中心控制室及操作站搬遷的設(shè)計探討

陳彥旭

(茂名瑞派石化工程有限公司，廣東茂名525011)

2013年茂名石化建成并投用了煉油全廠中心控制室，實現(xiàn)了茂名石化人力資源共享，提升了企業(yè)管理水平和硬件水平，提升了信息化和自動化水平，進(jìn)一步改善了一線操作人員的工作環(huán)境，充分展現(xiàn)了茂名石化現(xiàn)代化企業(yè)的良好形象。

1 中心控制室的功能設(shè)置

中心控制室長為67.5m，寬為63m，總建筑面積約7100m2，按兩層結(jié)構(gòu)設(shè)計。首層層高4.8m，二層層高5.4m，中間部分為主操作中心，使用面積約為1413m2。一層包括主操作中心、機(jī)柜間、工程師間、打印機(jī)室、生產(chǎn)調(diào)度室、調(diào)度會議室、前廳、餐廳、配電室、電信網(wǎng)絡(luò)間、消防控制室、空調(diào)機(jī)房、更衣室、值班室、辦公室、衛(wèi)生間等。二層包括辦公室、會議室、會客休息室、空調(diào)機(jī)房、茶水間、衛(wèi)生間等。主操作中心設(shè)置5排操作臺，每排安裝55個操作臺，共可安裝操作臺275個，目前安裝了4排操作臺，預(yù)留了1排操作臺位置。

在主操作中心前方設(shè)置DLP大屏幕系統(tǒng)，DLP大屏幕系統(tǒng)主要由顯示墻、多屏拼接控制器、控制管理軟件等部分構(gòu)成，其中顯示墻由18臺170.18cm投影顯示單元以3行×6列的拼接組合而成。同時在大屏幕顯示單元上方安裝1塊0.5m高的LED顯示屏，寬度與大屏幕一致。大屏幕系統(tǒng)與各裝置的DCS的其中1臺操作站連接，裝置的操作畫面可在大屏幕上顯示。大屏幕系統(tǒng)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)，兼容了視頻會議、多媒體信息發(fā)布、流程畫面顯示、報警聯(lián)動的應(yīng)用需要。

為預(yù)防中心控制室外可能存在的可燃、有毒氣體通過新風(fēng)引入口進(jìn)入中心控制室內(nèi)的空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)，引起發(fā)生火災(zāi)、爆炸以及對人員造成危害。在中心控制室新風(fēng)口設(shè)置可燃?xì)怏w及有毒氣體檢測器，同時設(shè)置1套獨立的PLC系統(tǒng)，用于可燃?xì)怏w及有毒氣體的監(jiān)測和聯(lián)鎖。當(dāng)可燃或有毒氣體濃度超限時，PLC系統(tǒng)進(jìn)行報警同時關(guān)閉排風(fēng)機(jī)、新風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)管上的電動密封閥和排風(fēng)管上的電動密封閥，使整個中心控制室處于全封閉的狀態(tài)，而室內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)斷續(xù)運行，保證人員及設(shè)備安全。

2 中心控制室是否抗爆和爆炸負(fù)荷的確定

在項目初期，依據(jù)SH 3006—1999《石油化工控制室和自動分析器室設(shè)計規(guī)范》(項目建設(shè)時間在2012年，GB 50779—2012《石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范》是在2013年3月發(fā)布實施)中規(guī)定聯(lián)合裝置的中心控制室應(yīng)采用抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時調(diào)查了國內(nèi)近年建成的規(guī)模較大石油化工裝置項目現(xiàn)場機(jī)柜間和控制室的設(shè)計原則，綜合中心控制室周邊工藝裝置的布置情況，為保護(hù)中心控制室內(nèi)部人員的生命安全，保護(hù)內(nèi)部設(shè)備在爆炸危險發(fā)生后不受損壞，實現(xiàn)安全有序的安全停車操作，保留事件記錄，決定按抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計。

SH/T 3160—2009《石油化工控制室抗爆設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：“控制室抗爆設(shè)計采用的峰值入射超壓及相應(yīng)的正作用時間應(yīng)根據(jù)石油化工裝置性質(zhì)以及平面布置等因素綜合評估確定，若沒有進(jìn)行評估時，也可按照規(guī)范中的建議值取值，并在設(shè)計文件中說明?！庇捎谠O(shè)計單位沒有安全專業(yè)，不能提出峰值入射超壓及相應(yīng)的正作用時間，為了有針對性地合理設(shè)計，以達(dá)到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的目的，請有資質(zhì)的安全評估單位進(jìn)行了評估工作。評估單位采用工藝危害分析軟件(PHAST)進(jìn)行爆炸的模擬，計算得出周邊裝置危險設(shè)備發(fā)生蒸汽云爆炸時，作用在中心控制室的有效沖擊波超壓值： 前墻7.16kPa、后墻1.34kPa、側(cè)墻及屋頂1.34kPa；作用在中心控制室的有效沖擊波超壓升壓時間： 前墻52 ms、后墻190 ms、側(cè)墻及屋頂34 ms。安全評估單位出具了安全分析報告，建議建設(shè)單位參考該結(jié)果并依照相應(yīng)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行中心控制室的抗爆設(shè)計。

3 控制系統(tǒng)操作站搬遷工作

中心控制室建成后，將管轄區(qū)域內(nèi)各生產(chǎn)裝置的控制系統(tǒng)操作站從現(xiàn)場操作室搬遷至中心控制室，目前各生產(chǎn)裝置原有的控制室改造為現(xiàn)場機(jī)柜室和外操間，現(xiàn)場機(jī)柜室與控制室之間采用冗余光纜的方式通信連接，同時將內(nèi)操和管理人員集中到中心控制室，進(jìn)行集中操作和管理。在2013年煉油全停檢修期間，有37套生產(chǎn)裝置的控制系統(tǒng)操作站進(jìn)行搬遷，其中31套裝置的控制系統(tǒng)操作站遷入新建中心控制室，5套裝置的控制系統(tǒng)操作站遷入煤制氫聯(lián)合控制室，1套裝置控制系統(tǒng)操作站遷入重整聯(lián)合控制室。37套裝置共有73套控制系統(tǒng)的操作站需要搬遷，分別是： 36套DCS；25套SIS或CCS；10套PLC控制系統(tǒng)；2套CCC控制系統(tǒng)；73套控制系統(tǒng)分為9個不同的系統(tǒng)廠商品牌。

3.1 全廠光纜路由選擇

各生產(chǎn)裝置的控制系統(tǒng)操作站集中搬遷至中心控制室后，現(xiàn)場機(jī)柜室與中心控制室之間需敷設(shè)冗余光纜。各裝置的現(xiàn)場機(jī)柜室遍布廠區(qū)，廠區(qū)內(nèi)管廊和地面情況復(fù)雜，敷設(shè)方式非常復(fù)雜，因此光纜路由只有根據(jù)實地勘察，選擇2條不同路徑，優(yōu)先選擇一天一地的敷設(shè)方式(天上電纜橋架，地下電纜溝)。在選擇光纜路由時，在確保光纜路由安全可靠的前提下，為了減少了電纜橋架和電纜溝的工程量節(jié)省安裝費用，盡量利用原有的儀表電纜橋架和儀表電纜溝，新增電纜橋架盡量利用現(xiàn)有管廊作為支撐。由于光纖信號不存在電磁干擾的影響，所以光纜路由也盡量利用電氣的電纜溝、電氣電纜橋架和電氣棧橋。

3.2 控制系統(tǒng)連接光纜設(shè)置原則

對光纜的設(shè)置原則，考慮過不同的方案，每套裝置的現(xiàn)場機(jī)柜間與中心控制室之間不同控制系統(tǒng)敷設(shè)2根總光纜(冗余配置)或每個控制系統(tǒng)各敷設(shè)2根光纜(冗余配置)。如每套裝置的不同系統(tǒng)敷設(shè)2根共用的總光纜(冗余配置)，在裝置有DCS、SIS和CCS 3套系統(tǒng)的情況下，光纖盒只能設(shè)在其中一套系統(tǒng)的機(jī)柜，則從光纖盒跨機(jī)柜到另一套系統(tǒng)的遠(yuǎn)程I/O站的跳線很難保護(hù),使其不受折斷損壞。如每套裝置的不同系統(tǒng)各敷設(shè)2根光纜(冗余配置)，則光纜數(shù)量多，光纜及敷設(shè)費用較高。為確?？刂葡到y(tǒng)的安全，采用以下方案：

1) 裝置控制系統(tǒng)只有DCS時，敷設(shè)2根光纜(冗余配置)。

2) 裝置控制系統(tǒng)有DCS和SIS時，DCS與SIS共用2根光纜(冗余配置)，因SIS有遠(yuǎn)程I/O站，光纖盒安裝在SIS的網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)，在SIS網(wǎng)絡(luò)柜安裝DCS的光電轉(zhuǎn)換器，通過雙絞線與DCS交換機(jī)連接。

3) 裝置控制系統(tǒng)有DCS， SIS和CCS且CCS有遠(yuǎn)程I/O站， DCS與SIS共用2根光纜(冗余配置)，因SIS有遠(yuǎn)程I/O站，光纖盒安裝在SIS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)，在網(wǎng)絡(luò)SIS柜安裝DCS的光電轉(zhuǎn)換器，通過雙絞線與DCS交換機(jī)連接；CCS單獨敷設(shè)2根光纜(冗余配置)，光纖盒安裝在CCS的網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)。

4) 裝置控制系統(tǒng)有DCS，SIS和CCS且CCS沒有遠(yuǎn)程I/O站，DCS， SIS與CCS共用2根光纜(冗余配置)；因SIS有遠(yuǎn)程I/O站，光纖盒安裝在SIS的網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)，在SIS網(wǎng)絡(luò)柜安裝DCS和CCS的光電轉(zhuǎn)換器，通過雙絞線與DCS和CCS交換機(jī)連接。

采用以上方案，保證了控制系統(tǒng)的安全，也解決了跳線難以保護(hù)的問題(該方案不采用鎧裝跳線)，節(jié)省了光纜及敷設(shè)費用。

3.3 對一套裝置中不同品牌控制系統(tǒng)的整合

一些裝置存在控制系統(tǒng)類型多、品牌多的問題，在確定遷移方案時統(tǒng)籌考慮進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化、整合，減少遠(yuǎn)程I/O站的費用。如2號催化的SIS目前是ICS的系統(tǒng),主風(fēng)機(jī)和氣壓機(jī)系統(tǒng)目前是TRICON的系統(tǒng);3號催化的氣壓機(jī)系統(tǒng)目前是TRICON的系統(tǒng),主風(fēng)機(jī)和SIS目前是ICS的系統(tǒng)。該次操作站搬遷對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，方案如下： 將2號催化的SIS(ICS系統(tǒng))設(shè)備拆裝到3號催化，改造為主風(fēng)機(jī)和氣壓機(jī)控制系統(tǒng)，將3號催化的氣壓機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)備(TRICON系統(tǒng))拆裝到2號催化,改造為SIS，這樣2號催化的SIS及主風(fēng)機(jī)和氣壓機(jī)系統(tǒng)都是TRICON的系統(tǒng)，3號催化的SIS及主風(fēng)機(jī)和氣壓機(jī)系統(tǒng)都是ICS的系統(tǒng)，同一個系統(tǒng)廠家的SIS及主風(fēng)機(jī)和氣壓機(jī)系統(tǒng)可以掛接同一個遠(yuǎn)程I/O站，這樣2號催化和3號催化各減少了1套系統(tǒng)遠(yuǎn)程I/O站。通過以上方案，對控制系統(tǒng)進(jìn)行了整合，方便工藝操作和儀表維護(hù)，減少了2套遠(yuǎn)程I/O站的費用，同時節(jié)省了遠(yuǎn)程I/O站的光纜敷設(shè)費用。

3.4 對聯(lián)合裝置中同一品牌多套控制系統(tǒng)的整合

在聯(lián)合裝置中，同一操作班組操作多套裝置的控制系統(tǒng)，盡管控制系統(tǒng)是同一品牌，但因出廠時間不同，硬件和軟件版本不一致，無法實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)操作。如聯(lián)合三車間的小六套(3號硫磺回收、4號硫磺回收、1號溶劑再生、2號溶劑再生、3號酸性水汽提、4號酸性水汽提)的DCS都是浙江中控技術(shù)股份有限公司的系統(tǒng)，但硬件和軟件版本不一致，原1號溶劑再生、2號溶劑再生和3號酸性水汽提都是JX-300X系統(tǒng)，3號硫磺回收、4號硫磺回收和4號酸性水汽提都是JX-300XP系統(tǒng)。改造方案為： 將1號溶劑再生、2號溶劑再生和3號酸性水汽提的JX-300X系統(tǒng)升級為JX-300XP系統(tǒng)。改造后6套裝置的DCS硬件和軟件版本統(tǒng)一為最新版本，合并為同一個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)相互聯(lián)網(wǎng)。優(yōu)化后，每個操作站可對6套裝置中任何一套裝置進(jìn)行操作，方便工藝人員聯(lián)合操作。同時現(xiàn)場機(jī)柜間至中心控制室的光纜數(shù)量由原來6對變?yōu)?對，節(jié)省了光纜及敷設(shè)費用。

3.5 可燃有毒氣體聲光報警獨立設(shè)置方案

操作站集中搬遷至中心控制室后，為實現(xiàn)可燃有毒氣體報警區(qū)別于其他工藝報警，采用以下方案：

1) 裝置有SIS遠(yuǎn)程I/O站的，可燃有毒氣體報警信號從DCS現(xiàn)場機(jī)柜的DO卡輸出至SIS現(xiàn)場機(jī)柜的DI卡，再從中心控制室SIS遠(yuǎn)程I/O站的DO卡輸出至驅(qū)動輔操臺的蜂鳴器和指示燈，實現(xiàn)獨立聲光報警。

2) 有些裝置只有DCS，沒有SIS，中心控制室沒有遠(yuǎn)程I/O站和輔操臺，要實現(xiàn)可燃有毒氣體報警，只能通過DCS組態(tài)設(shè)置來實現(xiàn)，在DCS操作站中設(shè)置獨立的可燃有毒氣體報警畫面，設(shè)置獨立的報警級別的報警聲音，當(dāng)可燃有毒氣體報警時，可燃有毒氣體報警畫面優(yōu)先自動彈出顯示紅色報警并閃爍。

3.6 火災(zāi)報警系統(tǒng)遷移及火災(zāi)監(jiān)控管理

生產(chǎn)裝置的控制系統(tǒng)操作站搬遷前，火災(zāi)報警控制器就近安裝在裝置附近的控制室，火災(zāi)報警控制器接收到報警信號，由操作人員確認(rèn)后通知消防支隊出警。操作站搬遷后，火災(zāi)報警控制器就近安裝在裝置的外操間，但外操間不保證操作人員24h值守。為解決火災(zāi)報警的監(jiān)控問題及方便統(tǒng)一管理，采用以下方案： 將煉油區(qū)域各裝置的火災(zāi)報警控制器信號通過光纖引至消防支隊的現(xiàn)有接警室，在接警室設(shè)置火災(zāi)報警主機(jī)，由消防支隊24h值守，同時在中心控制室生產(chǎn)調(diào)度室設(shè)置1臺監(jiān)控電腦，由總調(diào)值班人員同時監(jiān)控火災(zāi)報警情況，在火警發(fā)生后總調(diào)負(fù)責(zé)通知到各生產(chǎn)裝置崗位及時處理事故。

4 結(jié)束語

全廠中心控制室是一個系統(tǒng)工程，包括中心控制室的建設(shè)、現(xiàn)場機(jī)柜間的改造、控制系統(tǒng)的操作站搬遷、無線對講系統(tǒng)的改造、火災(zāi)報警系統(tǒng)的遷移、調(diào)度系統(tǒng)的搬遷、管理制度上的改變以及人員的調(diào)整等，項目建設(shè)過程中重要方案需要公司領(lǐng)導(dǎo)決策，各個部門互相溝通配合。筆者參與了項目設(shè)計及施工的整個過程，整理出項目建設(shè)的一些經(jīng)驗體會，與大家探討，供同行人員參考。

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