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1浅谈DCS系统在天然气蒸汽转化制氢系统中的应用株洲硬质合金集团有限公司杜银龙摘要：通过本文简要介绍了opto22公司的DCS系统在天然气蒸汽转化制氢系统中的应用及出现的一些问题。介绍了我公司dcs的组成，系统的维护及生产过程中的故障解决。关键词：SNAP-PAC-S1天然气蒸汽转化制氢工艺DCS系统维护一、DCS简述1、DCS的概念DCS为分散控制系统的英文（TOTALDISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM）简称。指的是控制危险分散、管理和显示集中。2、DCS的组成DCS系统包括三大部分：带I/O部件的控制器、通讯网络和人机接口。人机接口包括操作站、工程师站和历史站。控制器I/O部件和生产过程相联接，操作站和人相联系，通讯网络把这两部分联成系统。二、我公司的DCS系统介绍1、我公司所用DCS产品的功能介绍采用美国OPTO22的DCS系统，其中控制器为SNAP-PAC-S1，它的作用是运行控制程序，通过I/O单元控制流程，为监控系统提供数据并提供存储数据的空间；I/O系统也是采用的OPTO22公司的模块单元，它的作用是为传感器提供接口，支持数字、模拟、串口信号并具有光电隔离的功能;交换机选择的是普通民用的D-LINK1016,它的作用是提供以太网络接口，帮助数据交换传输，便于该DCS系统对此制氢装置实行自动化控制,控制器借助I/O采集和输出2信号来管理和监控现场的执行器及各温度和压力点状况。2、我公司的DCS流程图三、我公司天然气转化制氢工艺过程介绍通过DCS系统对装置的硬件和软件进行整合，比如通过对装置设计的参数进行程序标定，通过系统采集实时的压力、流量、温度等，与设定值进行PID控制，消除影响控制的偏差和扰动，从而保证各工序所需的热量、反应温度、流量等条件。为了能使大家了解DCS对我装置控制内容和方向，以下简单介绍天然气转化制氢工艺的几个过程。本装置工业氢生产能力为1500Nm3/h,装置技术采用轻烃水蒸汽转化和变换造气、变压吸附（PSA）净化工艺路线。3该装置由原料气压缩、原料气精制、轻烃水蒸汽转化、中温变换、PSA以及余热回收等部分组成。主要反应有:1、天然气精制硫醇:RSH+H2→RH+H2S硫醚:R1SR2+2H2→R1H+R2H+H2S二硫醚:R1SSR2+3H2→R1H+R2H+2H2S噻吩:C4H4S+4H2→C4H10+H2S氧硫化碳:COS+H2→CO+H2S二硫化碳:CS2+4H2→CH4+2H2SZnO(固)+H2S=ZnS(固)+H2O2、天然气蒸汽转化CH4+H2O=CO+3H2-206kJ/mol3、中温变换CO+H2O=CO2+H2+41.2kJ/mol四、公司DCS系统使用过程中出现的问题、分析及处理过程我天然气转化制氢装置运行二年多来基本平稳，但也出现过一些问题。1、DCS系统室外末端执行器等设施应定期进行维护保养检查，确保其处于最佳工作状态，如：事故起因：值班人员在上零点班过程中，于早晨6点左右发现转化配蒸汽流量增大很多，汽包压力下降，内操通过电脑手动调节阀位仍无任何变化。分析：经现场检查发现此配汽阀（气动薄膜调节阀）位于全开位置（和控制室内电脑上显示的不符），但检查仪表气源压力正常（0.4～0.6MPa），气路无堵塞，后检查该阀现场电源信号线无电流信号输入，控制室控制柜内安全栅前有电流信号，安全栅后到现场就无信号，经过更换新安全栅后又无信号，确认现场调节阀定位器线圈短路引起安全栅的损坏，后更换定位器线圈后，该阀工作正常。4经查，定位器超过指定的使用条件（输入电流、电压、气压、环境温度等），会引起部件的磨损及损坏而导致不能正常动作。2、DCS系统通讯交换机的选型及配置方式。在实践中，我们觉得数据交换机是容易被忽略的一个地方：一是DCS系统的网络传输是通过网络交换机进行的，而许多企业注重控制器的质量，而容易忽视交换机的选型，随便到电脑城买一个普通的民用网络交换机，为了避免交换机故障影响DCS数据传输，应选择宽温型如工作温度为-40～70℃、兼容性好且能长时间稳定运行的设备，如美国科动公司和MOXA公司的产品；二是对较高运行安全的DCS系统应有交换机冗余，如我下游合金生产用氢要求我天然气制氢装置24小时运行不间断连续供氢，所以建立工业以太网交换机环网冗余就十分必要。我天然气制氢装置就曾出现过交换机引起的故障：事故起因：值班人员在上零点班过程中，于早晨7点准备进行交接班前准备时发现DCS的所有操作站监控画面中实时数据突然全部消失,如,趋势图画面中，几条趋势都为直线不变。分析：经检查控制柜控制器及I/O卡件电源均正常，电脑也并未死机，由于控制器和I/O信号采集系统之间使用交换机进行双向传输，故经过检查后果然发现此D-Link交换机无电源指示，经更换后监控画面上即显示数据，但此时检查数据却与现场表读数不同，后重新下载控制方案后正常。3、DCS系统的人机界面现在大多采用具有强大存储及兼容功能的PC机，但PC机的使用环境及其安全稳定性要求较高，尤其要约束员工不得随意插接U盘造成PC机感染网络病毒；二是操作人员要5具备基本的电脑维护常识。如我单位就曾出现过：事故起因：一白班值班人员发现一台电脑（工程师站）监控画面数据显红如，而其他两台电脑画面数据指示正常，DCS系统运行正常。分析：由于发现此站不影响DCS系统运行，故关闭此站监控画面，重启电脑后检查设备管理器发现网卡驱动丢失，后重驱网卡驱动后，本地连接显示正常，重新打开监控画面运行程序，一切正常，分析原因可能是电脑长时间运行导致死机后重新启动而丢失了网卡驱动程序。对此我们加强了值班人员电脑知识的培训，另外也隐藏了电脑右下角可显示的，防止值班人员误操作而导致的“禁用连接”。4、DCS系统现场执行机构因气源、电源供应故障对应的正确操作方法。DCS系统因其复杂性和掌握的难度，在系统上的某一块出现故障时正确处理操作应对十分关键。A、调节阀仪表气源压力低或仪表空气全部断气当发现多个自调系统失灵，监控画面上自调阀阀位在全开或全关位置，立即检查仪表气源压力，若气源压力小于0.4MPa，则不正常，检查气源管道有无堵塞或漏气现象；若气源压力小于0.2MPa，立即进行紧急停车。将监控画面上的自调系统全部打到手动，将调节阀阀位调到安全位置，通知仪表工检查气源，同时到现场进行操作，关闭调节阀两端的截止阀，用旁通阀操作。B、由于装置供电有两路，一路市电，一路UPS电源。停电后UPS电源开始出现掉电时，气开调节阀全关，气闭阀全开，因而要到现场进行手动控制该阀旁通阀。发生气源和电源故障时，处理的过程中由于需要调节的阀很多，故应首先系统放空或大循环，保证工艺气体的内部流动，防止高温6区设备热偏差引起应力的突变；然后控制配汽流量，防止转化催化剂的结碳；然后再通过调节燃烧保证炉膛的缓慢降温。C、当出现以上DCS问题后需要下载控制方案时，注意：一是检查并记录控制柜内PSA各程控阀开关信号指示（即PSA运行步序）。二是制氢系统大循环。三是切除所有的变压吸附塔，关闭各程控阀手阀。四是检查现场PSA（变压吸附）塔各程控阀状态并和第一步进行核对，并记录现场各塔压力情况，若一致时，打开Optocontrol软件找到下载模式进行下载。五是停运PSA系统，观察有无过错均压，若下载后和下载前状态一致，则运行PSA至正常。六是检查各运行参数变化情况，调整各部分为正常状态。五、DCS系统的维护日常维护：1、中控室管理A、密封所有可能引入灰尘、潮气和鼠害或其它有害昆虫的走线孔（坑）等。B、保证空调设备稳定运行，保证室温变化小于+5℃/h，避免由于温度、湿度急剧变化导致在系统设备上的凝露。C、现场与控制室合理隔离，避免现场灰尘进入控制室，同时控制室定时清扫，保持清洁。2、操作站管理A、文明操作，爱护设备，保持清洁，防灰防水。B、严禁擅自改装、拆装机器。7C、严禁使用非正版软件，谨慎使用外来软盘或光盘，防止病毒侵入。D、严禁在操作平台进行不必要的操作。E、做好系统所需的各种驱动软件、组态软件的硬盘备份。3、控制站管理A、严禁擅自改装、拆装系统部件；不得无故拉动机笼接线、接地线、供电线路、通信电缆等。B、锁好柜门。C、定时对控制站进行检查。大修期间的维护：1、操作站、控制站停电吹扫检修。包括工控机内部，控制站机笼、电源箱等部件的灰尘清理。2、系统供电线路检修。包括分电箱、端子排、继电器、安全栅等。确保各部件工作正常、线路可靠连接。！特别注意，断电后UPS电池仍然会产生很高电压，请注意安全。3、接地系统检修。包括端子检查、对地电阻测试。4、通信线路连接线、连接点检查，确保各部件工作正常、线路可靠连接。做好双重化网络线的标记。六、总结DCS系统出现问题时，要能够按照DCS的流程正确查找故障所在，并安排专人对DCS进行维护，对操作人员进行定期培训，让其掌握一定的判别方法，及早发现问题，进行适当处理，这样就可以避免或者减少对工艺控制的影响。以上只是我公司出现的一些问题和个人的总结，不妥之处，敬请斧正。