關(guān)于化工廠罐區(qū)SlS安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化分析

任宏偉

（天津求科工程技術(shù)有限公司，天津300073）

1 引言

化工行業(yè)技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展，使得化工與煉油項(xiàng)目的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，配套的罐區(qū)規(guī)模和技術(shù)要求也在不斷地提升?；S罐區(qū)與普通的油庫(kù)具有一定的差別，技術(shù)操作的頻次更高，發(fā)生操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)更高，而引發(fā)的后果也更加嚴(yán)峻，不僅會(huì)對(duì)化工企業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)使環(huán)境受到很大的破壞。化工廠罐區(qū)設(shè)計(jì)中，對(duì)于可燃性、毒害介質(zhì)的安全控制，是設(shè)計(jì)應(yīng)用的關(guān)鍵內(nèi)容之一，將SIS安全儀表系統(tǒng)應(yīng)用在危險(xiǎn)源識(shí)別和安全控制方面，具有積極的意義。

2 SlS安全儀表系統(tǒng)相關(guān)概述

安全儀表系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱SIS，也被稱為安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，主要是工廠控制系統(tǒng)中的報(bào)警和聯(lián)鎖部分，作用在于對(duì)控制系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行報(bào)警動(dòng)作或是調(diào)節(jié)以及停機(jī)控制，屬于工廠企業(yè)自動(dòng)控制中的重要組成部分[1]。SIS系統(tǒng)將IEC61508作為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，具有覆蓋面廣、安全性高以及自診斷功能強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)榛S企業(yè)檢測(cè)并預(yù)防潛在的危險(xiǎn)。同時(shí)，SIS系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性多重冗余系統(tǒng)，能夠有力提升系統(tǒng)的硬件故障裕度，保證單一故障下其安全功能不出現(xiàn)喪失。另外，SIS系統(tǒng)具有應(yīng)用程序修改便捷的優(yōu)勢(shì)，能夠根據(jù)化工廠的不同需求修改軟件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性與安全性[2]。SIS系統(tǒng)在應(yīng)用中能夠具有較為廣泛的自診斷覆蓋率，人工維修檢查的點(diǎn)數(shù)較少，能夠保證系統(tǒng)應(yīng)用的效率。

3 SlS安全儀表的類別

SIS儀表的選取與設(shè)置應(yīng)綜合考量經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)成熟度、維護(hù)校驗(yàn)以及售后服務(wù)等多方面因素，在此基礎(chǔ)上結(jié)合罐區(qū)項(xiàng)目的介質(zhì)特性以及自動(dòng)化建設(shè)水平進(jìn)行設(shè)置。以A化工廠罐區(qū)為例，其涉及的危險(xiǎn)物質(zhì)有氯甲烷、氨、氯乙烷，罐區(qū)SIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)依據(jù)防爆儀表設(shè)計(jì)。對(duì)于液氨儲(chǔ)罐與氯甲烷儲(chǔ)罐，需要設(shè)有冗余液位測(cè)量，使用隔膜式差壓液位計(jì)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。使用不同的測(cè)量原理實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)罐液位的測(cè)量，保證監(jiān)測(cè)精確度[3]。液氨儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)中的進(jìn)料切斷閥要設(shè)計(jì)為冗余配置的雙電磁閥控制的氣動(dòng)球閥，保障執(zhí)行的精確性與效率性，而對(duì)于氯甲烷儲(chǔ)罐需要設(shè)計(jì)具有雙電磁閥的氣動(dòng)切斷閥。

4 SlS安全儀表系統(tǒng)的設(shè)置原則與軟件要求

4.1 設(shè)置原則

罐區(qū)SIS系統(tǒng)屬于化工廠SIS系統(tǒng)的組成部分，依據(jù)系統(tǒng)裝置的特征，實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖保護(hù)和緊急停車系統(tǒng)與關(guān)鍵設(shè)備聯(lián)鎖保護(hù)的目的。在系統(tǒng)設(shè)置部位上，SIS系統(tǒng)設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)柜室，具有獨(dú)立的控制器，使操作人員、生產(chǎn)裝置及重要機(jī)組與設(shè)備的安全性能夠得到保障[4]。同時(shí)，罐區(qū)SIS系統(tǒng)需要具備報(bào)警事件順序記錄功能，在中央控制室及現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室中設(shè)置工程師站，實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)試、日常維護(hù)和報(bào)警事件的有序記錄。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，輸出/輸入卡件、中央邏輯控制器以及系統(tǒng)內(nèi)部的供電、安全和通信單元，均應(yīng)采取冗余結(jié)構(gòu)，同時(shí)系統(tǒng)需配備HART信息采集器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)職能儀表的信息采集，并完成與AMS系統(tǒng)的通信。

4.2 軟件要求

系統(tǒng)軟件是SIS系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵部分，在軟件組態(tài)方面，其編程語(yǔ)言必須符合IEEC61131-3工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，才能夠保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的規(guī)范性。同時(shí)，為保證系統(tǒng)軟件組態(tài)的安全性，應(yīng)采取EPROM或是PROM存儲(chǔ)器進(jìn)行應(yīng)用軟件儲(chǔ)存，避免未授權(quán)人員擅自對(duì)程序功能進(jìn)行修改，破壞系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與有效性。系統(tǒng)軟件還要保證能夠?qū)崿F(xiàn)在線下安裝與修改，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行的時(shí)效性。在軟件編程過(guò)程中，需要保證系統(tǒng)軟件的診斷、工程監(jiān)視和故障刪除功能，通過(guò)工程師站實(shí)現(xiàn)對(duì)控制程序的修改完善、診斷顯示和調(diào)試、維護(hù)工作。

5 SlS安全儀表系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)通訊

SIS系統(tǒng)需要在保證獨(dú)立性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)與DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)的有效通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)化工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的有效優(yōu)化。SIS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示，利用西門子冗余400 CPU實(shí)現(xiàn)與SIS第三方設(shè)備的通信，在DCS側(cè)使用CP341模塊，SIS系統(tǒng)作為DCS系統(tǒng)的從站。同時(shí)，在DCS側(cè)進(jìn)行與系統(tǒng)相匹配的硬件配置。

圖1 SlS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于化工廠危險(xiǎn)性特征，對(duì)其危險(xiǎn)源進(jìn)行安全控制，是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和保證人民生命安全的重要條件。利用SIS安全儀表系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)化工廠罐區(qū)的聯(lián)鎖控制與安全監(jiān)控，既能夠保證化工廠生產(chǎn)的安全性，又能夠有力地提升化工企業(yè)的自動(dòng)化控制水平，促進(jìn)化工行業(yè)的長(zhǎng)效發(fā)展。