現(xiàn)代煤氣化與自動化儀表研究

孫健 高海濤 劉穎

（1.華北油田山西煤層氣分公司，山西 晉城048000）

（2.中石油煤層氣有限責(zé)任公司忻州分公司，山西 忻州036600）

在控制系統(tǒng)能使正常生產(chǎn)的需求得到滿足的同時，煤氣自動化控制系統(tǒng)還要保證作業(yè)較低的事故率，升高系統(tǒng)設(shè)備的作業(yè)率并提供可靠的數(shù)據(jù)用于管理，同時對作業(yè)中的不穩(wěn)定因素及時調(diào)整、直接控制，力求降低備品的消耗和工人的勞動強度，減小生產(chǎn)成本。

1 煤氣行業(yè)自動化系統(tǒng)概述

1.1 煤氣自動化系統(tǒng)的作用介紹

煤氣自動化系統(tǒng)運用了儀器儀表、控制理論及計算機相關(guān)信息技術(shù)，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)全過程的控制、檢測、調(diào)度、決策與管理，使產(chǎn)品質(zhì)量改善、產(chǎn)量提升、消耗降低、安全性能提升。該系統(tǒng)包括三個部分：系統(tǒng)本身、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工業(yè)自動化軟件。

該系統(tǒng)并不會創(chuàng)造直接的效益，卻會改善企業(yè)的生產(chǎn)流程。首先，其能使生產(chǎn)過程有更高的安全性；其次，其可以改善生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量；最后，其可以有效降低生產(chǎn)時的能源和原材料損耗。

1.2 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

自動化系統(tǒng)的設(shè)置往往按照集中顯示、分散控制的原則進行，其設(shè)置現(xiàn)場控制站三個、中央控制站一個，中央控制站系統(tǒng)設(shè)置在中央控制室，其采用了客戶機/服務(wù)器形式的計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并能夠連接上級系統(tǒng)和周邊系統(tǒng)，在中央控制室與現(xiàn)場站間用以太網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的通訊。中央控制站往往負責(zé)企業(yè)的管理調(diào)度、數(shù)據(jù)通訊，對于企業(yè)內(nèi)的重要設(shè)備，往往采用自動控制、手動控制、控制站遙控的模式完成控制；對于其他設(shè)備，往往運用中央控制、現(xiàn)場控制結(jié)合的模式。

1.3 系統(tǒng)設(shè)備

首先，中央控制站組成的硬件如下：2套計算機系統(tǒng)設(shè)備，熱備冗余結(jié)構(gòu)；一套數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，且有系統(tǒng)崩潰后自動恢復(fù)的功能；一臺用于報警打印的激光黑白打印機；一臺打印圖形的彩色噴墨打印機；一套用來對打印機進行管理的打印服務(wù)器。此外，中央控制站還有UPS、安裝交換機及網(wǎng)絡(luò)通訊柜等設(shè)備。

其次，管理信息系統(tǒng)組成如下：在副廠長室、廠長室、化驗室、總工程師室及生產(chǎn)科室分別設(shè)置1套計算機系統(tǒng)用于管理，通過WEB的方式實時監(jiān)控、實時查詢工藝過程參數(shù)以及生產(chǎn)運行工況。

最后，現(xiàn)場控制站共有三套，分別位于變配電間控制室、加藥間控制室、和出氣儀表間的控制室。所有現(xiàn)場控制站均包含了如下設(shè)備：PLC、總線連接器、隔離裝置、不間斷電源、電源保護裝置及儀表信道等。

2 煤氣企業(yè)中自動化儀表的運用狀況

2.1 機組智能檢測系統(tǒng)

現(xiàn)階段，煤氣企業(yè)的自動化儀表涵蓋了6大功能：ECS、FSSS、SCS、MCS、DAS及DEH。這些功能讓單元機組內(nèi)報警、連鎖保護及檢測控制等幾大功能融于一體，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單，系統(tǒng)本身也更可靠且具有更高的自動化水平。

除此之外，系統(tǒng)還有PLC控制設(shè)備，其可靠性非常高、有較強的抗干擾能力且價格較為低廉，在主開關(guān)程序控制及電氣控制等方面較為適用。

2.2 機組過程控制

對煤氣企業(yè)而言，其自動化系統(tǒng)是歷史數(shù)據(jù)性的實時平臺，應(yīng)用軟件可以實現(xiàn)實時生產(chǎn)過程的監(jiān)控和機組運行的優(yōu)化，并能促使廠內(nèi)用電率、廠內(nèi)煤消耗量、設(shè)備檢修及水的補給率處于最好狀態(tài)。

優(yōu)化自動化儀表過程的前提是各個輔助車間的控制相關(guān)系統(tǒng)與單元機組內(nèi)的DCS接受系統(tǒng)中處理過的信息，再對系統(tǒng)中沒有的測點信號進行補充。在不同的煤氣企業(yè)，因為機組的參數(shù)、類型、鍋爐結(jié)構(gòu)與制粉系統(tǒng)等存在較大差別，種種差異導(dǎo)致了通用的機組運行模型很難形成。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸方面的控制

控制對象往往是輔機與主機。其可以在哪個范圍內(nèi)適應(yīng)、承受主要參數(shù)的控制能力與控制量，一般將其稱作可控性。例如，回轉(zhuǎn)空子器是否出現(xiàn)漏風(fēng)狀況、煤氣鍋爐中過熱設(shè)備的受熱面積、給粉機、給煤機的調(diào)速特性，擋板與調(diào)價閥門的調(diào)節(jié)性能，擺動火嘴是否靈活、吹灰器與輕重油槍是否伸縮自如、電磁閥開閉是否可靠等。流化床氣化往往將富氧蒸汽或氧氣作為催化劑，在氣速適當(dāng)、煤粒度適宜的前提下讓床層上的粉煤沸騰，讓氣態(tài)、固態(tài)兩相接觸充分、混合均勻，燃燒時有高溫產(chǎn)生。近幾年國外的主機制造技術(shù)不斷引入，這也為煤氣自動化程度的提高打下了較好的基礎(chǔ)。

3 煤氣自動化運行的意義

煤產(chǎn)品企業(yè)往往以煤氣化裝置為核心，煤氣化裝置常常利用性能較好的DCS、ESD系統(tǒng)才能使企業(yè)的管理能力及產(chǎn)品產(chǎn)量有所提高，并促使企業(yè)有更好的競爭能力?，F(xiàn)階段國際油價日漸上漲，國內(nèi)石油資源匱乏現(xiàn)象嚴(yán)重而煤炭較為豐富，實現(xiàn)潔凈煤技術(shù)的健康發(fā)展是保障能源安全的主要途徑，發(fā)展新型煤工業(yè)十分重要。

4 結(jié)語

現(xiàn)代煤氣化往往選用較為清潔的能源，能夠降低污染物排放量、保護大氣環(huán)境并利于人們的身體健康。如今國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展速度逐漸加快，對煤氣自動化也有了不斷提升的需求。在運行方面，煤氣自動化控制的進步及創(chuàng)新也勢必會影響其未來階段的發(fā)展。

[1]梁友宏,李小爽.淺談自動化儀表與現(xiàn)代煤氣化的密切關(guān)系[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(21).