深度剖析世界最大的基金会现场总线炼油项目

发布时间：2009-07-14 来源:www.cechina.cn

        迄今为止世界上最大的基于基金会技术的炼油项目—Reliance工业公司位于西印度Jamnagar的新生产基地启动。Reliance公司是印度最大的私人企业，业务集中在能源和材料方面。本期的现场总线现状在线杂志，邀请了该公司高级副总裁B.R. Mehta就这一举世瞩目的项目做了深入探讨，描述了项目的进展、使命以及目标。
        FFO：Mehta先生，请描述一下Reliance工业公司在Jamnagar外销炼油项目（JERP）中基金会现场总线的工程情况。

        B.R. Mehta：Reliance在上个世纪90年代末期建立了世界上最先进的炼油基地，已经高效运营了十年，累积了大量的相关领域的知识和操作经验。当Reliance的管理层决定在西印度Jamnagar为Reliance石油公司建立新的炼油工厂的时候，希望使用自动化技术作为新一代的控制系统，利用在炼化工艺中获取的丰富智力资产和先进技术，实现世界上独一无二的卓越运营。
        借助自动化希望达到的目标包括：
        • 在监视、控制以及管理流程和业务中实现卓越；
        • 过程控制、运营支持和商务支持系统之间实现最优化集成；以及
        • 为Reliance工业下一代控制系统构建雏形。
        新的炼油工厂设计产能为每天58万桶（bpd），加上Reliance现有的每天66万桶的炼油能力，构成一个每天124万桶的全球最大的炼油基地。新的炼油工厂投产之后，Jamnagar将成为全世界的炼油中心。
        在我们新的炼油工厂成功投产之后，Reliance将努力在工厂实现最高的安全和可靠级别。该工厂设计可以随时对产品做出调整，因此，在极具挑战性的市场环境下仍然具有实力提供卓越的产品。
        新的Jamnagar炼油工厂部署了最先进的技术，基金会现场总线就是其中之一。项目有如下亮点：
        • 原油加工能力每天58万桶；
        • 产能为每年90万吨的聚丙烯工厂；
        • 计划完成周期36个月；
        • 最高等级健康、安全和环境标准；
        • 印度第一家也是最大的实施基金会技术的项目；
        • 与现场总线连接的标签超过1万3千个；
       • 项目中的网段超过3600个；
        • 现场总线上拥有1200个温度多路转换器；
        • 所有选择设备配有基金会“checkmark”标志；
        • 项目中使用的所有设备和功能模块均已接受类型检验；以及
        • 主机系统使用FDT/DTM技术。
        FFO：Reliance在选择基金会技术的时候有何关键性考虑？
        B.R. Mehta：在为JERP项目选择自动化技术的时候，我们主要关注三个方面。它们是：
        • 能代表过程自动化的未来；
        • 是已被证明的技术；以及
        • 开放性。

        我们的运营、维护和项目团队参观了所有的主流DCS厂商的高技术实验室，以及中国的多家工厂。我们从像壳牌这样的大型终端用户那里获得了关于技术进展的相关建议，根据这些建议和从供应商那里得到的反馈，以及其他主要用户的经验，我们总结出基金会现场总线技术就是广受认可的。
        我们还认识到基金会现场总线是一项非专有型、开放式、可互操作的，并且包含了连续性的供应商创新的技术。这一架构是中立并且基于标准的，为终端用户提供了一个实施和管理最先进控制战略的通用框架。
        我们也考虑到了现场总线设备和产品在市场上的可获得性。我们扪心自问：“有足够的供应商支持这一技术吗？”“所有需要的设备类型都有吗？”“注册设备都符合基金会标准吗？”“这项技术在可预见的未来会在印度市场上得到支持吗？”
        对于互操作性，我们的疑问是：“它激活系统中的设备到底有容易（比如连接和启动设备、建立与主机的通讯、使用主机工程工具进行配置、识别系统架构、主机接入衡量价值进行诊断）？”除此而外，我们还要问：“对来自不同供应商的同一类型的现场设备进行互换有多容易，以及生产线上设备的拆卸、安装、试车容易吗？”
        基于所有以上这些考虑，我们非常具有经验的工程师团队决定选择基金会现场总线技术。
        FFO：贵公司之前有过使用基于现场总线进行控制的经验吗？
        B.R. Mehta：我们曾经在Reliance生命科学的一个项目上小规模的实施过基金会技术，涵盖了大约800台设备。而我们的工程承包商曾经实施过规模大得多的项目。我们还曾经在Reliance的KGD-6项目上使用过现场总线，此项目包括大约200个网段和1200台设备。
        FFO：贵公司有没有考虑其他的方案，比如Profibus和HART，或者诸如此类的，它们为什么没有被选中？
        B.R. Mehta：我们没有考虑其他的方案。
        FFO：描述一下现场总线将如何应用于工厂自动化（比如网段、节点的数量，等等）。
        B.R. Mehta：我们面对的挑战还是很多的，因为基金会现场总线在印度还是一个新事物，对于工程承包商也是如此。我们的项目是由Bechtel在伦敦、休斯顿、多伦多、中国、德里、孟买和Jamnagar不同的工程中心共同完成的。我们也聘用了其他的承包商，比如Foster Wheeler和Aker Kvaerner，来承担额外的工程项目。
        Reliance采用的工程方法包括：
        • 所有工程方早期进入，无论是运营还是维护；
        • 使用专案实施基金会现场总线；
        • 同工程承包商一起对系统和设备进行选择和评价；
        • 项目中使用的每一类型的设备都经过现场总线设备HIST测试；
        • 现场总线系统设计培训涵盖所有人员；
        • 在IA系统上开发现场总线模板以及对每一台设备进行测试；以及
        • 同一网段上的所有设备实现互联，令每一网段都满负荷工作。
        除此之外，Reliance还为JERP部署了一个专利型基金会现场总线方案：
        • 保证在整个JERP项目中的连续性；
        • 最小化不同设计中心的工作量；
        • 简化不同工程承包商和工程中心的总体现场总线实施过程；
        • 尽量减少测试和试车相关的问题；以及
        • 保证使用项目通用的基金会现场总线硬件元件，如接线盒、电源和现场安全栅。
        现场总线技术被应用于不同单元DCS的所有主要回路之中。我们对现场总线安全栅盒两类组合进行了标准化。这包括允许每一网段最多4台设备的1拖4通道安全栅盒，以及允许每一网段最多12台设备的3拖4通道安全栅盒。JERP使用的是每个网段最多8台设备的设计。
        Reliance使用了一个树形拓扑。当前炼油厂所有的现场设备都是本安的，与当前系统设计十分类似， 我们使用了大功率主干电路作为现场安全栅，所有的节点都是本安的。大功率主干电路允许我们在每个网段上安装更多的仪表。在我们的项目志宏，每一网段可以安装8台设备。这可以为所有的设备和节点在维护的时候都提供足够的电力。
        所有的主干都在两端（也就是集装箱和现场总线节点接线盒）分别进行浪涌保护。每一台仪表的浪涌保护都可以抵御意外冲击，可以适用于油库、煤矿，以及其他任何仪表不能使用钢铁架构和管道有效遮挡的情况。
        网段设计的考虑因素包括：
        • 第一等级
        定义：第一等级回路的失效，将会导致整个单元的停工，引起关键或者必需设备的损坏。第一等级的阀门和相关的测量设备位于使用第一等级进行控制的网段上。这一网段将包括一个第一等级的阀门及相应的传送器，或者如果它们属于同一回路的话，可以允许最多两个阀门及相应的变送器。将阀门分配给接线盒中的不同安全栅的时候，必须要进行考核。
        • 第二等级
        定义：第二等级回路的失效，将会导致整个单元的停工，但是过程的推进将会使该单元快速恢复。第二等级的阀门只用于第二等级的控制。每一网段可以包括两个第二等级的阀门及相应的传送器，或者如果它们属于同一回路的话，可以允许最多三个阀门（单一回路上的分程阀门）及相应的变送器。将阀门分配给接线盒中的不同安全栅的时候，必须要进行考核。
        • 第三等级
        定义：第三等级回路的失效，将不会引起任何导致整个单元停机的短期风险。第三等级的阀门可以与另外两个第三等级阀门安装在同一网段上，但是不能安装在已安装第一等级或者第二等级阀门的网段。通过回填就可以获得需要的可靠性，尤其是在使用不同监控回路和本地指示的情况下。
        • 第四等级（无控制）
        第四等级（只有监视）的网段只有监视设备，但是不对整个网段进行控制。
        Reliance没有在下列7个领域考虑使用基金会技术：
        • 紧急停机系统；
        • 火气控制系统；
        • 诸如压缩机控制（反浪涌）之类的快速回路；
        • 像加热器和压缩机这样的多种方案；
        • 执行时间快于300毫秒的回路；
        • 燃烧管理系统；以及
        • 分析系统。
        超过3600个网段分布在炼化及聚丙烯工厂之中，同时还连接了超过13000台设备。我们还在系统中使用了超过1200台温度多转换器，每个温度多转换器有8个TC/RTD元件连接到系统中。

        FFO：通过安装基金会现场总线，希望获得哪些收益？
        B.R. Mehta：我们对基金会技术的期待包括：
        • 可实现互操作的产品和系统；
        • 不再使用专利型协议；
        • 制造商的技术创新；
        • 设备诊断；
        • 安装成本低；
        • 来自阀门的更多信息；
        • 同一设备的多项输入；
        • 稍后的新仪表易于植入；
        • 减少布线；
        • 端子更少；
        • 减少试运行时间；
        • 现场进行控制的能力；
        • 减小控制室空间；以及
        • 改进仪表诊断。
        FFO：公司未来对于基金会技术的使用有何计划？
        B.R. Mehta：我们的方案是基于基金会现场总线的，所以到目前为止我们对于这项技术还感觉良好。根据世界上其他工厂的反馈，我们相信其最大的优势在于资产管理，而这是我们还没有体会到的，因为我们的新工厂刚刚开始试运营。我们的下一个目标，就是从我们的设备和基金会现场总线系统中获取最大的收益。我们还将根据我们现在的成功应用，在我们未来的新工厂中采用这项技术。
        FFO：您对于其他考虑使用现场总线的流程行业用户有什么建议？
        B.R. Mehta：通过对比传统系统和基金会技术，我已经列出了一些重要的优势。比方说，它们包括：
        • 现场总线的信号是数字的，因此没有噪音；
        • 不需要过滤噪音的阻尼；
        • 现场总线自动检测所有的连接设备，将它们包含在一个列表之中，自动分配地址，不会出现双重地址的情况；
        • 传统的I/O使用16或者32通道卡，昂贵并且脆弱。模块的失效可以导致所有的相关回路崩溃；
        • 故障寻找期间的意外拆卸可能会影响到所有的16或者32通道I/O；减少元件就意味着减少故障概率；
        • 现场总线不需要手工对报警进行配置检测传送器故障或者信号电缆破损；该技术源于自动化安全功能； 
       • 现场总线按照工程单元而不是规模范围进行划分，因此可以衡量实际的过程变量，而不是某个值或者4-20mA的百分比；这就不再需要对值域进行配置；
        • 使用现场总线，值域中不存在冲突；
        • 不需要模数转换，因此提高了准确性和可靠性；
        • 可以对单一设备的参数进行双重测量；以及
        • 由于可获得的数据量更大，现场总线使得故障预测成为可能。
        当我们使用新技术的时候，通常会有一些悬而未决的问题，要在项目的各个阶段加以解决。我们也在开发现场总线系统的时候观察到了一些问题，比如：
        • 如何在现场对现场总线回路进行更快的试运行；
        • 实验室测试的设备文件与供应的设备不匹配；
        • 未经测试的设备类型就供应给现场；
        • 报警管理的应用；
        • 如何让资产管理的价值最大化；
        • 许多与DCS连接系统的OPC稳定性；
        • 在现场总线系统试运行的阶段培训员工。

        FFO：基金会现场总线作为自动化最终用户的技术选择，还需要在哪些方面进行补充？
        B.R. Mehta：现场总线技术协会必须帮助最终用户认清基于现场总线的控制解决方案的优势，可以建立一个方案提供商、咨询公司和最终用户分享信息的论坛。现场总线基金会必须帮助最终用户实施基金会现场总线，站在供应商中立的立场上鼓励技术应用。这包括建立不同国家不同用户的交流渠道，以及对当地的包括技术研讨会、培训课程之类的基金会会员活动提供支持。最终用户需要更多的“如何做”这方面的文章以及来自其他国家的应用案例。
        最后，我建议所有的自动化厂商都支持基金会现场总线参加主要的贸易展览，展示其现场总线解决方案的互操作能力和互换功能。
        B.R. Mehta拥有在炼油和石化行业超过36年的经验。在其Reliance团队中24年的经历里，他曾经参与到Patalganga、Hazira和Jamnagar炼油基地控制系统的工程项目当中。加入Reliance之前，他曾经在Agro化学与食品公司工作两年，担任首席仪表工程师，他还曾经在位于印度Vadodara的印度石化公司担任了11年的仪表工程师。
        Mehta被任命为印度现场总线基金会最终用户委员会的主席，这是基金会最终用户顾问委员会（EUAC）的一个成员。在过去的七年里，他还曾经是印度孟买仪表专家俱乐部的主席，也是Automation 2010主委会的成员。
        了解更多技术应用信息，请访问Reliance工业公司网站。