基于ECS-100的氨罐監(jiān)控系統(tǒng)

陳少杰

（安徽昊源化工集團(tuán)有限公司儀表車間，安徽阜陽236000）

氨是氮肥企業(yè)的中間產(chǎn)品，一般以液體的形式存放在氨罐中。根據(jù)GB18218—2009《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》，氨罐構(gòu)成了危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源。液氨屬乙類易燃、易爆、有毒液體，在一定的壓力下，氨在罐中以液態(tài)的形式存在。一旦氨罐發(fā)生故障，液氨即泄漏到大氣中，常壓下會(huì)迅速氣化，擴(kuò)散到大的空間范圍內(nèi)，給周圍人員帶來無法估量的傷害。

罐區(qū)的管理部門每天都要掌握氨罐內(nèi)存儲(chǔ)介質(zhì)的液位、溫度、壓力以及罐區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w濃度、罐區(qū)的管道壓力、流量、閥門狀態(tài)等重要數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)既要保證數(shù)據(jù)的及時(shí)與準(zhǔn)確，又要保證罐區(qū)安全，防止發(fā)生意外事故。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)一套具有典型性、開放性、高效性的罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)對促進(jìn)罐區(qū)的安全生產(chǎn)有著十分重要的意義。

1 氨罐監(jiān)控系統(tǒng)

氨罐監(jiān)控硬件系統(tǒng)如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)分為三層結(jié)構(gòu)：第一層為上位機(jī)，采用浙江中控集團(tuán)的ECS-100作為氨罐監(jiān)控的硬件平臺(tái)，AdvanTrol-Pro（V2.65）作為組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)為雙機(jī)冗余；第二層為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集層，通過壓力、液位、現(xiàn)場溫度、氨濃度檢測等傳感裝置，將現(xiàn)場狀況傳輸給ECS-100；第三層為事故處理層，現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)入ECS-100后，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，判斷是否進(jìn)行事故處理。

2 系統(tǒng)監(jiān)控方案

氨罐監(jiān)控方案的實(shí)現(xiàn)是借助AdvanTrol-Pro（V2.65）組態(tài)軟件中的圖形化編程軟件（SCControl）和語言編程軟件（SCLang）。監(jiān)控流程如圖2所示，系統(tǒng)啟動(dòng)后，控制器會(huì)自動(dòng)檢測通信、外圍硬件及軟件的運(yùn)行狀況。初始化完成后，如系統(tǒng)正確，則開始采集設(shè)定端口數(shù)據(jù)并運(yùn)算，若罐內(nèi)壓力P≥Pmax（Pmax設(shè)定為2.5MPa），系統(tǒng)會(huì)調(diào)節(jié)相應(yīng)的閥門（PID控制），從而使壓力恢復(fù)到安全域內(nèi)。壓力恢復(fù)后，系統(tǒng)掃描下一通道，全部通道掃描周期為100ms。15s內(nèi)氨罐內(nèi)壓力繼續(xù)升高或無變化，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入事故處理程序。

3 消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)

氨罐消防實(shí)際上是對罐體實(shí)施水冷卻保護(hù)，降低罐壁溫度，使球罐保持本質(zhì)安全，從而避免事故擴(kuò)大、火災(zāi)蔓延。根據(jù)我公司氨罐的實(shí)際情況，設(shè)置固定式冷卻噴淋裝置，并在罐區(qū)周圍設(shè)置高壓水槍，一旦液氨泄漏，可在罐區(qū)四周形成水墻，起到封鎖和稀釋氨氣的作用，如圖3所示。

為了使固定式消防冷卻水均勻噴淋并完全覆蓋整個(gè)液氨球罐，采用兩條DN50供水豎管。在球罐上、中、下設(shè)置三圈多孔噴淋管，通徑均為DN50，孔口直徑3～5mm，孔口入口水壓在0.1MPa左右。罐區(qū)周圍布置DN100的消防管道，管道每隔1.5米設(shè)置一噴槍，管內(nèi)靜壓控制在1.0MPa。

4 監(jiān)控系統(tǒng)工程組態(tài)

組態(tài)選擇DCS系統(tǒng)提供的軟硬件工具，對所有的儀器儀表、消防設(shè)備、所需的監(jiān)控參數(shù)、監(jiān)控方案運(yùn)行進(jìn)行定義和連接，從而滿足監(jiān)控要求。ECS-100的組態(tài)分為控制站組態(tài)和操作站組態(tài)兩部分。組態(tài)的內(nèi)容：按I/O點(diǎn)對每個(gè)模塊通道設(shè)置參數(shù)（如量程、單位）；組態(tài)回路部分有將內(nèi)部功能儀表組成一定功能的回路組態(tài)，有消防設(shè)備啟動(dòng)停止、系統(tǒng)復(fù)位組態(tài)等。畫面上的系統(tǒng)復(fù)位按鈕用作關(guān)閉所有消防設(shè)備，如圖4。

5 結(jié)束語

基于ECS-100的氨罐監(jiān)控系統(tǒng)從安全角度出發(fā)，避免事故發(fā)生，抑制事態(tài)蔓延擴(kuò)大，延長事故處理及附近人員的逃生時(shí)間，確保人員的安全，同時(shí)也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的工作條件。監(jiān)控系統(tǒng)的成功投用對改善氨庫罐區(qū)監(jiān)控現(xiàn)狀、提高作業(yè)效率起到了很重要的作用，對類似監(jiān)控場合的應(yīng)用也有重要的借鑒意義。

[1]浙江中控集團(tuán).浙大中控ECS-100組態(tài)手冊[M].浙江：浙江中控集團(tuán)，2006.

[2]李達(dá)志.重大危險(xiǎn)源氨罐（槽）泄漏危害分析[J].化肥工業(yè),2007,34（3）：61-63.

[3]車秀波,車一曼,陳曦.基于PLC和組態(tài)軟件的油庫罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2010，1（1）：10-12.

[4]郭俊美，欒義忠.西門子PCS7在罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，20（4）：55-57.□