石油化工控制室設(shè)計(jì)

邱 鵬

（新疆寰球工程公司，烏魯木齊 830000）

石油化工控制室設(shè)計(jì)

邱 鵬

（新疆寰球工程公司，烏魯木齊 830000）

探討分析石油化工控制室設(shè)計(jì)中常見的問題。結(jié)合相關(guān)規(guī)范及資料，探討控制室平面布局，位置選擇，抗爆設(shè)計(jì)的理念及設(shè)計(jì)。

石油化工；控制室；抗爆；設(shè)計(jì)

隨著技術(shù)的發(fā)展，石油化工企業(yè)正步向大型化，一體化，智能化方向的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的過程控制和生產(chǎn)管理模式也在發(fā)生改變。

煉油及化工廠生產(chǎn)中生產(chǎn)裝置區(qū)域內(nèi)均具有易燃、易爆的特性。

在石油加工的過程中，控制系統(tǒng)是非常重要的，隨著控制系統(tǒng)的不斷的研發(fā)，集散控制系統(tǒng)DCS在石油化工行業(yè)得普遍的應(yīng)用。中央控制室在現(xiàn)在的煉油中起到核心的作用，對石油化工生產(chǎn)進(jìn)行管理、控制。所以對一套裝置或一個(gè)工廠而言，控制室至關(guān)重要。石油化工裝置如若產(chǎn)生爆炸，通常是可爆炸性氣體在一定的濃度、比例下在區(qū)域內(nèi)形成不確定性的爆炸源。

控制室需根據(jù)所建區(qū)域、使用周期內(nèi)是否產(chǎn)生爆炸，以及爆炸的類型及破壞形式做相應(yīng)的抗爆措施。

控制室布置應(yīng)具備常規(guī)功能，包括操作室，機(jī)柜間，工程師室，空調(diào)機(jī)房，UPS室，過程計(jì)算機(jī)室，電信設(shè)備室，更衣室等，根據(jù)業(yè)主要求，對室內(nèi)空間進(jìn)行布置。控制室應(yīng)布置在非防爆區(qū)內(nèi)，如若場地等因素限制其與爆炸危險(xiǎn)性裝置的安全距離，則需要計(jì)算控制室所受爆炸力沖擊波荷載，并對整體建筑進(jìn)行抗爆計(jì)算。

控制室的設(shè)計(jì)原則是按照承載力的極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在爆炸力荷載作用下確保控制室內(nèi)重要的控制系統(tǒng)不受損壞，在建筑物受損較小的情況下，可以修復(fù)繼續(xù)使用。抗爆控制室根據(jù)現(xiàn)場的爆炸力荷載對應(yīng)在建筑物上各位置進(jìn)行荷載計(jì)算，結(jié)構(gòu)體系宜采用鋼筋混凝土框架 -抗爆墻（剪力墻）結(jié)構(gòu)。

石油化工裝置產(chǎn)生的氣體爆炸中，粉塵爆炸所產(chǎn)生的破壞力無法量估，在根據(jù)《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)條例，可對爆炸荷載及作用時(shí)間有量的估值。

抗爆控制室屋面采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，外墻采用鋼筋混凝土抗爆墻。基礎(chǔ)根據(jù)豎向荷載大小，進(jìn)行地基驗(yàn)算。根據(jù)水平荷載對基礎(chǔ)進(jìn)行抗滑移，抗傾覆驗(yàn)算來確定大小。

1 爆炸壓力的確定

建筑物遭受爆炸沖擊波的反應(yīng)主要取決于爆炸波自由壓力峰值 ps0和正壓階段的持續(xù)時(shí)間 td。爆炸波自由壓力峰值和正壓的持續(xù)時(shí)間一般有業(yè)主委托專門的有資質(zhì)的第三方風(fēng)險(xiǎn)評估機(jī)構(gòu)提供。若業(yè)主不能提供時(shí)，可以按照如下荷載近似取值：

自由入射壓：ps0=21 kPa，入射壓持續(xù)時(shí)間：td=100ms。

2 爆炸荷載

3 前墻荷載

一般假定跨度為從屋頂?shù)交A(chǔ)，設(shè)計(jì)時(shí)一般取單位墻寬進(jìn)行計(jì)算。

式中：

Cd阻力系數(shù)，對前墻取 Cd=1.0

S 為最小凈距，取 H 和 B/2 的小值

H 為建筑物的高度

B 為建筑物的寬度。

4 側(cè)墻荷載

一般假定跨度為從屋頂?shù)交A(chǔ)，由于最大荷載作用于前墻，對側(cè)墻僅考慮平面內(nèi)和平面外共同作用時(shí)的剪力效應(yīng)。設(shè)計(jì)時(shí)一般取單位墻寬進(jìn)行計(jì)算，L1=1.0m。

式中：

Cd阻力系數(shù)，對側(cè)墻取 Cd=-0.4

Ce為等效荷載系數(shù)，可根據(jù) L1/Lw的值查圖 1。

圖1 有效壓力曲線 （摘自 TM 5-1300）

5 屋頂荷載

一般假定跨度為次梁中心之間的距離。設(shè)計(jì)時(shí)一般取單位板寬進(jìn)行計(jì)算，這里 L1為板的跨度。

這里：

Cd阻力系數(shù)，對側(cè)墻取 Cd=-0.4

Ce為等效荷載系數(shù)，可根據(jù) L1/Lw的值查圖 1。

6 后墻荷載

一般不起控制作用，這里忽略其作用，計(jì)算略。

抗爆構(gòu)件變形控制準(zhǔn)則：

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，宜按照彈塑性工作階段設(shè)計(jì)。對于受彎構(gòu)件，其抗剪承載力應(yīng)比抗彎承載力高20%。

7 結(jié)束語抗爆墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則就是在爆炸荷載作用下要確定建筑物的變形，其延性比，支座轉(zhuǎn)角都防止過早發(fā)生受彎裂縫和鋼筋屈服，抗爆墻的變形、延性比均按照等效靜荷載通過規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在工業(yè)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會有防爆問題，但防爆設(shè)計(jì)中通常又會涉及到不同的設(shè)計(jì)專業(yè)，工藝、儀電、總圖、建筑、結(jié)構(gòu)、給排水等。因此，在抗爆設(shè)計(jì)工程中，各專業(yè)分工需明確，總圖、建筑專業(yè)從全局考慮，包括后期的留洞，抗爆閥的位置，安裝均需細(xì)致的考慮。根據(jù)不同的爆炸危險(xiǎn)源，進(jìn)行相應(yīng)的防爆設(shè)計(jì)，確保控制室建成后安全使用。

[1] 中國石油化工集團(tuán)公司.GB50779-2012 石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Design of Petrochemical Control Room

Qiu Peng

This paper discusses the common problems in the design of petrochemical control room.Combined with the relevant norms and information to explore the control room layout，location selection，anti-explosive design concept and design.

petrochemical industry；control room；anti-explosion；design

TQ08

B

1003-6490（2017）06-0131-02

2017-05-15

邱鵬（1989—），男，新疆烏魯木齊人，工程師，主要從事設(shè)計(jì)工作。