改善SIS系統(tǒng)中閥門的可操作性

（新疆天業(yè)集團(tuán)天智辰業(yè)化工有限公司，石河子市，832000） 李 津

SIS即安全儀表系統(tǒng)(Safety instrumented systems)，簡(jiǎn)稱SIS，又稱為安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（Safety interlocking System）。主要為工廠控制系統(tǒng)中報(bào)警和聯(lián)鎖部分，對(duì)控制系統(tǒng)中檢測(cè)的結(jié)果實(shí)施報(bào)警動(dòng)作或調(diào)節(jié)或停機(jī)控制，是一種自動(dòng)安全保護(hù)系統(tǒng),它是保證正常生產(chǎn)和人身、設(shè)備安全的必不可少的措施,它已發(fā)展成為工業(yè)自動(dòng)化的重要組成部分。安全儀表系統(tǒng)包括傳感器、邏輯運(yùn)算器和最終執(zhí)行元件，即檢測(cè)單元、控制單元和執(zhí)行單元。SIS系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的或者潛伏的危險(xiǎn)，發(fā)出告警信息或直接執(zhí)行預(yù)定程序，立即進(jìn)入操作，防止事故的發(fā)生、降低事故帶來的危害及其影響。

草酸二甲酯合成反應(yīng)器是一種列管式的反應(yīng)器，列管內(nèi)裝填催化劑，催化劑是貴金屬鈀，一氧化碳和亞硝酸甲酯在列管內(nèi)反應(yīng)，生成草酸二甲酯和一氧化氮，殼程中是一定溫度的水，通過熱水泵強(qiáng)制循環(huán)對(duì)反應(yīng)器降溫，帶走反應(yīng)熱，維持穩(wěn)定的反應(yīng)溫度，草酸二甲酯合成反應(yīng)器是一種連續(xù)操作的反應(yīng)器，需要連續(xù)加入原料，連續(xù)排出反應(yīng)產(chǎn)物。當(dāng)操作達(dá)到定態(tài)時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)任何位置上物料的組成、溫度等狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間而變化。

草酸二甲酯合成反應(yīng)器是化工生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)設(shè)備之一，因此，設(shè)置了很多的監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)，當(dāng)工藝參數(shù)發(fā)生異常的時(shí)候，比如超溫、超壓、循環(huán)氣流量低、反應(yīng)物濃度超標(biāo)或者不足斷料的時(shí)候，為了確保生產(chǎn)安全，設(shè)置了很多聯(lián)鎖，其中最重要的聯(lián)鎖之一就是反應(yīng)器聯(lián)鎖，項(xiàng)目投產(chǎn)以來，每次正常停車時(shí)由于無聯(lián)鎖條件觸發(fā)聯(lián)鎖，無法操作旁路閥門，每次開閥都需要斷開保險(xiǎn)端子，若操作失誤則會(huì)誤動(dòng)作其它閥門，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致停車，經(jīng)技改，巧改聯(lián)鎖程序即可在保證生產(chǎn)安全的前提下，提高反應(yīng)器旁路閥門的可操作性。

1 存在問題及解決方案

1.1 聯(lián)鎖描述

如圖1所示，與反應(yīng)器相關(guān)的閥門有5個(gè)：①閥為旁路切斷閥，工藝參數(shù)異常時(shí)打開此閥，②閥為進(jìn)口切斷閥，工藝參數(shù)異常時(shí)關(guān)閉此閥，③閥為出口切斷閥，工藝參數(shù)異常時(shí)關(guān)閉此閥，④閥為充氮切斷閥，工藝參數(shù)異常時(shí)打開此閥，給反應(yīng)器充氮?dú)猓Ｗo(hù)催化劑，帶走反應(yīng)殘留物，防止積炭反應(yīng)，⑤閥為故障排氣切斷閥，工藝參數(shù)異常時(shí)打開此閥。正常情況下①閥關(guān)閉，②閥③閥打開，④閥⑤閥關(guān)閉。

反應(yīng)器聯(lián)鎖的條件有反應(yīng)器熱點(diǎn)溫度高、反應(yīng)器出口溫度高、反應(yīng)器進(jìn)口壓力高、壓縮機(jī)流量低、反應(yīng)物濃度高等。上述任意一個(gè)聯(lián)鎖條件均會(huì)觸發(fā)聯(lián)鎖，聯(lián)鎖觸發(fā)后，需要執(zhí)行切除反應(yīng)器并吹掃反應(yīng)器的聯(lián)鎖動(dòng)作，聯(lián)鎖執(zhí)行動(dòng)作依次為：打開旁路切斷閥①閥，①閥開反饋到位后關(guān)閉進(jìn)口切斷閥②閥，②閥關(guān)反饋到位后關(guān)閉出口切斷閥③閥，③閥關(guān)反饋到位后打開故障排氣切斷閥⑤閥，⑤閥開反饋到位后打開充氮切斷閥④閥，④閥打開60S，吹掃完畢后，關(guān)閉⑤閥，以上閥門動(dòng)作過程中，下一個(gè)閥門的動(dòng)作都是以上一個(gè)閥門的反饋到位作為條件，其中只有①閥的打開是需要聯(lián)鎖條件觸發(fā)的，并且只要①閥動(dòng)作，其它的閥門就會(huì)相應(yīng)動(dòng)作。

因?yàn)榇寺?lián)鎖是SIS聯(lián)鎖，正常停車時(shí)必須先打開①閥，其它閥門才能相應(yīng)動(dòng)作，而SIS上卻無法操作此閥門，開車初期我們均采用的是斷開保險(xiǎn)端子的方法，使得旁路閥門電磁閥失電，打開旁路閥門，但是容易操作失誤，開錯(cuò)或者關(guān)錯(cuò)其它閥門從而導(dǎo)致停車。

圖1 反應(yīng)器相關(guān)閥門

1.2 技改目的

因壓縮機(jī)是大型設(shè)備，啟停都很麻煩，也需要時(shí)間，因此在不停止壓縮機(jī)的前提下，正常停車時(shí)為防止壓縮機(jī)憋壓，必須先打開旁路閥門，需要打開旁路閥門時(shí)我們采取的是到機(jī)柜間斷開○1閥電磁閥的保險(xiǎn)端子，這個(gè)辦法不僅耽誤時(shí)間，而且因?yàn)槎俗訑?shù)量較多，很容易操作失誤，誤打開或者誤關(guān)其它閥門，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致誤停車，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失以及安全隱患。

SIS系統(tǒng)是故障安全型聯(lián)鎖系統(tǒng)，故障安全型系統(tǒng)，是指系統(tǒng)本身或者相關(guān)附件在發(fā)生故障時(shí)可以使被控設(shè)備回到安全狀態(tài)。以繼電器為例，一般的情況下，我們是要使繼電器帶電的，這樣，一旦控制系統(tǒng)或繼電器發(fā)生故障，繼電器的彈簧會(huì)在失電時(shí)復(fù)位繼電器，以保持輸出安全有效。如果平常繼電器不帶電，那么在故障時(shí)帶電動(dòng)作的可靠性就不能得到保證，所以在發(fā)生故障時(shí)就不安全了，如果此時(shí)繼電器故障，是不會(huì)觸發(fā)聯(lián)鎖的。SIS中的儀表均應(yīng)是故障安全型，聯(lián)鎖狀態(tài)就應(yīng)當(dāng)是安全狀態(tài)，旁路閥○1閥的聯(lián)鎖狀態(tài)是打開，因此可以認(rèn)為開閥是安全的。

因此，可在保證安全的前提條件下，手動(dòng)控制此閥的打開，基于安全考慮，開閥的實(shí)現(xiàn)方式要么是聯(lián)鎖觸發(fā)要么是手動(dòng)打開，兩種方式的優(yōu)先級(jí)別是相同的。而關(guān)閥的實(shí)現(xiàn)必須是聯(lián)鎖優(yōu)先于手動(dòng)，即在工藝參數(shù)均正常無聯(lián)鎖觸發(fā)的情況下，手動(dòng)操作才有效。

1.3 解決方案

方案一：用改變接線的方式，在DCS或者SIS上增加一個(gè)數(shù)字量輸出DO點(diǎn)，將控制此測(cè)點(diǎn)的繼電器觸點(diǎn)串接在SIS上控制①閥的繼電器線圈上，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖或者在上位機(jī)上手動(dòng)開閥均可實(shí)現(xiàn)打開①閥，區(qū)別在于操作面板是在DCS還是SIS上，放在DCS上安全系數(shù)低，因此只能考慮將操作面板放在SIS上，SIS上要改變接線，并且需要增加測(cè)點(diǎn)。

方案二：通過修改程序的方式實(shí)現(xiàn)，程序修改后如圖2所示。

圖2 程序修改后接線連接方式

如上圖所示，實(shí)際上或門和1#與門組合起來實(shí)現(xiàn)的就是觸發(fā)器的功能，當(dāng)聯(lián)鎖觸發(fā)，并且工藝參數(shù)異常時(shí)，1#與門輸出為0，此時(shí)，手動(dòng)操作按鈕無效，無論手動(dòng)按鈕是置1還是置0，①閥的電磁閥始終處于失電狀態(tài)，即安全狀態(tài)：打開。

當(dāng)聯(lián)鎖觸發(fā)后，工藝參數(shù)恢復(fù)正常時(shí)，必須手動(dòng)復(fù)位后，1#與門才能輸出為1，此時(shí)手動(dòng)操作按鈕有效，置1則電磁閥得電，①閥關(guān)閉，置0則電磁閥失電，①閥打開。

當(dāng)工藝條件正常，聯(lián)鎖未被觸發(fā)，即1#與門輸出為1時(shí)，手動(dòng)操作按鈕有效，置1則電磁閥得電，①閥關(guān)閉，置0則電磁閥失電，①閥打開。

其中，中間變量不需要占用卡件通道，只是一個(gè)自定義的軟點(diǎn)。

方案一和方案二均能夠?qū)崿F(xiàn)我們所需要的功能，但是方案一需要增加測(cè)點(diǎn)并且需要更改接線，而方案二不僅不用改變接線，而且不用在SIS上增加測(cè)點(diǎn)，減少了資源的占用，再者，考慮到改變接線的方法會(huì)造成故障點(diǎn)的增加，比如接線松動(dòng)等情況都可能造成誤動(dòng)作，從而導(dǎo)致停車，為企業(yè)帶來不必要的損失，因此最后決定采用方案二。

2 總結(jié)

在實(shí)際的工程運(yùn)用中，安全始終是企業(yè)放在第一位的，尤其在化工企業(yè)中，SIS系統(tǒng)被廣泛的運(yùn)用，并且已經(jīng)成為必不可少的安全措施，DCS系統(tǒng)的主要功能在于控制，SIS系統(tǒng)的主要功能在于保障安全，SIS聯(lián)鎖是必須投用的，但是有時(shí)候因?yàn)檫\(yùn)用不得當(dāng)，可能會(huì)帶來很多操作上的不便，有時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致誤停車，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)可能反而會(huì)帶來其它的安全隱患，因此在SIS聯(lián)鎖的運(yùn)用過程中，需要深思熟慮，切不可只圖實(shí)現(xiàn)目的，應(yīng)當(dāng)全面考慮，謹(jǐn)慎更改接線以及修改程序，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，技改后一年以來，針對(duì)反應(yīng)器旁路閥門的技改已獲得廣泛的認(rèn)可，并且沒再出現(xiàn)誤操作的情況。