基于HydroCOM的石油加氢控制系统设计(自动化)

摘要：在石油生产制造过程中，加氢精制是一个重要的步骤。然而传统的往复式压缩机气量调节方式浪费能源，控制速度缓慢。现采用HydroCOM控制技术实现气量的无级调节，压缩机根据实际需要的气量进行压缩，从而能够最大限度的节约能源，实现了传统的常规控制无法达到的控制功能。本文详细阐述了HydroCOM的基本工作原理及组成结构，嵌入在CS3000中，最终实现对气量的无级控制。采用HydroCOM系统后，节能效果显著，能够有效地实现节能降耗、减亏增效的目的。结合其在实际应用中展现的良好的节能效果，证明HydroCOM是一种值得广泛推广的先进技术。
关键词：HydroCOM系统；集散控制系统；压缩机

The Design and Implementation of Oil Hydrogenation
 Control System Based on HydroCOM
Student majoring in automation   
 Tutor    
Abstract： In the petroleum production process, hydrogenation is a very important step. However, the traditional way of regulating the reciprocating compressor wastes energy and has slow control rate. HydroCOM control technology now is used to realize the stepless regulation of the gas compressor according to the actual needs of hydrogen, achieving the maximum energy saving while the traditional control methods could not reach the same control function. The basic working principles and structure of the HydroCOM system are described in this paper. This system is embedded in the CS3000 control system and ultimately accomplishes the stepless control of hydrogen. Using HydroCOM system, the energy-saving effect is remarkable. It is also effectively achieve the purpose of reducing loses and improving efficiency. Combined with its outstanding practical application results in the field of energy-saving, HydroCOM system is an advanced technology which should be widely introduced. [资料来源：THINK58.com]
Key words: HydroCOM System; Distributed Control System; Compression Engine

目前，由于市场竞争的需要和科学技术的发展，使得石化系统的过程控制正面临着严峻地挑战和前所未有的机遇。尤其国内外企业在国际市场剧烈竞争的刺激下，特别是过程工业还受到环境保护的巨大社会压力。节能降耗，少投入多产出的高效生产和减少污染的洁净生产成为企业的生产模式，企业把提高综合自动化水平作为挖潜增效、提高竞争能力的重要途径。集常规控制、先进控制、过程优化、生产优化、生产调度、企业管理、经营决策等功能于一体的综合自动化成了当前过程控制发展的趋势。最终形成一个能适应生产环境不确定性和市场需求多变性的全局优化的高质量、高效益、高柔性的智能生产系统[15]。
总体认为CENTUM-CS3000集散型控制系统（DCS）具有以下特点：人机界面灵活形象、直观明了，操作方便；联锁顺控设计周密细致，生产安全可靠；控制方案先进、控制精度高、产品高质低耗。该系统投入运行以来，稳定可靠、操作简便，使工艺指标进一步优化充分发挥了现有设备的生产能力。
HydroCOM作为一种气量调控技术，实际应用中有以下特点:
(1) 仅压缩工艺流程实际需要的气量，能最大限度地节省能源；

[来源：http://www.think58.com]

(2) 能精确控制压缩机的各级工艺参数，满足工艺流程的需要，操作简单，维护简易；
(3) 能有效降低压缩机的实际负荷，大大增加压缩机的可靠性和使用寿命，使压缩机更有效地运行。
由于该套系统功能齐全、技术先进、环保安全、故障率较低，节约了大量的维护资金，经济效益和社会效益显著。在能源日益紧张的今天，HydroCOM系统高效节能的特点能更好地满足国民经济的发展，是一个值得推广的气量控制系统。
在安庆石化220万吨/年蜡油加氢装置新氢压缩机实际实施HydroCOM运行以来，机组运行稳定，故障率降低，中压加氢裂化装置电耗下降比较明显，对装置节能降耗意义重大[19]。系统投用后，能够按照设计要求实现控制方案的切换，很好地实现了系统的控制要求，对于控制的选择、输出信号的转换、CIU 部分的无扰动切换等各项功能均能达到要求。控制方案改造后，节能降耗的效益明显。蜡油加氢装置2216-C6102A 压缩机的额定功率为3250KW，平均负荷假设为60%，功率因素为0.85，按平均0.5元/度计算，每小时通过旁通阀调节浪费的能源为：3250*0.85*0.4=1105kW每年损失为9500MWh，人民币为4700万可见浪费十分巨大。因此采用HydroCOM控制技术对提高炼油企业的经济效益非常显著，良性的闭环控制对提高该装置生产效率、降低能耗、以及对装置设备的平稳操作，提高自动控制水平都具有重要的作用，同时培养了实施和应用的工艺、仪表工程技术人员，提高了装置整体自动化水平。 [来源：http://think58.com]
实践证明，此控制系统的优点是结构简单、气量可连续变化，保证三级压缩比恒定，保证了压缩机运行的稳定性。可以实现对气量的连续性的给定控制，避免了原来工艺过程中对氢气进行重复压缩的过程，减少了能耗及设备损耗。压缩机的轴功率随着负荷变化而变化，低负荷运行时，功率消耗明显下降，如果随着装置耗氢量减小，在HydroCOM控制作用下压缩机负荷就会很快下降，节电的效果就会更加突出。另外，值得注意的是：在实施过程中要根据装置的条件的变化，对相应控制方案进行必要的监控，长期保持HydroCOM控制的应用效果，使HydroCOM控制技术在生产过程中达到长久的、应有的功效。应该说先进的工业自动化和HydroCOM控制技术在其他装置会得到更加广阔的应用。 [来源：http://www.think58.com]

目  录   18000字
摘要………………………………………………………………………………………1
关键词…………………………………………………………………………………………1 [资料来源：www.THINK58.com]
Abstract………………………………………………………………………………………1
Key words……………………………………………………………………………………1
引言……………………………………………………………………………………………1
1 CS3000组态软件…………………………………………………………………………3

1.1组态软件概述……………………………………………………………………………3
1.2 DCS概述…………………………………………………………………………………3
1.3 DCS基本构架……………………………………………………………………………4
1.4 Centum软件概述…………………………………………………………………………4
2 HydroCOM系统应用背景…………………………………………………………………5
2.1往复式压缩机内部原理…………………………………………………………………5
2.2 往复式压缩机气量调节方法……………………………………………………………5
2.3 传统状况分析……………………………………………………………………………5
2.4 HydroCOM系统基本原理…………………………………………………………………6
2.5 HydroCOM工作原理………………………………………………………………………6
2.6 HydroCOM节能原理………………………………………………………………………6
3 HydroCOM系统硬件组成……………………………………………………………7
3.1中间接口单元CIU………………………………………………………………………8
3.2 液压执行机构HA…………………………………………………………………………8 [资料来源：www.THINK58.com]
3.3 液压执行油站HU…………………………………………………………………………8
3.4 上传死感点TDC…………………………………………………………………………8
4 工艺控制方案…………………………………………………………………………8
4.1 HydroCOM系统控制目标…………………………………………………………………8
4.2 原有控制方案………………………………………………………………………9
4.3 增加HydroCOM系统后控制方案………………………………………………………10
5 CS3000组态实现…………………………………………………………………10
5.1 系统构成………………………………………………………………………………10
5.2 监控画面………………………………………………………………………………11
5.3 CS3000系统配置………………………………………………………………………11 [资料来源：http://THINK58.com]
5.4 CS3000软件组态步骤…………………………………………………………………11
5.5 HydroCOM仪表逻辑功能………………………………………………………………13
5.6 HydroCOM系统控制信号线性化………………………………………………………14
6 实验方法与步骤…………………………………………………………………………15
6.1 实验实物图及连接……………………………………………………………………15 [资料来源：THINK58.com]
6.2 压缩机的启动…………………………………………………………………………16
6.3 控制器负荷程序………………………………………………………………………17
7 结论………………………………………………………………………………………18
致谢…………………………………………………………………………………………19

[资料来源：http://THINK58.com]

参考文献……………………………………………………………………………………19

参考文献：
[1] 张刘军,高金森,徐春明.我国重油转化工艺技术[J].河南石油,2004,18(5):62-64.
[2] 卜蔚达.重油加氢技术特点和发展趋势[J].化学工程与装备,2010,(3):113-115.
[3] 孙学亮.往复式压缩机压开吸气阀气量调节的理论与实验研究[D].浙江:浙江大学,2006:3.
[4] Joseph La Fauci.PLC or DCS[J].Elsevier Science Ltd,2007,36(1):21-28.
[5] T.Rahkonen.Distributed Industrial Control Systems-A Critical Review Regarding Openness[J].Control Eng. Practice,1995,3(8):1155-1162.
[6] N.G.P.C.Mahalik*,S.K.Lee. Design and development of system level software tool for DCS simulation[J].Advances in Engineering Software,2003,(34):452-465.
[7] 晏剑辉.DCS监控系统在泸州电厂的应用[J].自动化与仪器仪表,2008,(4):51-54.
[8] 项飞.Centum-CS控制系统在聚酯装置上的应用[J].自动化博览,2007,(12): 60-62.

[来源：http://think58.com]

[9] 张伟东,姜晓盟,董昌宏,周辉.HydroCOM无级调节系统在渣油加氢装置新氢压缩机中的应用[J].石油和化工设备,2009,(1):27-29.
[10] 高凤巧.Hydrocom系统在加氢裂化装置DCS中的应用[J].石油化工设备,2009,38(8):64-66.
[11] 中国石油和石化工程研究会.炼油设备工程师手册[S].北京:中国石化出版社,2003,429-438.
[12] 陈国良.CENTUM-CS3000在硝酸装置中的应用[J].内蒙古石油化工,2008,(13):17-19.
[13] 吴伟才,董玉涛.PLC在压缩机余隙自动无级调节中的应用[J].机电一体化,2010,37(2):64-66.
[14] 胡青龙,黄伟.基于CENTUM CS3000的集散控制系统[J].机电工程技术,2008,37(10):37-39.
[15] 何骏.CENTUM CS系统在加氢裂化装置中的应用[J].广州化工,2009,37(5):209-211
[16] 赖红军.加氢裂化装置DCS复杂控制功能的实现[J].石油化工自动化,2005,41(2):47-48,60.
[17] 张建惠.CS3000过程控制系统在120万吨加氢装置中的应用[J].中国科技信息,2005,(16):82.
[18] 沈经颖.HydroCom气量无级调节系统在横河DCS中的实现[J].山西科技,2008,(4):120-121.
[19] 田同虎.新氢压缩机投用HydroCOM系统对生产及工艺过程控制的影响[J].石油化工自动化,2006,(6):28-30. [资料来源：http://THINK58.com]

[资料来源：www.THINK58.com]