用工程的费用，把节省的费用用于关键部位，更能满足科研实验的对关键因素的实验需求。

4 改造方法

异戊橡胶中试装置的控制系统采用中控SUPCON JX-300XP，系统基本硬件组成是操作站、控制站和通信网络。系统规模可达31个控制站，72个操作站，单个控制站最多可带8个机笼，每个机笼最多可放置16快I/O卡件。本次改造利旧工程师站和操作员站，公用工程部分所有仪表全都通过一个电源与信号都可选择的“开关”机柜到达需要的中试装置，并进入相应的控制站和通信网络，系统结构见图1。

图1 系统结构

原来所有的公用工程集中于异戊橡胶中试装置DCS（图2a），通过设计开关组（原异戊橡胶开关组A与新建的PMMA中试装置开关组B），实现集中于另外一个DCS用于显示和控制公用工程系统，满足新的中试装置对公用工程所有物料的需求（图2b）。

原异戊橡胶中试装置的公用工程所有冰机系统、循环水系统、空压机仪表风系统、粗/精氮气、蒸汽及冷凝液系统出口管线安装导向总阀组A/B，例如空气压缩系统，新配一套公用管线通过导向阀到PMMA中试。而公用工程单元所有设备包括仪表控制设备的电源及信号电缆，在控制室设计安装一个中间接线箱，即开关组箱，可选择与切断的“一进二出”线路和两组切换开K1/K2。装置A开车实验时，开关组K1闭合，开关组K2断开，进入原异戊橡胶中试装置的DCS，通过DCS显示和控制公用工程所有的仪表，保证原异戊橡胶中试装置对公用工程的各类物料的需要，公用工程单元DCS控制示意见图3。本单位的中试装置开车不同时，在PMMA中试开车时，开关组K1断开，开关组K2闭合，进入PMMA中试的DCS，通过DCS显示和控制公用工程所有的仪表，保障PMMA中试装置对公用工程的各类物料的需要。

图2 改造与应用示意

5 结论

在新的PMMA中试装置DCS进行组态，添加公用工程冰机系统、循环水系统、空压机仪表风系统、粗/精氮气、蒸汽及冷凝液系的控制设备设备组态及流程画面，这样便可以在新旧两个DCS进行独立的单机调试、联校调试。工用工程的设备、仪器仪表是用以监测、测量、观察、分析、检验物质成分、物性参数和代替人力执行生产活动的器具或设备，是化工企业自动化装置的重要的组成部分经过两次开车实验，达到工艺要求，这是吉林石化研究院建设中试装置科研实验建设项目中，首次实现一套公用工程可以给两套不同中试装置提供循环水、仪表风、氮气、冷却水、蒸汽等，节约大量设备、材料、施工等建设费用，且控制与运行效果稳定、良好，节约建设费用300万元以上。通过开车实践，结果表明原异戊橡胶中试装置的公用工程完全满足同类型中试装置对公用工程的需要,该套公用工程系统只要给予定期的维护和改造，可以在以后的科研项目中继续发挥作用，一套公用工程系统能独立应用在两个中试装置，并在不同的DCS实现显示与控制。

图3 公用工程单元DCS示意

［1］杜平先.石油化工自动化控制的关键技术及仪表控制策略探究［J］.科技创新与应用，2015（22）:120-121.

［2］贾宇.浅析化工项目自控仪表的施工要点［J］.化工管理，2015（17）:86-87.

［3］李伟鹏.浅谈化工装置仪表故障的处理［J］.中国石油石化，2015（14）:58.

TE968

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〔编辑 凌 瑞〕