王毅 李江華(蘭州石化公司建設(shè)公司電儀安裝公司，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

近年來，逐漸形成企業(yè)精細化生產(chǎn)理念，部分石化企業(yè)采用DCS控制系統(tǒng)提高管理水平，其中儀表自控率是重要指標，大概98%自控回路是通過自動控制功能完成。然而，由于諸多因素影響，導致大量控制回路不能自動運行，對企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生嚴重影響，因此，如何提高儀表裝置的平穩(wěn)率與自控率成為當下的研究課題。

1 儀表自控率低原因

1.1 分析自動控制回路的投控評估報告

控制儀表是現(xiàn)代化工企業(yè)生產(chǎn)過程中常見的設(shè)備儀器，它是由相對獨立的單元結(jié)構(gòu)組成，各組成部分之間采用的是統(tǒng)一化標準的電信號或氣壓信號進行聯(lián)絡。根據(jù)化工生產(chǎn)的不同要求，可把單元以任意數(shù)量組成各種簡單的或復雜的控制系統(tǒng)，常用的有電動單元組合式和氣動單元組合式控制儀表。它可以將需要控制的被控變量的測量值與原有設(shè)定值進行比較，根據(jù)對比結(jié)果分析其存在的函數(shù)關(guān)系，再利用控制閥或其它設(shè)備進行生產(chǎn)過程控制。

在實際情況中，部分企業(yè)的儀表自控率始終處于較低水平，限制了儀表控制系統(tǒng)的功能，增加了工作人員的勞動強度，以及增加了人工操作失誤的風險，由于裝置的參數(shù)產(chǎn)生變化，因此，影響了企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量與效率。從儀表角度分析，主要有以下因素：閥門定位器的穩(wěn)定性和精度較差，調(diào)節(jié)閥開度偏大或偏小，閥門的控制效果較差，閥自身的運行條件無法滿足閥前后差壓等。從工藝角度分析，主要有以下因素：儀表裝置經(jīng)常超負荷或低負荷運行，具有較大的負荷偏差，PID的參數(shù)不符合規(guī)范，控制回路之間相互干擾，組分變化與設(shè)計偏差較大，工藝裝置經(jīng)常出現(xiàn)變化波動等[1]。

1.2 分析實際投用情況

目前，由于技術(shù)等多方面條件限制，大多數(shù)企業(yè)化工裝置儀表自控率較低，操作人員自身水平不足，無法發(fā)揮其自動化控制的優(yōu)勢，增加了操作失誤的風險，而裝置各參數(shù)的波動也影響了產(chǎn)品質(zhì)量和效益。根據(jù)對中石化部分企業(yè)儀表控制管理情況進行調(diào)研分析，以及對行業(yè)內(nèi)管理人員的咨詢請教，得出企業(yè)儀表自控率的安全標準應該在95%左右，但實際工作中各企業(yè)化工裝置儀表的實際自控率一般不會超過90%。

從裝置的使用情況分析，影響儀表自控率的原因主要有以下幾點：第一，控制方案不符合實際需求，無法明顯體現(xiàn)出控制效果，例如閃蒸塔液位沒有控制回路，不能進行自動控制，需要手動操作；第二，儀表時常出現(xiàn)失誤，減壓塔C004液位控制，波動變化較大，以及常壓爐氧表時常失靈，需要攻關(guān)，而瓦斯進料壓力控制閥需要換閥；第三，儀表調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性較差，其中出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏超標的情況。由于長期磨損，導致熱電運行部9臺調(diào)節(jié)閥的泄露量較大，部分焦化裝置使用年限較長，定位器的精準度逐漸降低，影響了設(shè)備的穩(wěn)定性與靈活性。定位器的遲緩影響了自動投用；第四，不管控制閥門的調(diào)節(jié)開度大于80%，還是小于10%，控制閥門的選型不符合實際需求，設(shè)備設(shè)計參數(shù)與實際運行的需要具有一定差異性，通過調(diào)查分析，3#催化裂化裝置有9臺調(diào)節(jié)閥，而2#常減壓裝置有28臺調(diào)節(jié)閥，運行開度不符合實際需求，需要進行改進；第五，PID參數(shù)在部分調(diào)節(jié)回路中設(shè)計不合理，由于參數(shù)設(shè)計難度較大，在自動控制時波動范圍較大，難以控制波動情況，因此，工作人員經(jīng)常采用手動方式，降低了自控率。當連續(xù)重整裝置時，其中預加氫加熱爐溫度TIC10201的參數(shù)設(shè)定不合理，對擾動的抵抗能力較差，無法使溫度達到設(shè)定的數(shù)值，長期以往就會出現(xiàn)較大的偏差；第六，控制回路之間經(jīng)常會出現(xiàn)互相干擾的現(xiàn)象，例如渣油加氫裝置、2#常減壓裝置、蠟油加氫裝置，需要采用手動控制，確保下游裝置的穩(wěn)定性；第七，由于工藝原因，部分較為復雜的回路或滯后回路，偶爾會出現(xiàn)全關(guān)的情況，工作人員通常選擇手動控制，減少對風險的擔憂；第八，通過檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，部分工作人員無法掌握工藝需求，對儀表設(shè)備缺乏主動權(quán)，存在管理方面的問題，長期以來，缺乏提高自控率的方法，習慣于使用手動操作，企業(yè)缺乏有效的管理模式與流程，在職能管理與監(jiān)督上明顯體現(xiàn)出不足之處。

2 儀表自控率低的提升措施

某石化企業(yè)擁有苯乙烯裝置、聯(lián)合裝置、MTBE裝置三大主要裝置，其中共有儀表控制回路296個，而企業(yè)的自控投用率只有62.46%，物耗與產(chǎn)能等指標較高，根據(jù)調(diào)查分析，主要因素是系統(tǒng)與人為因素，對尚未投用的儀表采取有效措施，使儀表的自控率達到了84%，極大程度提高了產(chǎn)能，降低了物耗與能耗的需求，以下列舉出提高儀表自動率的有效措施。

2.1 建立完善的自控率監(jiān)控系統(tǒng)與攻關(guān)團隊

企業(yè)需要建立自控率監(jiān)控系統(tǒng)，實時查詢各個設(shè)備的自控率變化，對工作人員起到監(jiān)督的作用，科學合理的完成自控率系統(tǒng)指標，為工作人員提供自控率考核的基礎(chǔ)。同時，企業(yè)需要建立專門的攻關(guān)團隊，專門負責提高儀表的自控率，其中人員組成包括生產(chǎn)管理人員、機動儀表管理人員、運行部工藝技術(shù)人員、電儀維護人員等，對各個設(shè)備進行控制分析，并且采取有效地解決措施，定期調(diào)查已經(jīng)投用的自動控制回路，以及效果較差的回路，優(yōu)化攻關(guān)團隊的自動化控制，完善實施方案，從而實現(xiàn)提升自控率的目標[2]。

2.2 選擇合理的控制閥門

由于儀表受工藝因素生產(chǎn)條件的影響，偏離了原本的設(shè)計指標，因此，工作人員需要選擇適合的控制閥門，不管控制閥門的調(diào)節(jié)開度大于80%，還是小于10%，都要重新核算控制回路投自動的調(diào)節(jié)閥，及時進行更新或改造，同時，改造2#常減壓裝置28調(diào)節(jié)閥，確保裝置的靈活性與可靠性。

2.3 解決影響儀表裝置平穩(wěn)的因素

工作人員需要解決影響回路自控的因素，優(yōu)化儀表設(shè)備改造計劃，提高儀表設(shè)備的安全性與可靠性，使其達到“靈、準、穩(wěn)”三個要素，例如，工作人員需要及時更換9臺調(diào)節(jié)閥，提高儀表調(diào)節(jié)閥控制效果的穩(wěn)定性，確保熱電運行部減少設(shè)備的磨損泄露量。同時，工作人員需要及時更新定位器精度較低和使用年限較久的5臺調(diào)節(jié)閥。分析影響儀表設(shè)備的因素，研究人員共同攻關(guān)，優(yōu)化控制方案，提高控制回路的自動化控制，及時更新渣油加氫裝置和2#常減壓裝置。

2.4 深入研究DCS系統(tǒng)的功能

研究人員需要研發(fā)DCS系統(tǒng)的功能，通過更多的輔助措施，提高生產(chǎn)過程中的自動化控制，從而提高儀表的自控率。DCS系統(tǒng)可以優(yōu)化裝置參數(shù)，提高裝置的穩(wěn)定性。同時，具有高效的PID評估性能，可以快速完成PID參數(shù)優(yōu)化工作，以及PID回路性能的批量評估工作，降低了維護工作量。若是在20萬噸/年聚丙烯裝置，以及260噸/年柴油加氫裝置中使用PID性能評估，將會提高兩套裝置的自控率[3]。

此外，實現(xiàn)DCS自控率的自動統(tǒng)計，也能提高儀表自控率?？刂苾x表最初的統(tǒng)計是由人工進行來統(tǒng)計，這樣的統(tǒng)計方式需要大量的人力資源，為企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展帶來極大不便，并且容易造成自控率數(shù)據(jù)的不準確。所以，利用現(xiàn)有DCS的內(nèi)部功能，實現(xiàn)DCS自控率的自動統(tǒng)計，能夠有效解決這一問題。通過與廠家工程師的對接，實現(xiàn)了DCS自動統(tǒng)計投用自控回路的個數(shù)統(tǒng)計，對因為裝置停用、備用設(shè)備等原因沒有投用的回路進行自動化管理，不將其計入回路總數(shù)中，并自動計算出實時的儀表自控率。通過DCS畫面鏈接到流程圖畫面，工作人員能夠?qū)崟r看到自控率的變化，并通過對相關(guān)數(shù)據(jù)變化情況的分析，判斷儀器使用情況，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

2.5 強化回路控制

在進行儀表自控率提升措施研討過程中，部分儀表自控效率低下的原因，就是控制回路正常工作需要全開或者全關(guān)，而這種工藝需要操作人員進行人工作業(yè)，過分依賴于操作人員的反應能力及技術(shù)技巧。若由于工作人員的疏忽，造成某個儀器的開關(guān)狀態(tài)錯誤，則有可能造成生產(chǎn)事故。所以，管理人員需要與技術(shù)人員進行充分交流，適當調(diào)整設(shè)定值，保證參數(shù)在自控狀態(tài)下不會頻繁開關(guān)，確保穩(wěn)定運行的情況下將這部分控制回路投用自控。另外，通過調(diào)整控制參數(shù)優(yōu)化控制性能，也可以提高儀器自控效率。有些控制回路在裝置運行期間，由于參數(shù)設(shè)置不當容易產(chǎn)生波動較大情況，若沒有相關(guān)維護工作的及時，將會影響儀器自控效果。在進行回路自控時，應控制閥位變化幅度，降低閥位變化造成設(shè)備波動或聯(lián)鎖停機的可能性，增加輸出限幅控制，保證調(diào)節(jié)閥開度變化程度。

2.6 優(yōu)化檢測單元

檢測單元是控制系統(tǒng)的源頭，其主要功能是將被控參數(shù)進行實時檢測并且變送，之后與設(shè)定的數(shù)值對比，在控制器里輸入產(chǎn)生的偏差，進行運算處理，一旦收集的數(shù)據(jù)錯誤，將會導致被控參數(shù)失去控制，運算過程與運算結(jié)果錯誤，容易出現(xiàn)事故。另外，由于檢測單元與控制的對象具有重大的聯(lián)系，受多種因素影響，其中包括溫度、振動、電磁等外界環(huán)境影響，以及氣化、結(jié)晶、組分變化、液化等工藝環(huán)境影響，因此，需要從溫度檢測儀表、壓力檢測儀表、液位檢測儀表、流量檢測儀表四大因素分析。

首先，溫度檢測元件存在介質(zhì)中，對于熱電阻可以采用三線制，而對于熱電偶可以采用冷端補償，從而消除環(huán)境因素的影響。由于溫度檢測儀的裝置過于簡單，因此，只需要合理安裝位置即可，嚴格規(guī)范施工流程，確?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性。在工藝方面，還需要防止溫度套管上結(jié)晶，影響溫度檢測儀表的靈敏度和導熱性；其次，通常在傳感元件與被測介質(zhì)之間，設(shè)計取壓閥門和導壓引線，為外界提供了干擾通道，因此，需要采用保溫和伴熱措施，避免介質(zhì)氣化，對壓力檢測儀表產(chǎn)生影響。在工藝方面，還需要避免介質(zhì)之間互相沖突，使介質(zhì)密度與設(shè)計規(guī)格保持一致，并且需要防止結(jié)晶，確保壓力檢測儀表的穩(wěn)定性；再次，工作人員需要加強對液位計的維護工作，根據(jù)季節(jié)的變化，及時調(diào)整填充隔離液儀表的周期。選擇抗干擾能力較強的儀表，清除外界對液位檢測儀表的干擾。在工藝方面，按照設(shè)計參數(shù)進行差壓式和應力式的調(diào)校；最后，工作人員需要確保工況參數(shù)恒定，根據(jù)溫度、介質(zhì)密度、壓力等運行條件，進行相應的計算與加工。同時，確保正、負壓引線具有相同的介質(zhì)密度。還需要及時與工藝進行溝通，確保運行條件與設(shè)置保持一致，若是出現(xiàn)偏差，則進行調(diào)整[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，企業(yè)需要詳細分析與攻關(guān)儀表自控率較低的原因，提高儀表自控率，解決裝置的生產(chǎn)波動變化，使儀表裝置達到“穩(wěn)、優(yōu)、長、滿”四點要素。同時，防止出現(xiàn)人工操作失誤的現(xiàn)象，降低安全事故發(fā)生的概率，優(yōu)化裝置的生產(chǎn)經(jīng)營，促進企業(yè)的長遠發(fā)展。