當(dāng)前的石油化工裝置大都采用DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制，DCS的實(shí)施對(duì)提高控制和管理水平起到非常重要的作用，儀表自控率是DCS控制中一個(gè)重要的指標(biāo)。隨著企業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)理念的提出，提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和物耗能耗，減輕操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高裝置的自控率和平穩(wěn)率成為儀表管理重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，儀表自控率成為儀表管理月度考核指標(biāo)，提升儀表自控率成為儀表專業(yè)攻關(guān)的課題。

1、儀表自控率現(xiàn)狀
目前，因多種因素的制約, 大多數(shù)企業(yè)裝置儀表平均自控率處于一個(gè)較低的水平，沒(méi)有充分發(fā)揮儀表控制系統(tǒng)的自動(dòng)、先進(jìn)控制功能，增加了操作人員的工作強(qiáng)度，頻繁增加了誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，裝置各參數(shù)的波動(dòng)影響了產(chǎn)品質(zhì)量和效益。

先后對(duì)中石化部分企業(yè)儀表控制管理情況進(jìn)行調(diào)研，請(qǐng)教各單位儀表自控率管理經(jīng)驗(yàn)。如鎮(zhèn)海煉化、海南煉化、濟(jì)南煉化、武漢石化等各企業(yè)儀表自控率標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)都超過(guò)93%。如果按照總部今年執(zhí)行的新KPI統(tǒng)計(jì)實(shí)際控制率，了解到企業(yè)未單獨(dú)統(tǒng)計(jì)，各自估算實(shí)際控制率一般不會(huì)超過(guò)90%。

儀表自控率計(jì)算方法：控制率＝投用自控回路數(shù)÷(總回路數(shù)-工藝原因未投自控回路數(shù))×100％。

以石家莊煉化分公司為例，公司現(xiàn)仍采用原工藝停用審批的方式進(jìn)行控制率剔除計(jì)算，2017年截止到5月19日公司儀表自控率標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)93.8%，儀表實(shí)際控制率83.23%，處于一個(gè)較低的水平，有提升的空間。

2、儀表自控率低的主要原因
①?gòu)难b置自動(dòng)控制回路投控評(píng)估報(bào)告方面分析
◆ 未投自動(dòng)的儀表原因
一次儀表檢測(cè)問(wèn)題；調(diào)節(jié)閥開(kāi)度不合適，偏大或偏小；閥前后差壓大高于閥自身運(yùn)行條件；閥門(mén)定位器精度低/穩(wěn)定性差；閥動(dòng)作不靈敏卡澀；設(shè)計(jì)不合理；控制效果穩(wěn)定性差；其它儀表原因。
◆ 未投自動(dòng)的工藝原因
裝置負(fù)荷偏差大，超負(fù)荷/低負(fù)荷運(yùn)行；工藝裝置波動(dòng)頻繁；工藝操作習(xí)慣；組分變化或運(yùn)行條件與設(shè)計(jì)偏差大；控制回路之間互相干擾；PID參數(shù)整定不合適；其它工藝原因。

②從裝置實(shí)際投用情況分析
通過(guò)對(duì)各個(gè)裝置（以石家莊煉化分公司為例）儀表投用情況進(jìn)行仔細(xì)分析，通過(guò)總結(jié)歸納發(fā)現(xiàn)存在以下主要問(wèn)題：
a、在正常生產(chǎn)時(shí)，裝置部分設(shè)備不使用，其所屬的儀表停用，屬生產(chǎn)不使用、不控制。
b、控制方案不合理，部分回路控制方案與實(shí)際工藝操作不符，控制效果不明顯，投用困難，如2#常減壓裝置閃蒸塔釜液位 LIC21001，當(dāng)前閃蒸塔液位無(wú)控制回路，無(wú)法投用自動(dòng)控制，需要手動(dòng)操作脫前流量FIC50101、FIC50102、FIC50103。
c、儀表不好用，如一常減壓裝置：減壓塔C004液位控制，投自動(dòng)波動(dòng)大，且液位指示波動(dòng)范圍大，需攻關(guān)；塔頂注水液位控制，補(bǔ)水補(bǔ)不及，開(kāi)副線。需換閥；常壓爐氧表經(jīng)常失靈，需攻關(guān)；瓦斯進(jìn)料壓力控制調(diào)節(jié)閥不好用，需換閥。
d、儀表調(diào)節(jié)閥控制效果穩(wěn)定性差，有部分調(diào)節(jié)閥內(nèi)漏超標(biāo)，如熱電運(yùn)行部9臺(tái)調(diào)節(jié)閥因長(zhǎng)期使用磨損泄露量大；部分調(diào)節(jié)閥閥門(mén)定位器精度低，如焦化裝置有5臺(tái)使用年限久，定位器精度低；裝置部分調(diào)節(jié)閥因動(dòng)作不靈活、定位器不穩(wěn)定，當(dāng)投自動(dòng)時(shí)因不靈活或定位器影響造成控制波動(dòng)，影響自動(dòng)投用。
e、測(cè)量值精度超差，與工況不匹配。
f、控制閥門(mén)選型不合適，調(diào)節(jié)開(kāi)度大于80%（或開(kāi)度小于10%），新裝置因某些設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)遠(yuǎn)離實(shí)際運(yùn)行工況，影響了部分控制回路投自動(dòng)。如：通過(guò)分析評(píng)估2#常減壓裝置有28臺(tái)調(diào)節(jié)閥，3#催化裂化裝置有9臺(tái)調(diào)節(jié)閥（2016年12月30日統(tǒng)計(jì)評(píng)估數(shù)據(jù)）運(yùn)行開(kāi)度不在合理范圍，需要改造。
g、部分調(diào)節(jié)回路因PID參數(shù)設(shè)定不合適，參數(shù)整定困難，投入自動(dòng)時(shí)波動(dòng)大、不穩(wěn)定，控制效果差或難以控制，操作人員更愿意手動(dòng)控制，投自控率低。如連續(xù)重整裝置預(yù)加氫加熱爐出口溫度TIC10201，由于PID參數(shù)不合適，對(duì)擾動(dòng)克服能力較差，導(dǎo)致溫度無(wú)法穩(wěn)定控制在設(shè)定值附近，長(zhǎng)期偏差較大。
h、部分復(fù)雜回路、大滯后回路只靠簡(jiǎn)單的PID控制會(huì)因?yàn)楣に囋蛟斐纱蠓▌?dòng)，有時(shí)會(huì)發(fā)生全關(guān)，影響裝置穩(wěn)定性，裝置操作人員基于風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂一般選擇手動(dòng)控制。
i、先控（如初餾塔、常減壓、加熱爐）不好用，需進(jìn)一步做工作，解決先控完好投用問(wèn)題。
j、工藝生產(chǎn)負(fù)荷低；生產(chǎn)處于頻繁調(diào)整階段。
k、控制回路之間互相干擾；部分裝置間如2#常減壓裝置、渣油加氫裝置及蠟油加氫裝置直供管線上的閥門(mén)為了確保下游裝置穩(wěn)定，需采用手動(dòng)控制。
l、只在裝置開(kāi)停工時(shí)使用的控制回路；根據(jù)工藝要求間歇操作或選擇性操作的控制回路；如3#催化裂化裝置、S_ZORB裝置及連續(xù)重整裝置都有正常不投自控的。
m、管理問(wèn)題：儀表專業(yè)檢查發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的問(wèn)題，不了解工藝需求，沒(méi)有投控主動(dòng)權(quán)，對(duì)長(zhǎng)期自控率低手段不足；工藝操作人員安于現(xiàn)狀對(duì)自控率需求不強(qiáng)烈，習(xí)慣認(rèn)為手動(dòng)更安全平穩(wěn)，使自控率低的問(wèn)題長(zhǎng)期存在；公司在職能管理上，監(jiān)督不足，未形成科學(xué)有效的管理模式和流程。

3、提升儀表自控率的措施
①建立完善的自控率監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各級(jí)管理人員實(shí)時(shí)查詢各裝置的自控率情況，督促各裝置實(shí)時(shí)投用；用好自控率監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自控率系統(tǒng)指標(biāo)的科學(xué)合理，形成自控率考核的基礎(chǔ)。
②成立自控率提升攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員包含機(jī)動(dòng)儀表管理人員、生產(chǎn)管理人員、電儀維護(hù)人員及各運(yùn)行部工藝技術(shù)人員，逐一對(duì)接各裝置控制分析和措施，對(duì)已投用自控回路的控制效果進(jìn)行調(diào)查并對(duì)逐個(gè)未投控的回路及投用效果不好的回路，通過(guò)自控率提升攻關(guān)團(tuán)隊(duì)的攻關(guān)工作優(yōu)化控制，提出解決方案并實(shí)施方案進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)開(kāi)展控制攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)自控率穩(wěn)步提升。
③解決制約回路投自控和影響裝置平穩(wěn)的儀表原因，提出儀表設(shè)備改造計(jì)劃，確保儀表設(shè)備完好，儀表設(shè)備靈、穩(wěn)、準(zhǔn)，儀表本質(zhì)安全可靠。如對(duì)熱電運(yùn)行部因長(zhǎng)期使用磨損泄露量大，儀表調(diào)節(jié)閥控制效果穩(wěn)定性差的9臺(tái)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行更換；對(duì)焦化裝置使用年限久，定位器精度低的5臺(tái)調(diào)節(jié)閥更新。
④對(duì)于因工藝原因某個(gè)生產(chǎn)條件偏離設(shè)計(jì)指標(biāo)，控制閥門(mén)選型不合適，調(diào)節(jié)開(kāi)度大于80%（或開(kāi)度小于10%）,設(shè)計(jì)參數(shù)遠(yuǎn)離實(shí)際運(yùn)行工況，影響了控制回路投自動(dòng)的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行重新核算，對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行更新或部分改造。如對(duì)2#常減壓裝置28調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了改造，保證靈活好用。
⑤優(yōu)化控制方案，與工藝、設(shè)備及儀表共同攻關(guān)，對(duì)控制方案進(jìn)行優(yōu)化變更，確保控制回路投自動(dòng)控制，如對(duì)2#常減壓、渣油加氫等裝置控制方案進(jìn)行了優(yōu)化變更。

附錄1：
2#常減壓裝置常壓塔釜液位LIC31001經(jīng)過(guò)控制方案完善后，進(jìn)行了PID參數(shù)整定并投控串級(jí)，控制效果明顯改善，同時(shí)大幅降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。優(yōu)化前后控制效果對(duì)比如圖1所示。

圖1   常壓塔釜液位LIC31001優(yōu)化前后控制效果對(duì)比

芳烴裝置抽提蒸餾塔頂回流罐液位LIC20601，優(yōu)化前該回路無(wú)法投用串級(jí)控制。因此造成液位波動(dòng)較大，同時(shí)操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度較高。經(jīng)過(guò)優(yōu)化并投用串級(jí)控制后，該回路控制效果明顯改善。優(yōu)化前后控制效果如圖2所示。

圖2     抽提蒸餾塔頂回流罐液位LIC20601優(yōu)化前后控制效果對(duì)比

對(duì)各裝置所有控制回路進(jìn)行PID參數(shù)整定與控制回路的自控投用，裝置中有上千個(gè)PID控制回路，這些回路性能監(jiān)測(cè)、評(píng)估與改進(jìn)的工作量巨大，通過(guò)系統(tǒng)維護(hù)工程師大量的工作，保證投自動(dòng)。先后對(duì)2#常減壓、3#催化及氣分、連續(xù)重整等裝置 PID 參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化整定，效果明顯。

附錄2：
連續(xù)重整裝置預(yù)加氫加熱爐出口溫度TIC10201優(yōu)化效果。
重整預(yù)加氫反應(yīng)爐出口溫度TIC10201優(yōu)化已經(jīng)投用自動(dòng)控制，然而由于PID參數(shù)不合適，對(duì)擾動(dòng)克服能力較差，導(dǎo)致溫度無(wú)法穩(wěn)定控制在設(shè)定值附近，長(zhǎng)期偏差較大。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，該溫度回路克服干擾能力明顯增強(qiáng)，溫度能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)調(diào)節(jié)，有利于預(yù)加氫反應(yīng)[3]。優(yōu)化前后控制效果如圖3所示。

圖3  預(yù)加氫反應(yīng)爐出口溫度TIC10201優(yōu)化前后控制效果對(duì)比

深入了解現(xiàn)有DCS系統(tǒng)的功能，為生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制提供更多的輔助手段提高裝置自控率，采用DCS控制的擴(kuò)展功能和各種優(yōu)化手段（先控、優(yōu)化控制），提高裝置穩(wěn)定性，優(yōu)化裝置參數(shù)實(shí)現(xiàn)效益、質(zhì)量最優(yōu)，使用高效的 PID 性能評(píng)估與整定軟件來(lái)方便、快捷地完成 PID 回路性能的批量評(píng)估和 PID 參數(shù)優(yōu)化工作，實(shí)現(xiàn)保持 PID 控制性能、提高維護(hù)效率并降低維護(hù)工作量的目標(biāo)。如在260萬(wàn)噸/年柴油加氫裝置和20萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置中，使用中控PID性能評(píng)估與整定軟件，提高兩套裝置的儀表自控率。
與某公司合作，分析研究裝置非正常操作，通過(guò)技術(shù)手段提高裝置的自控率，提升裝置運(yùn)行的安全度，降低操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)2#常減壓等8套裝置進(jìn)行自控率優(yōu)化，提高控制精度、改善控制效果，自控率長(zhǎng)周期達(dá)到95％以上；實(shí)現(xiàn)裝置的全流程自動(dòng)、一鍵操作和黑屏操作。
公司加強(qiáng)儀表自控率的管理和宣傳引導(dǎo)，提高投自動(dòng)意識(shí)，力爭(zhēng)應(yīng)投盡投；儀表維護(hù)人員與工藝操作人員共同配合，共同攻關(guān)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制。

4、儀表自控率提升效果
通過(guò)儀表自控率提升措施的實(shí)施，提高了儀表的實(shí)際自控率，由提升前的83.23%，達(dá)到91.8%，隨著儀表自控率攻關(guān)的進(jìn)行，還有提升的空間，能夠達(dá)到93%，部分裝置達(dá)到95%以上。
◆ 儀表自控率的提高，工藝操作更加平穩(wěn)，產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。
◆ 儀表自控率的提高，儀表故障率降低，減少了儀表波動(dòng)。
◆ 串級(jí)控制等復(fù)雜控制投用達(dá)到高精度控制，滿足復(fù)雜生產(chǎn)需要。
◆ 儀表自動(dòng)控制品質(zhì)得到改善，各控制變量波動(dòng)滿足工藝要求。

通過(guò)對(duì)裝置對(duì)裝置儀表自控率低的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析和攻關(guān)，提出了相應(yīng)的提升措施，這些措施的實(shí)施有利于裝置精細(xì)化操作，優(yōu)化了裝置的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，達(dá)到了提升儀表自控率的目的，儀表自控率的提高對(duì)于裝置“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”運(yùn)行具有重要意義。