TPS升级改造及应用

石油化工自动化,2010,3:70过程控制实施技术AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY也程翻排控剂TPS升级改造及应用江伟平,夏勇,杨艳董军彦,李俊杰,郝小云(中国石油天然气集团公司长庆油田分公司第一采气厂,陕西靖边718500)摘要:介绍了长庆油田第一净化厂TPS的升级扩容及改造,包括TPS软件和硬件的升级、控制框和卡件的扩容、控制策略、网络布线供电系统的改进等,结果表明,升级扩容后TPS容量增大,不但增加了隐患治理所需的监控点,而且系统30%的余量为今后该厂各类技改提供了充足的容量。升级改造后系统运行的稳定性大大增强,安全性显著提高,有利于长远平稳关键词:通信电源系统;升级;扩容;控制中图分类号:TP273文献标志码:B文章编号:1007-7324(2010)03-0070-041原系统存在的问题c)可以支持现场总线设备。长庆油田第一净化厂TPS于1997年投入使d)增加了操作员环境,增强了系统的安全性。用,随着该厂规模不断扩大,TPS的运行负荷也不e)支持 Native Windows自启动功能,使开机断增大,系统控制过于集中,中控室仪表接线混乱,和重启操作简单化系统UPS供电不可靠,原有的控制方案已不能满f)选用的最新平台配置较高,CPU的性能有足现状。2001年3月升级后已连续运行至2007很大提高,死机的频率大大降低,刻录光驱可对系年8月。7台GUS平台流程图调用速度较慢,无统备份。法满足工艺操作要求。系统数据更新速度缓慢,系2.2系统扩容统大部分主机光驱和键盘已损坏,主机老化严重,原设计有3对HPM,为了提高控制系统的安使用性能下降,在操作中频繁死机,给操作和维护全性和保证净化装置的独立运行,增加了2对带来不便。因此进行TPS升级,对现有的中央控HPM控制器并对输人输出点和控制回路进行重制室进行改造、GUS操作站硬件升级更新。在原新配置:HPMo3/04,HPM05/06,HPM7/08,系统基础上增加2套HPM冗余控制器和4台端HPM9/10,HPM11/12子柜,并入原有的TPS运行网络,优化控制策略、TPS系统需增加131台仪表共计163个不同分散控制、增加部分卡件,保证各控制器有一定数类型的硬点,根据要求在原系统的IO配置基础量的备用卡件和备用通道,对端子柜至控制柜的上增加32套相应类型的输入输出处理器和FTAFTA接线根据控制器的分配规律重新规范接线,设备,合理分配至相应的HPM中对系统软件升级、UPS供电方式进行改进,提高系根据独立分散的要求将原有的1台非标端子统运行可靠性。柜改为4台全新的标准现场接线端子柜,与4台控2系统升级扩容制柜信号一一对应,端子柜到控制柜的二次仪表接2.1系统升级线重新规范,统一标识,全新接线将原有的7台GUS操作站的软件自原原系统1号中央控制室配置5台GUS操作站WinNt平台R130升级至win2000平台上的分别用于5套装置区的操作,其中GUS4操作站兼R350,TPN软件由R620升级到R670。用目前较工程师站用于TPS数据向自控中心传输。在日常先进的GU平台来替代现有的GUS平台。系统生产中,当5套装置同时运行时,操作人员通过升级后具有如下优势:GUS操作站时刻监控生产运行状态,随时调整工a)NCF在线修改功能提高,可以方便地优化中国煤化工配置,维护系统和修复系统故障。CNMHGb)系统诊断功能增强,可以更加细致地检测y7y一),男,200z毕业于华东石油大学系统存在的潜在问题,防患于未然,历史记录容量热能与动力工程专业,一直从事天然气净化及其辅助工艺生产及提高。研究,现任长庆油田第一净化厂副厂长第3期江伟平等.TPS升级改造及应用艺参数,这给自控维护人员和仪表维护人员的日常扩容后增加1台全新的工程师站,用于自控系维护造成不便。由于GUS站配置较低,响应速度统维护、仪表调校等非生产工艺性操作。在现有的慢,且经过多年连续运行各方面性能下降,尤其是LCN网络上添加1台APP节点,用APP站替代工程师站GUS要同时完成多种任务,在生产运GUS4站的数据传输,通过APP软件包对LCN网行中,经常发生死机现象,从而导致数据传输系统现有的TPS实时数据库开展组态编程,实现对过程出现故障,并直接影响到中控人员的操作,而且实时数据的读写和远传,传输速度和稳定性将进GUS站死机后启动时间有时较长,有时多次重启步加强,同时GUS站作为专用操作员站也会稳定才能恢复正常状态,非常不利于生产安全运行。可靠工作。系统扩容后的硬件配置如图1所示。GPP净化)单元MCDS集配气)单元APP GUS6黑愿HPM07/08HPM/12HPM09/10HPM05/06HPM03/04端子柜端子柜Field Device图1TPS系统扩容后硬件配置2.3优化控制策略造成影响2.3.1原系统的缺点c)自用配气站所有监控点在TPS上不符合a)控制器控制集中。原系统主要包括3套冗生产实际需要。该厂生产三车间主要承担着全厂余的HPM控制器:HPM3/04控制公用系统、供热供水和自用气系统的正常生产运行,自20031~3号净化装置;HPM5/06控制4~5号净化装年增加 Deltav系统后,自动化程度进一步提高置;HPM7/08控制集配气装置。这种控制方式过但自用配气站所有监控点在TPS的HPM07/08于集中,如果HPM03/04出现故障将造成1~3号控制器中运行,日常的监控和中控操作由生产四车净化装置及公用单元停车甚至全厂性的停车。在间的集配气中控岗位进行,现场操作巡检等由生产软件方面,CL程序用来实现装置区天然气计量及三车间完成,这种模式不利于安全生产,将自用配集配气区的外贸计量,其重要性显而易见。原系统气站所有监控点移至 Deltav系统,由生产三车间的CL程序控制相对集中,一旦某个控制器出现故全面负责自用配气站的运行,会更有利于生产管理障,将对全厂的计量造成影响和安全运行。b)端子柜接线混乱。由于该厂逐年技改,系d)联锁程序有待优化。由于现有的联锁程序统需要增加不同类型的点,而系统的NCF组态一是通过运行流程图编写的脚本程序实现的,如果该旦完成,修改的可能性很低,而且控制柜的容量有流程图未调用,联锁程序则不能启用。当1台限,为满足生产需要,后期增加的点并不是严格遵G中国煤化工S站的流程图都循以前的规律,这给维护人员和操作人员带来许多要做CNMHG高。为了方便中不便。例如集配气单元同一条管线上的几个代表控室口HTF,4自控检修中,将反信号分别在 Deltav和TPS两个系统中组态并显作用调节阀在组态中统一改为正作用,相应地对联示,对中控操作极为不利,也给该条管线停车检修锁程序也做了修改并将所有修改都进行联校测石油化工自动化2010年试,但在1号装置区倒泵时,仍出现异常,由于停运b)优化联锁程序。将系统原有的脱硫脱水单MDEA泵时,流量降低而触动联锁发生,但脱硫塔元联锁程序由流程图画面控制改为逻辑点控制并液位调节阀并没有如期全关,而是开关不稳。经检将2007年新增的MDEA循环泵联锁、小股贫液联查发现由于GUSA站的一区脱硫单元流程图未做锁、声光报警联锁等所有联锁程序都统一采用逻辑修改,而且与另一台正常操作的GUS站同时打开点控制。采用逻辑点执行联锁程序不受流程图的而发生上述情况制约,响应速度更加迅速准确,增加了生产安全性。另外,当装置倒泵或仪表调校等装置正常运行由于点细节中带有逻辑框图,即使不熟练的操作员但有可能触动联锁条件时,需要操作人员关闭相应也能很快掌握联锁的内容。操作员可以随时调用的流程图或者将相关的PV值改为手动,并输入逻辑点,察看联锁源和目标源,当联锁发生时,根据个适当的仿真值才能避免联锁的发生。对有些操报警信息迅速找到对应的逻辑点并根据联锁源立作人员来说有时会漏掉这一个步骤,甚至导致无法刻采取相应的措施,避免事故进一步恶化。使装置正常开车在联锁阀调校、装置开车等特殊情况下,即使2.3.2改进的控制策略工艺暂时不需要联锁程序,只要将逻辑点打到旁路针对原系统控制策略中存在的问题,在系统升就能避免联锁程序运行,如果长久不用只要打死该级改造过程中做了如下改进:点即可。a)分散控制,规范所有点所在的区域。首先c)系统其他方面的优化。对GUS操作站升做好前期的资料准备,将所有的组态点、各类程序级安装时,增加操作员环境,这样在用操作员级别等进行详细统计并重新划分区域对已经废弃不用登录时, Windows桌面只显示操作员日常所需的的点(长期处于 Inactive状态)和需要调整的点做内容即 Native Window和计算器工具,大大增强好标记,经过仪表和工艺确认后可进行删除和调了系统的安全性。同时在GUS站上设定 Native整,以释放控制器负荷和空间;做好系统备份Window自启动功能,在操作员成功登录 Windows根据系统备份资料并结合整理的相关资料将系统后,所有程序自动进行,简化了启动GUS站新的控制策略运用至新系统中。新的控制策略见的步骤,并且启动时间明显缩短表1所列。升级时,对照资料,逐一对系统中的组在NCF组态和HM初始化后不但增加了网态点进行检査核对,对各类程序进行初步测试,保络节点,也增大了历史数据库;在对UCN网络组证所有点的信息与原系统一致,程序逻辑正确。升态时,对HPM全方位规划,使之更为合理;对级后严格遵循表1规律,对新增的点和程序组态按 HPM BOX点组态后,不同类型控制点的数量进一照新的控制策略执行步增加。通过组态,进一步增强了自定义键的功表1升级后控制器控制区域分配能,增加了操作组,使操作员的日常操作更加方便控制器 HPM HPM HPM HPM HPM快捷。09/1003/0405/0611/1207/0824供电系统改造控制区域1号2号、3号4号、5号公用集配气原系统UPS在2003年经过改造后由单台装置区装置区装置区单元单元UPS给系统供电改为双UPS并联给1号中控室自控系统集中供电。新的控制策略分散了控制,大大提高了系统原HPM中采用24VDC电源给部分现场仪的安全性;各控制器的余量在30%左右,不仅提表供电原有的24VDC电源体积大质量大安装高了控制器的空闲容量,也能使系统轻松应对净不规范,且使用多年内部零部件存在老化现象化厂今后的各项技改维护。对CL程序重新划分供电系统改造后采用4台双冗余UPS供电,后,各区域的流量计算和清零独立执行,相互不由于TPS为冗余控制方式,其中1号中控室的2受影响。根据2007年10月30日有关调整天然台UPS给一路供电,1号配电室的2台UPS并联气气量交接时间的通知在修改天然气流量清零给冗程序的过程中,由于程序较为分散,仅先对一个GU程序进行修改调试成功后再应用至所有清零程中控序,避免了较大范围的影响,尤其是没有影响到路,这样改造后大大增加了供电的安全性和可靠外贸计量。性。即使1号中控室或2号配电室2台冗余UPS第3期江伟平等.TPS升级改造及应用同时故障也不会影响到整个自控系统的正常运行,而且为今后的安全联锁增设、各类技改维护等提供从而保证了生产安全平稳了可靠保证和充足的空间。在日常生产中,由于工原有的24VDC电源由新端子柜集成的冗余艺等方面改造因素,部分调节阀采用原有的PID电源替代,新的电源体积小质量轻,集成在柜体内,参数已无法正常自动调节,经过调整后,除工艺特大大节省了空间,方便日后的维护管理。在对供电殊要求外,98%以上的调节阀都处于自动调节状系统改造同时,对电路中存在的各类隐患也逐一排态,大大减小了人员的工作量。在提高生产效率和除,包括更新老化的线路,更换老化的断路器、电源降低维护量的同时,将进一步完成全厂自控系统的插座等。改造,加强自控系统的管理水平。25网络布线改造参考文献TPS原有的LCN柜网络节点多,主要汇集了]陈世雄,TDC-300的安全性和维护[门石油化工自动化,TPS网络、 DeltaⅤ系统网络、生产管理网及视频监控网络网络布线密集,网线标示不清,给维护人员[2]王常力,廖道文集散控制系统的设计与应用[M]北京:清华大学出版社,1993:18-24排除故障造成一定难度。[3]何衍庆集散控制系统原理及应用[M].2版北京:化学工在改造中增加了1台网络节点柜,将各类网业出版社,2002线、光缆、通信设备逐一理顺后重新标示,将TPS[4]王骥成祝云和化工过程控制工程[M].北京:化学工业出的通信布线以外的其他类布线重新布局。LCN柜版社,1991.仅用于与TPS相关的设备和布线,进一步增强了[5]马国华.监控组态软件及其应用[M].北京:清华大学出版TPS的独立性使系统网络处于安全状态6]张广明.UPS高可靠供电系统设计与应用M].北京:人民3结束语该厂TPS升级扩容改造至今,系统运行稳定,[7王其英何春华,UPS供电系统综合解决方案[M,北京:电不但新增了各类组态点,满足了生产工艺的需要子工业出版社,2005艾默生智能无线技术帮助Lion石油公司检查产品储量2010年5月6日,艾默生过程管理使用已通过IEC-62591无线HART标准认证的智能无线技术,帮助Lion石油公司有效地检査产品储量;防止溢出和避免因釆取补救措施而产生的额外成本;监视无线发射塔的UPS电源及距离阿肯色El Dorado工厂控制室1600英尺(1m=3.28英尺)的安全喷头。9台智能无线设备在安装、启动和调试上比传统有线网络共计节省165000美元,并为公司节省了20000美元的操作成本Lion石油公司将3台艾默生 Rosemont648温度变送器连接到安装在沥青储罐、硫氢化钠储罐和原油储罐的雷达液温计上。无线温度变送器通过测量4~20mA的信号向 DeltaⅤ控制系统发送液位测量值,为储罐液位提供冗余信息,防止溢出并对沥青的贸易交接进行检查。另外还安装了2台无线温度变送器来测量原油储罐和污油储罐的温度。Lion石油公司在偏远地区的安全喷头上安装了3台 Rosemont702离散开关,当安全喷淋启动时,无线网络可向操作人员发出报警,以便他们安排救援。因为无线电发射塔离控制室的距离太远,所以另一个无线离散开关安装在它的UPS(提供持续电力)上。又由于所有设备间的距离都太远,就额外安装了2台 Rosemont无线温度变送器作为信号转发器。所有14台设备组成一个自组织现场网络并传送信号到智能无线网关,再由网关将可靠的数据传送到工厂的 Delta v数字自动化控制系统。在另一个厂区,公司安装了2台 Rosemont无线温度变送器来监视原油储罐和污油储罐。温度对正确计算石油的体积起着至关重要的作用。经公司估算,在污油储罐上安装无线设备,每天可节省150美元操作成本,总的节省可达20000美元,现有变送器上的温度传感器用来测量液位和温度,当温中国煤化工个月后储罐换料空置时才能进行维修,因为有了无线变送器,工厂节省了操作人员在4数据并计算体积的往返费用CNMHG艾默生过程管理公司