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基于百万吨乙烯国产DCS的黑屏操作应用与实践

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成果主要完成人

庞忠荣、袁玉龙、庄 稼、曹 静

项目概况

宁夏煤业公司烯烃二分公司是一套百万吨乙烯项目,该项目以400万吨/年煤制油项目副产的石脑油和液化石油气(LPG)、甲醇制烯烃(MTP)装置副产的液化石油气(LPG)作为原料,年生产45万吨聚乙烯、60万吨聚丙烯(PP),15万吨合成氨。 烯烃二分公司的DCS黑屏操作工作历经近5年时间。2016年实现了国产DCS系统在百万吨乙烯的首套应用。2018年开车投料过程中使用了PID优化软件,对PID参数实施了优化整定,自控率超过99%并一次性开车成功。2019年在达产的过程中实施乙烯裂解装置关键单元APC先进控制,首次实现了裂解炉群一键负荷分配,COT温度等关键指标的精准控制 ±1℃,精馏塔卡边控制。2020年在稳定生产过程中使用高级报警管理软件AAS,通过多工况条件抑制技术解决了报警泛滥问题,通过近两年的全面报警优化,使得分公司的过程报警数量大幅下降。 2022年1月在创标杆活动开展过程中,分公司在百万吨乙烯工厂首套全国产化DCS系统上创新性的成功实施了DCS黑屏操作。目前分公司5个车间12个岗位36台DCS操作站,已实现27台操作站黑屏,分公司将相关的实施经验总结为“DCS黑屏操作1+3+1模式”,该模式受到了政府和行业主管部门领导的充分肯定,也得到了化工行业企业的认可,具有很好的经济价值和社会价值。 总结烯烃二分公司近5年的黑屏操作实践经验,基于可靠DCS、PID、APC与AAS,从自控率提升、报警整治、联锁率提升等方面开展创新工作,黑屏管理软件在高自控率和联锁投用率,低报警率的优势条件下,实现黑屏操作。主要创新点为: (1)自控率与联锁率提升 PID优化整定软件裂解装置所有回路信息进行提取、分类、评估、辨识、分级,并生成一系列模型,形成新的 PID 参数,应用综合指标策略实现PID参数的优化整定,实现基础回路统一管理、优化,提升装置回路级别管理运行水平,实现自控率及联锁率提升。 采用多目标协调优化、多层次协调与负荷自动升降构等,实现裂解炉、C2/C3加氢反应器等生产工艺过程实现先进优化控制(APC),应用区域优化技术,迭代求解各个控制器稳态可行解约束区间,实现上下游传递平衡,关联单元匹配优化平衡。实现了裂解炉COT温度控制精度±1℃内,达到指令式全自动负荷自动升降,全程无需人工干预,保证装置运行趋于最优。 (2)报警整治 通过报警采集、报警处理、多工况报警等,构建了规范化高级报警管理系统(AAS),实现不同工况下报警参数和报警机制自动识别与匹配,针对同一个位号的报警可按不同工况进行抑制、启用与当前工况相匹配的报警值与报警等级,报警频次25万次/月下降至13万次/月,降幅48%,成为国内第一家成功应用多工况实时报警管理功能的标志企业。 (3)黑屏管理软件 通过黑屏管理软件实现操作站黑屏管理,通过OPC AE 和 OPC DA建立与VF监控软件的联系,在DCS系统在没有报警、无人工操作的情况下,操作站屏幕自动进入锁屏模式,黑屏管理软件自动累积黑屏时长。当装置异常波动时,DCS报警点亮屏幕后退出黑屏,自动弹出报警界面,精准定位故障点,辅助操作人员及时进行处置,达到操作安全的目标。基于C/S架构开发管理员版软件,通过IP地址访问操作员版的屏幕管理数据。