從1853年全球第一家煉油廠誕生至今剛好跨過(guò)了170年。
作為一個(gè)古老但又始終在不斷發(fā)展和創(chuàng)新的基礎(chǔ)性行業(yè)，煉油工業(yè)經(jīng)歷了從最初的照明用油、汽車/航空燃油用途為主，到目前以化工品為主導(dǎo)的煉化一體化轉(zhuǎn)型歷程。這期間，常減壓蒸餾、催化裂化、延遲焦化、加氫裂化等不同工藝在自身創(chuàng)新迭代過(guò)程的同時(shí)，又與裝置催生了從計(jì)算機(jī)控制到PLC、DCS和如今煉化一體化工廠的自動(dòng)化和數(shù)字技術(shù)新革命。
事實(shí)上，從煉油化工到電力、鋼鐵、建材、核電、醫(yī)藥乃至新興的綠氫綠氨、電解鋁等典型的過(guò)程工業(yè)，圍繞工藝展開(kāi)的過(guò)程自動(dòng)化和數(shù)字化創(chuàng)新都在發(fā)生日新月異的變化。其中煉化代表了復(fù)雜的過(guò)程工業(yè)，我們就從煉化行業(yè)切入，來(lái)看看整個(gè)過(guò)程工業(yè)的創(chuàng)新與一體化解決方案。
致勝新格局：從煉化看過(guò)程自動(dòng)化的創(chuàng)新與一體化
瀏覽次數(shù)：723 發(fā)布時(shí)間：2023/12/27 13:36:53
從1853年全球第一家煉油廠誕生至今剛好跨過(guò)了170年。
作為一個(gè)古老但又始終在不斷發(fā)展和創(chuàng)新的基礎(chǔ)性行業(yè)，煉油工業(yè)經(jīng)歷了從最初的照明用油、汽車/航空燃油用途為主，到目前以化工品為主導(dǎo)的煉化一體化轉(zhuǎn)型歷程。這期間，常減壓蒸餾、催化裂化、延遲焦化、加氫裂化等不同工藝在自身創(chuàng)新迭代過(guò)程的同時(shí)，又與裝置催生了從計(jì)算機(jī)控制到PLC、DCS和如今煉化一體化工廠的自動(dòng)化和數(shù)字技術(shù)新革命。
事實(shí)上，從煉油化工到電力、鋼鐵、建材、核電、醫(yī)藥乃至新興的綠氫綠氨、電解鋁等典型的過(guò)程工業(yè)，圍繞工藝展開(kāi)的過(guò)程自動(dòng)化和數(shù)字化創(chuàng)新都在發(fā)生日新月異的變化。其中煉化代表了復(fù)雜的過(guò)程工業(yè)，我們就從煉化行業(yè)切入，來(lái)看看整個(gè)過(guò)程工業(yè)的創(chuàng)新與一體化解決方案。
對(duì)“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”的極致追求
在煉化行業(yè)，隨著成品油需求放緩，“控?zé)捲龌?、多產(chǎn)化工品、提升加工深度早已是全球煉化一體化模式的發(fā)展新常態(tài)，也是當(dāng)今煉化企業(yè)優(yōu)化資源配置、降低生產(chǎn)成本、提高附加值的主要戰(zhàn)略選擇。這一模式不單意味著原料產(chǎn)品互供、能源閉環(huán)利用和公共設(shè)施共用的緊密一體化工藝設(shè)計(jì)，也同時(shí)帶來(lái)了工藝的復(fù)雜性和裝置的大型化與規(guī)?；?/p>
為了不斷追求對(duì)大規(guī)模一體化工藝裝置運(yùn)行“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”（即安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)、滿負(fù)荷生產(chǎn)以及優(yōu)化運(yùn)行）的極致目標(biāo)，煉化企業(yè)在自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)與交付、儀表、控制、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、設(shè)備管理、公用工程等一系列環(huán)節(jié)上亟需變革，其中就最為核心的控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)而言，需要應(yīng)對(duì)的變革挑戰(zhàn)包括：
（1）更高的安全性：為了確保大型復(fù)雜一體化生產(chǎn)過(guò)程的安全性，DCS和SIS系統(tǒng)需要具備更高的安全性功能，例如冗余設(shè)計(jì)、安全聯(lián)鎖、容錯(cuò)能力和故障安全機(jī)制，甚至包括應(yīng)對(duì)越來(lái)越多IT應(yīng)用所帶來(lái)的信息安全風(fēng)險(xiǎn)的能力。
（2）更強(qiáng)的穩(wěn)定性：由于大型一體化裝置的運(yùn)行波動(dòng)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，DCS和SIS系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念到網(wǎng)絡(luò)通信，從軟件到物理硬件上都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證，以確保其在各種工況下的穩(wěn)定性和可靠性。
（3）更長(zhǎng)的使用周期：為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行，DCS和SIS系統(tǒng)需要在設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中充分考慮系統(tǒng)的可靠性，例如采用冗余設(shè)計(jì)、模塊化結(jié)構(gòu)、優(yōu)秀的設(shè)備報(bào)警管理和基于大數(shù)據(jù)的科學(xué)運(yùn)維方式等。
（4）更高的裝置負(fù)荷率：“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”理念強(qiáng)調(diào)滿負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)一體化煉化過(guò)程來(lái)說(shuō)，DCS系統(tǒng)需要具備高性能的控制器和服務(wù)器，以確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度。
（5）更好的優(yōu)化運(yùn)行：大型一體化煉化裝置通常由多個(gè)工藝單元組成，各種控制變量之間的強(qiáng)耦合、非線性特性增加了運(yùn)行復(fù)雜性和難度，而需要優(yōu)化的多個(gè)目標(biāo)如最大化產(chǎn)量、最小化能耗、最大化利潤(rùn)等之間可能存在相互制約，“卡邊操作”要求更高。
此外，為了節(jié)約資源與能源，優(yōu)化過(guò)程還要致力于滿足嚴(yán)格的低碳環(huán)保要求，如果能將電力自動(dòng)化與控制系統(tǒng)很好地集成起來(lái)，便能更好地進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化并監(jiān)測(cè)和避免電力供應(yīng)系統(tǒng)造成的故障。
厚積薄發(fā)，完整的過(guò)程一體化解決方案
施耐德電氣基于開(kāi)放的EcoStruxure??架構(gòu)與平臺(tái)，為煉化行業(yè)、電力、食品、制藥、綠氫綠氨等眾多過(guò)程行業(yè)用戶提供了非常全面的過(guò)程自動(dòng)化與數(shù)字化解決方案，主要涵蓋EcoStruxure Foxboro過(guò)程儀表、EcoStruxure Foxboro DCS分布式控制系統(tǒng)、EcoStruxure Tricon CX安全儀表系統(tǒng)解決方案、EcoStruxure顧問(wèn)軟件以及AVEVA全生命周期解決方案，在滿足過(guò)程工業(yè)安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)下，推動(dòng)行業(yè)邁向更加開(kāi)放、高效與韌性、可持續(xù)和以人為本的未來(lái)工業(yè)。
（1）EcoStruxure Foxboro DCS系統(tǒng)的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)
誕生于1987年的Foxboro DCS經(jīng)過(guò)30多年的迭代和實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，其硬件、軟件和通信網(wǎng)絡(luò)始終圍繞“長(zhǎng)壽命結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)思想，進(jìn)行向下兼容，又不斷采用新的技術(shù)進(jìn)行提升，其創(chuàng)新特點(diǎn)主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的開(kāi)放性、可靠性以及技術(shù)先進(jìn)性等方面。
無(wú)論是核心控制器向下對(duì)各種過(guò)程儀表總線協(xié)議，以太網(wǎng)總線還是串行總線甚至是基于IEC61850配電系統(tǒng)連接協(xié)議的支持，還是向上基于開(kāi)放協(xié)議連接到生產(chǎn)管網(wǎng)，甚至是基于云的工程開(kāi)發(fā)、FAT測(cè)試、SAT測(cè)試，EcoStruxure Foxboro DCS的開(kāi)放性可謂與時(shí)俱進(jìn)。
在可靠性方面，EcoStruxure Foxboro DCS提供多重冗余的通信網(wǎng)絡(luò)、冗余的供電系統(tǒng)、互為備用的操作站、冗余容錯(cuò)設(shè)計(jì)的控制處理器，以及從單個(gè)組件到整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)連續(xù)正常運(yùn)行。
EcoStruxure Foxboro DCS控制器擁有自整定和多變量自整定等復(fù)雜計(jì)算能力，軟件支持虛擬化技術(shù)，提供動(dòng)態(tài)感知畫(huà)面HMI，并通過(guò)遠(yuǎn)程系統(tǒng)管理和系統(tǒng)診斷軟件包提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)系統(tǒng)的能力，以及AVEVA APC先進(jìn)過(guò)程控制軟件帶來(lái)的深度優(yōu)化能力等，都很好地體現(xiàn)了該系統(tǒng)的先進(jìn)性。