自控及儀表系統(tǒng)一一設(shè)計(jì)優(yōu)化

邵夢(mèng)姣(中化二建集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210000)

自控及儀表系統(tǒng)一一設(shè)計(jì)優(yōu)化

邵夢(mèng)姣(中化二建集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210000)

儀表自動(dòng)化控制程度體現(xiàn)著企業(yè)生產(chǎn)的自控水平，對(duì)儀表自動(dòng)化控制及其系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是提高企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)水平的關(guān)鍵，利于提升企業(yè)生產(chǎn)效益。本文基于大量的工作實(shí)踐，對(duì)儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，主要包括設(shè)備選用、儀表安裝、設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)控制方案等內(nèi)容。希望本文研究能為廣大同行工作者提供有益借鑒。

儀表系統(tǒng)；自控設(shè)計(jì)；設(shè)備選用；儀表安裝；設(shè)計(jì)方案

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)工作的自動(dòng)化水平日益提高，極大提升了生產(chǎn)效率。儀表是企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)組成中的重要設(shè)備，在很多生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中都有應(yīng)用。儀表設(shè)備被大量應(yīng)用的同時(shí)，一些設(shè)計(jì)問題不斷涌現(xiàn)出來，如設(shè)備選用不當(dāng)、自控程度低等，一定程度上影響企業(yè)正常生產(chǎn)工作。對(duì)于企業(yè)而言，一個(gè)優(yōu)化的儀表自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅能更好滿足生產(chǎn)工藝需求，方便日常設(shè)備運(yùn)維檢修，還能降低運(yùn)行成本。所以，面對(duì)自控儀表系統(tǒng)中的一系列問題，必須進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，周全考慮各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，減少儀表誤差，確保生產(chǎn)工作質(zhì)量。

1 設(shè)備選用優(yōu)化

儀表設(shè)備選用是儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步，為優(yōu)化儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首要工作是優(yōu)化儀表設(shè)備選用[1]。儀表設(shè)備選用優(yōu)化時(shí)，檢查儀表設(shè)備配置。檢查中，注意幾點(diǎn)工作：第一，盡量的配齊多級(jí)流量?jī)x表，保證計(jì)量可靠；第二，結(jié)合生產(chǎn)需求，針對(duì)不同的精度等級(jí)配置不同類型的流量?jī)x表；第三，根據(jù)工藝的具體情況，查看液位計(jì)選配是否合理；第四，根據(jù)控制方案，認(rèn)真檢測(cè)特殊儀表。完成儀表設(shè)備配置情況的檢查工作后，以測(cè)量場(chǎng)所、介質(zhì)等為條件，選用既能滿足生產(chǎn)工藝要求又成本低的實(shí)用型儀表設(shè)備，減少設(shè)備投資。如，含水油流量測(cè)量創(chuàng)造性的選用質(zhì)量流量計(jì)，地下回收水池液位測(cè)量選用超聲波液位計(jì)等。

1.1 選用質(zhì)量流量計(jì)

質(zhì)量流量計(jì)的體積小、精度高，用于測(cè)量含水油，不僅方便安裝，還能準(zhǔn)確測(cè)量流體的流量、含水量、溫度及密度等參數(shù)[2]。所以，含水油流量測(cè)量可以創(chuàng)造性的選用質(zhì)量流量計(jì)，用其代替原來的微機(jī)計(jì)量系統(tǒng)。從實(shí)際看，原來的微機(jī)計(jì)量系統(tǒng)設(shè)備有刮板流量計(jì)、壓力變送器、含水測(cè)定儀、溫度變送器、安全柵等，設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜，運(yùn)行效率低，且設(shè)備故障率高。但是采用質(zhì)量流量計(jì)后，解決了以往計(jì)量中的不少問題，進(jìn)一步提高計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，降低設(shè)備故障率，增強(qiáng)自動(dòng)化程度，且建設(shè)投資相對(duì)偏低，可見工作效益和經(jīng)濟(jì)效益十分突出。

1.2 選用超聲波液位計(jì)

地下收水池中的污泥較多，回收水的成分復(fù)雜，過去一直采用投入式液位變送器，利用傳感器進(jìn)行液位測(cè)量[3]。由于傳感器易被污水腐蝕、易被污泥覆蓋，難以保證投入式液位變送器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以提出采用超聲波液位計(jì)。超聲波液位計(jì)是全密封防腐結(jié)構(gòu)，測(cè)量液位時(shí)，不與液體接觸，適合于腐蝕性、粘稠、渾濁的液位測(cè)量，故地下收水池液位測(cè)量改選超聲波液位計(jì)是可行性的，效果最佳。

2 儀表安裝優(yōu)化

2.1 儀表安裝注意事項(xiàng)

即使是最好的設(shè)備，沒有合理安裝，也無法發(fā)揮出應(yīng)有的作用，甚至可能引發(fā)永久性的損壞。為此，務(wù)必做好儀表設(shè)備的優(yōu)化安裝工作。進(jìn)行儀表設(shè)備安裝時(shí)，注意以下幾點(diǎn)工作：第一，注意設(shè)備的安裝位置，避免安裝位置不當(dāng)；第二，合理安裝管道，確保流量計(jì)上游有一定長(zhǎng)度的直管段；第三，正確確定儀表安裝方向，液體儀表一般朝下；第四，科學(xué)布線，符合規(guī)范要求，本著避開高溫、機(jī)械損傷，不影響交通及整齊美觀的原則進(jìn)行電纜敷設(shè)；第五，重視電源輸入。儀表電源沒有電涌、電氣噪聲，具有較高的可靠性；第六，做好接地措施，確保其安全可靠；第七，環(huán)境溫度正常，避免因溫度不適宜而影響儀表使用壽命。

2.2 儀表安裝優(yōu)化分析

儀表安裝在遵守以上幾點(diǎn)要求情況下，還要根據(jù)儀表按章要求和具體安裝環(huán)境等條件優(yōu)化儀表安裝方式模式，進(jìn)一步提高儀表設(shè)備安裝質(zhì)量，滿足企業(yè)生產(chǎn)工藝要求[4]。如，法蘭式的壓力變送器改用引壓管安裝方式，具體情況如下：

法蘭式的壓力變送器安裝一般采用常規(guī)的直接安裝方式，雖然這種安裝方式比較常用，但是由于有些管線振動(dòng)大，容易損壞儀表。在直聯(lián)安裝方式下，一旦管線振動(dòng)大，就會(huì)影響上面的壓力變送器安全。為保證儀表安全，延長(zhǎng)儀表使用壽命，改用引壓管安裝方式進(jìn)行法蘭式的壓力變送器安裝。具體安裝方法：將壓力變送器安裝在特定支架上或保護(hù)箱內(nèi)，利用引壓管（毛細(xì)管）將壓力信號(hào)引入變送器。采用引壓管安裝方式進(jìn)行壓力變送器安裝，能彌補(bǔ)常規(guī)直聯(lián)安裝方式不足。

3 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

3.1 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化注意事項(xiàng)

儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化是對(duì)原基礎(chǔ)設(shè)施的改造，優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要深入現(xiàn)場(chǎng)，了解企業(yè)生產(chǎn)工藝及其要求，根據(jù)原基礎(chǔ)設(shè)施情況和生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，既要提高自控及儀表系統(tǒng)的性能、功能，也要降低投資。由此可以看出，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化不僅要考慮如何提高方案設(shè)計(jì)的合理性，增強(qiáng)儀表的性能與功能，還要考慮如何降低投資，這是設(shè)計(jì)方案優(yōu)化不可忽視的兩個(gè)重要方面。

3.2 設(shè)計(jì)方案優(yōu)化分析

按照以上要求進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化分析，充分利用原基礎(chǔ)設(shè)備，同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行[5]。下面對(duì)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化進(jìn)行了具體分析。

如，熱水站只有一套儀表盤，控制點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較少，不利于高速傳輸數(shù)據(jù)。針對(duì)這樣的一種情況，將原來的1路輸出配電器換為2路輸出配電器，信號(hào)分別傳入中控室和儀表盤，可提高數(shù)據(jù)傳輸速率，集中控制數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。而且，這種設(shè)計(jì)優(yōu)化方案充分利用了原有的設(shè)備資源，避免資源浪費(fèi)。有人提出用PLC替換儀表盤，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。雖然這種方式也可以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，達(dá)到數(shù)據(jù)共享效果，但是原有設(shè)備資源基本用不上，且要采購(gòu)PLC，勢(shì)必增加設(shè)備投資，所以不建議采用這樣的設(shè)計(jì)優(yōu)化方式。

此外，電纜敷設(shè)也需要進(jìn)一步優(yōu)化。如，控制點(diǎn)多而集中部位，改用單根大對(duì)數(shù)電纜和接線箱方式接線；質(zhì)量流量計(jì)等特殊信號(hào)儀表，其輸出通信信號(hào)改用總線方式，通過總線控制多路通信信號(hào)，使各路信號(hào)經(jīng)1路信道進(jìn)入中控室。采用以上電纜敷設(shè)優(yōu)化方案后，既節(jié)省了電纜用量，也便于施工，進(jìn)行運(yùn)維檢修。

4 系統(tǒng)控制方案優(yōu)化

高效的儀表自動(dòng)化控制方案，不僅能精簡(jiǎn)組織結(jié)構(gòu)，減少冗余崗位，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，還能提高生產(chǎn)效率，降低用工成本。所以，在經(jīng)濟(jì)條件允許情況下，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化儀表系統(tǒng)自動(dòng)化控制方案，實(shí)現(xiàn)既定的方案優(yōu)化目的。如，改用DCS控制方法，多崗合一，減少冗余崗位，精簡(jiǎn)組織人員；改用無線通信方式，提高遠(yuǎn)離中控室的閥組間信號(hào)傳輸速率

4.1 改用DCS控制方法

注水崗、原油崗、污水崗都有屬于自己的獨(dú)立系統(tǒng)，且每一個(gè)崗位均配置值班人員，人員組織構(gòu)成復(fù)雜，工作環(huán)節(jié)多，不易保證工作效率，且容易出現(xiàn)人為失誤。為此，建議改用DCS控制方式，即在站內(nèi)設(shè)置中控室，集中控制注水崗、原油崗、污水崗所有崗位的信號(hào)，利用網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)同時(shí)傳輸至中控室，實(shí)現(xiàn)集中控制。與此同時(shí)，將工作崗位PLC控制系統(tǒng)保留下來，用于值班人員巡檢，方便人員利用PLC設(shè)備查看相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。

在DCS控制方式下，注水崗、原油崗、污水崗三個(gè)崗位可以整合成一個(gè)工作崗位，該崗位人員在中控室就可以操作控制整個(gè)生產(chǎn)工藝流程，不僅提高了儀表系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平，還減少用工數(shù)量，降低企業(yè)人力資源成本。

4.2 改用無線傳輸方式

閥組分布分散，且與中控室間的距離較長(zhǎng)，如果采用有線傳輸方式，施工困難，且投資大，故建議采用無線傳輸方式。具體方式：在閥組間安裝無線通信發(fā)射設(shè)備，在中控室安裝無線通信接受設(shè)備。如果信號(hào)傳輸距離超過5km，需安裝無線網(wǎng)橋中繼。

5 結(jié)語

綜上所述，優(yōu)化的自控及儀表系統(tǒng)，可以使自控及儀表系統(tǒng)更好的適應(yīng)生產(chǎn)工藝要求，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。同時(shí)，還能減少用工，減低人力成本和運(yùn)行成本，提高自控及儀表系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)行設(shè)備選用優(yōu)化時(shí)，要充分考慮生產(chǎn)工藝和介質(zhì)等情況，選擇實(shí)用型儀表；進(jìn)行儀表設(shè)備安裝時(shí)，要選用合理的安裝方式，避免損壞儀表；進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化時(shí)，要充分利用原基礎(chǔ)設(shè)備，減少設(shè)備投資；進(jìn)行自控方案優(yōu)化時(shí)，要精簡(jiǎn)組織結(jié)構(gòu)，減少工作強(qiáng)度。

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