煉油裝置控制室設(shè)計(jì)探討

楊先豪

（洛陽(yáng)瑞澤石化工程有限公司 河南 洛陽(yáng) 471003）

1 煉油裝置及其自控發(fā)展

近些年來(lái)煉油裝置一直朝著大型化方向發(fā)展， 無(wú)論是工藝還是設(shè)備本身的技術(shù)發(fā)展， 都充分體現(xiàn)出大型化在包括單位投資和操作費(fèi)用方面的綜合優(yōu)勢(shì)。 大型化是煉油裝置提高其勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，降低能耗和物耗的一項(xiàng)重要措施。進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)都在調(diào)整煉油裝置布局，關(guān)閉競(jìng)爭(zhēng)乏力的中小型煉油廠，同時(shí)進(jìn)行老廠的改造或擴(kuò)建，以提高其勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益、降低能耗和物耗。 我國(guó)也在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011 年本）中規(guī)定新建1000 萬(wàn)噸/年以下常減壓列為限制類(lèi)投資項(xiàng)目，引導(dǎo)煉油行業(yè)向大型化方向發(fā)展。

集散型控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)DCS）有著管理集中、風(fēng)險(xiǎn)分散的特點(diǎn)，在煉油裝置大規(guī)模使用近30 年來(lái)，無(wú)可爭(zhēng)議地成為了控制系統(tǒng)首選。 盡管現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展也很迅速，卻由于技術(shù)和使用習(xí)慣等方面的原因，新一代現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)目前還停留在對(duì)控制可靠性要求不是很高或者非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，由煉油廠生產(chǎn)過(guò)程的危險(xiǎn)性特征，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在煉油廠的使用相當(dāng)少，有限的應(yīng)用也僅限于儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)等監(jiān)控要求不是很高的場(chǎng)合。

2 控制系統(tǒng)及控制室設(shè)置現(xiàn)狀

集散型控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)DCS）信號(hào)傳輸以單回路模擬信號(hào)為主，模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘?hào)衰減性，又極大地限制了控制的集中。 以往做法是每套裝置設(shè)置一個(gè)控制室或者相鄰幾套裝置設(shè)置一個(gè)區(qū)域控制室，把全廠按區(qū)域劃分成多個(gè)部分來(lái)控制。 以至于形成一些比較有特點(diǎn)的名稱(chēng)：一聯(lián)合控制室、二聯(lián)合控制室、儲(chǔ)運(yùn)控制室、公用工程控制室，等等。 這樣做雖然有利于信號(hào)傳輸?shù)目煽啃圆⒐?jié)約電纜材料和電纜施工費(fèi)用，但是由于各個(gè)控制室自成體系，互相獨(dú)立，形成信息孤島，不便于整體統(tǒng)籌。 即使有些煉油廠用通訊方式將各控制室信息相連，也因?yàn)闆](méi)有有效的指揮管理機(jī)制而發(fā)揮不了多大作用，流于形式。 在實(shí)際生產(chǎn)中為協(xié)調(diào)上下游裝置、單元間的物料的供需矛盾，只能放大生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的保險(xiǎn)余量，全廠生產(chǎn)效率較低。 此種布置雖已逐步淘汰，但還在不少煉油廠尤其是山東地?zé)捠褂谩?/p>

3 新建煉油廠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自控系統(tǒng)的水平均已能實(shí)現(xiàn)工藝裝置和配套系統(tǒng)（單元）控制、管理、經(jīng)營(yíng)一體化。 各工藝裝置、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、以及公用工程設(shè)施基本上也都采用統(tǒng)一的集散型控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)DCS）進(jìn)行過(guò)程控制、檢測(cè)和操作管理。 由以前的崗位或裝置操作變?yōu)橄到y(tǒng)操作，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、控制和管理。 將工藝過(guò)程相關(guān)的裝置甚至全廠所有裝置或單元的控制系統(tǒng)集中起來(lái)，形成流程化操作，使項(xiàng)目范圍內(nèi)各裝置或單元的監(jiān)視、控制、操作和管理融為一體，區(qū)域之間的生產(chǎn)、管理信息流集中共享。 改變以前各裝置之間形成信息孤島，使之連成一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體，區(qū)域之間的生產(chǎn)、管理信息流集中共享，從而為實(shí)現(xiàn)新體制及現(xiàn)代化的企業(yè)管理打下堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

4 控制室設(shè)計(jì)

與自控發(fā)展水平性適應(yīng)，目前新建煉油廠控制室設(shè)計(jì)的通用做法是全廠設(shè)置一個(gè)中心控制室，同時(shí)又分區(qū)域設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間， 控制器和I/O 卡件等放置在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間完成基本過(guò)程控制分散風(fēng)險(xiǎn)，操作站放置在中心控制室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)集中控制。 現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間與中心控制室之間用冗余光纖通過(guò)一天一地不同路徑敷設(shè)連接，以充分發(fā)揮DCS 系統(tǒng)控制集中、風(fēng)險(xiǎn)分散的優(yōu)點(diǎn)。 具體遵照?qǐng)?zhí)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有HG/T20508《控制室設(shè)計(jì)規(guī)定》（與SH3006-1999 內(nèi)容基本相同，SH3006規(guī)范現(xiàn)已有更新版本， 目前正在報(bào)批階段），SH/T3160-2009《煉油控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》，SH/T3082-2003《煉油儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB50160-2008 《煉油企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，SH/T3004-2011《煉油采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》等。

5 設(shè)計(jì)實(shí)例

筆者曾參與某煉油廠全廠自控設(shè)計(jì)，在進(jìn)行控制室設(shè)計(jì)時(shí)，首先要參考吸取其他相關(guān)工廠或公司已有的中心控制室方案設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，并可結(jié)合項(xiàng)目具體情況加以?xún)?yōu)化， 使設(shè)計(jì)方案在技術(shù)及功能上同主流技術(shù)相比不落后，設(shè)計(jì)思路上又能充分結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況。

全廠設(shè)一座面積為54m×24m（長(zhǎng)×寬）（下同）的中心控制室，中心控制室位于生產(chǎn)管理區(qū)，面向工藝裝置一側(cè)設(shè)抗爆墻并無(wú)門(mén)窗及其他洞口。 中心控制室房間布置如下：機(jī)柜室（18m×15m）預(yù)留供二期加氫裂化裝置、連續(xù)重整裝置用；設(shè)操作室（30m×15m）可放置75 臺(tái)操作臺(tái)供全廠所有裝置單元正常操作使用；設(shè)UPS 室（9m×6m），房間內(nèi)放置兩臺(tái)互為冗余的容量為80kVA 的UPS 給中心控制室及現(xiàn)場(chǎng)儀表供電）；工程師站/打印機(jī)室（6m×5m），其他為輔助性房間，輔助性房間包括：會(huì)議室、資料室、備品備件室、更衣室、廁所、交接班室、工藝值班室、消防監(jiān)控室、生產(chǎn)調(diào)度室等。 廠區(qū)內(nèi)設(shè)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間三個(gè)，由于機(jī)柜間分布比較均勻，功能相同。 且所包含的工藝裝置測(cè)量監(jiān)視和控制點(diǎn)數(shù)量相差不大，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作量及施工工作量，統(tǒng)一按一套圖中設(shè)計(jì)機(jī)柜間設(shè)計(jì)大小為24m×18m， 主要房間為： 機(jī)柜間 （18m×9m）， 外操室（9.6m×9m），UPS 室（6m×4.5m），工程師站室（6m×4.5m），輔助性房間有交接班室（6m×4.5m）及男女更衣室、廁所、工具間等。 工程師站室可兼做備品備件室。 機(jī)柜間一內(nèi)放置催化裂化裝置、MTBE 裝置、產(chǎn)品精制裝置、氣體分餾裝置及常減壓裝置；機(jī)柜間二放置酸性水汽提裝置、溶劑再生裝置及硫酸聯(lián)合裝置，并兼顧部分儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)和公用工程單元；機(jī)柜間三放置汽柴油加氫精制裝置、汽油加氫脫硫裝置、制氫裝置及部分儲(chǔ)運(yùn)單元、公用工程設(shè)施；另設(shè)一裝置機(jī)柜間，放置在焦化裝置界區(qū)內(nèi)。 機(jī)柜間信號(hào)統(tǒng)一用光纜傳輸至中心控制室，光纜采用冗余配置，一條經(jīng)電纜槽盒鋪設(shè)，另一路埋地鋪設(shè)，以確保通訊安全。 本設(shè)計(jì)方案得到業(yè)主的充分肯定。