当前的石油化工装置大都采用DCS系统进行控制，DCS的实施对提高控制和管理水平起到非常重要的作用，仪表自控率是DCS控制中一个重要的指标。随着企业精细化生产理念的提出，提高产品质量、降低生产成本和物耗能耗，减轻操作工劳动强度，提高装置的自控率和平稳率成为仪表管理重点关注的对象，仪表自控率成为仪表管理月度考核指标，提升仪表自控率成为仪表专业攻关的课题。

1、仪表自控率现状
目前，因多种因素的制约, 大多数企业装置仪表平均自控率处于一个较低的水平，没有充分发挥仪表控制系统的自动、先进控制功能，增加了操作人员的工作强度，频繁增加了误操作的风险，装置各参数的波动影响了产品质量和效益。

先后对中石化部分企业仪表控制管理情况进行调研，请教各单位仪表自控率管理经验。如镇海炼化、海南炼化、济南炼化、武汉石化等各企业仪表自控率标准统计都超过93%。如果按照总部今年执行的新KPI统计实际控制率，了解到企业未单独统计，各自估算实际控制率一般不会超过90%。

仪表自控率计算方法：控制率＝投用自控回路数÷(总回路数-工艺原因未投自控回路数)×100％。

以石家庄炼化分公司为例，公司现仍采用原工艺停用审批的方式进行控制率剔除计算，2017年截止到5月19日公司仪表自控率标准统计93.8%，仪表实际控制率83.23%，处于一个较低的水平，有提升的空间。

2、仪表自控率低的主要原因
①从装置自动控制回路投控评估报告方面分析
◆ 未投自动的仪表原因
一次仪表检测问题；调节阀开度不合适，偏大或偏小；阀前后差压大高于阀自身运行条件；阀门定位器精度低/稳定性差；阀动作不灵敏卡涩；设计不合理；控制效果稳定性差；其它仪表原因。
◆ 未投自动的工艺原因
装置负荷偏差大，超负荷/低负荷运行；工艺装置波动频繁；工艺操作习惯；组分变化或运行条件与设计偏差大；控制回路之间互相干扰；PID参数整定不合适；其它工艺原因。

②从装置实际投用情况分析
通过对各个装置（以石家庄炼化分公司为例）仪表投用情况进行仔细分析，通过总结归纳发现存在以下主要问题：
a、在正常生产时，装置部分设备不使用，其所属的仪表停用，属生产不使用、不控制。
b、控制方案不合理，部分回路控制方案与实际工艺操作不符，控制效果不明显，投用困难，如2#常减压装置闪蒸塔釜液位 LIC21001，当前闪蒸塔液位无控制回路，无法投用自动控制，需要手动操作脱前流量FIC50101、FIC50102、FIC50103。
c、仪表不好用，如一常减压装置：减压塔C004液位控制，投自动波动大，且液位指示波动范围大，需攻关；塔顶注水液位控制，补水补不及，开副线。需换阀；常压炉氧表经常失灵，需攻关；瓦斯进料压力控制调节阀不好用，需换阀。
d、仪表调节阀控制效果稳定性差，有部分调节阀内漏超标，如热电运行部9台调节阀因长期使用磨损泄露量大；部分调节阀阀门定位器精度低，如焦化装置有5台使用年限久，定位器精度低；装置部分调节阀因动作不灵活、定位器不稳定，当投自动时因不灵活或定位器影响造成控制波动，影响自动投用。
e、测量值精度超差，与工况不匹配。
f、控制阀门选型不合适，调节开度大于80%（或开度小于10%），新装置因某些设备设计参数远离实际运行工况，影响了部分控制回路投自动。如：通过分析评估2#常减压装置有28台调节阀，3#催化裂化装置有9台调节阀（2016年12月30日统计评估数据）运行开度不在合理范围，需要改造。
g、部分调节回路因PID参数设定不合适，参数整定困难，投入自动时波动大、不稳定，控制效果差或难以控制，操作人员更愿意手动控制，投自控率低。如连续重整装置预加氢加热炉出口温度TIC10201，由于PID参数不合适，对扰动克服能力较差，导致温度无法稳定控制在设定值附近，长期偏差较大。
h、部分复杂回路、大滞后回路只靠简单的PID控制会因为工艺原因造成大幅波动，有时会发生全关，影响装置稳定性，装置操作人员基于风险的担忧一般选择手动控制。
i、先控（如初馏塔、常减压、加热炉）不好用，需进一步做工作，解决先控完好投用问题。
j、工艺生产负荷低；生产处于频繁调整阶段。
k、控制回路之间互相干扰；部分装置间如2#常减压装置、渣油加氢装置及蜡油加氢装置直供管线上的阀门为了确保下游装置稳定，需采用手动控制。
l、只在装置开停工时使用的控制回路；根据工艺要求间歇操作或选择性操作的控制回路；如3#催化裂化装置、S_ZORB装置及连续重整装置都有正常不投自控的。
m、管理问题：仪表专业检查发现设备运行中的问题，不了解工艺需求，没有投控主动权，对长期自控率低手段不足；工艺操作人员安于现状对自控率需求不强烈，习惯认为手动更安全平稳，使自控率低的问题长期存在；公司在职能管理上，监督不足，未形成科学有效的管理模式和流程。

3、提升仪表自控率的措施
①建立完善的自控率监控系统，实现各级管理人员实时查询各装置的自控率情况，督促各装置实时投用；用好自控率监控系统，实现自控率系统指标的科学合理，形成自控率考核的基础。
②成立自控率提升攻关团队，团队成员包含机动仪表管理人员、生产管理人员、电仪维护人员及各运行部工艺技术人员，逐一对接各装置控制分析和措施，对已投用自控回路的控制效果进行调查并对逐个未投控的回路及投用效果不好的回路，通过自控率提升攻关团队的攻关工作优化控制，提出解决方案并实施方案进行优化，通过开展控制攻关，实现自控率稳步提升。
③解决制约回路投自控和影响装置平稳的仪表原因，提出仪表设备改造计划，确保仪表设备完好，仪表设备灵、稳、准，仪表本质安全可靠。如对热电运行部因长期使用磨损泄露量大，仪表调节阀控制效果稳定性差的9台调节阀进行更换；对焦化装置使用年限久，定位器精度低的5台调节阀更新。
④对于因工艺原因某个生产条件偏离设计指标，控制阀门选型不合适，调节开度大于80%（或开度小于10%）,设计参数远离实际运行工况，影响了控制回路投自动的调节阀进行重新核算，对调节阀进行更新或部分改造。如对2#常减压装置28调节阀进行了改造，保证灵活好用。
⑤优化控制方案，与工艺、设备及仪表共同攻关，对控制方案进行优化变更，确保控制回路投自动控制，如对2#常减压、渣油加氢等装置控制方案进行了优化变更。

附录1：
2#常减压装置常压塔釜液位LIC31001经过控制方案完善后，进行了PID参数整定并投控串级，控制效果明显改善，同时大幅降低了操作人员的劳动强度。优化前后控制效果对比如图1所示。

图1   常压塔釜液位LIC31001优化前后控制效果对比

芳烃装置抽提蒸馏塔顶回流罐液位LIC20601，优化前该回路无法投用串级控制。因此造成液位波动较大，同时操作人员劳动强度较高。经过优化并投用串级控制后，该回路控制效果明显改善。优化前后控制效果如图2所示。

图2     抽提蒸馏塔顶回流罐液位LIC20601优化前后控制效果对比

对各装置所有控制回路进行PID参数整定与控制回路的自控投用，装置中有上千个PID控制回路，这些回路性能监测、评估与改进的工作量巨大，通过系统维护工程师大量的工作，保证投自动。先后对2#常减压、3#催化及气分、连续重整等装置 PID 参数进行了优化整定，效果明显。

附录2：
连续重整装置预加氢加热炉出口温度TIC10201优化效果。
重整预加氢反应炉出口温度TIC10201优化已经投用自动控制，然而由于PID参数不合适，对扰动克服能力较差，导致温度无法稳定控制在设定值附近，长期偏差较大。经过优化后，该温度回路克服干扰能力明显增强，温度能够实现及时调节，有利于预加氢反应[3]。优化前后控制效果如图3所示。

图3  预加氢反应炉出口温度TIC10201优化前后控制效果对比

深入了解现有DCS系统的功能，为生产过程的自动化控制提供更多的辅助手段提高装置自控率，采用DCS控制的扩展功能和各种优化手段（先控、优化控制），提高装置稳定性，优化装置参数实现效益、质量最优，使用高效的 PID 性能评估与整定软件来方便、快捷地完成 PID 回路性能的批量评估和 PID 参数优化工作，实现保持 PID 控制性能、提高维护效率并降低维护工作量的目标。如在260万吨/年柴油加氢装置和20万吨/年聚丙烯装置中，使用中控PID性能评估与整定软件，提高两套装置的仪表自控率。
与某公司合作，分析研究装置非正常操作，通过技术手段提高装置的自控率，提升装置运行的安全度，降低操作工劳动强度，对2#常减压等8套装置进行自控率优化，提高控制精度、改善控制效果，自控率长周期达到95％以上；实现装置的全流程自动、一键操作和黑屏操作。
公司加强仪表自控率的管理和宣传引导，提高投自动意识，力争应投尽投；仪表维护人员与工艺操作人员共同配合，共同攻关调整，实现平稳控制。

4、仪表自控率提升效果
通过仪表自控率提升措施的实施，提高了仪表的实际自控率，由提升前的83.23%，达到91.8%，随着仪表自控率攻关的进行，还有提升的空间，能够达到93%，部分装置达到95%以上。
◆ 仪表自控率的提高，工艺操作更加平稳，产品质量得到进一步提高。
◆ 仪表自控率的提高，仪表故障率降低，减少了仪表波动。
◆ 串级控制等复杂控制投用达到高精度控制，满足复杂生产需要。
◆ 仪表自动控制品质得到改善，各控制变量波动满足工艺要求。

通过对装置对装置仪表自控率低的原因进行详细的分析和攻关，提出了相应的提升措施，这些措施的实施有利于装置精细化操作，优化了装置的生产经营，达到了提升仪表自控率的目的，仪表自控率的提高对于装置“安、稳、长、满、优”运行具有重要意义。