HoneywellSM系統在制氫裝置的應用及故障處理

周永祥

摘 要：通過對儀表安全系統，包括硬件及軟件的現狀和發展情況的調研，在對制氫裝置聯鎖保護要求做詳細分析的基礎上，提出應用Honeywell SM系統完成制氫裝置儀表安全系統實施方案，并系統地論述了其主要硬件結構、軟件功能，并簡述一起生產過程中出現的故障及排除過程。

關鍵詞：安全系統；聯鎖；故障處理

1 概述

安全儀表系統，Safety instrumentation System，簡稱SIS；又稱為安全聯鎖系統（Safety interlocking System）。主要為工廠控制系統中報警和聯鎖部分，對控制系統中檢測的結果實施報警動作或調節或停機控制，是工廠企業自動控制中的重要組成部分。 SIS是由傳感器（如各類開關、變送器等）、邏輯控制器、以及最終元件（如電磁閥、電動門等）的組合組成。安全儀表系統（SIS）獨立于DCS系統和其它子系統單獨設置，采用故障安全型設計，確保裝置的安全性和可靠性。

安全型控制器的廠家包括 Triconex、HIMA、ICS、Honeywell等。

2 工藝簡介

制氫裝置包括原料氣壓縮、脫硫、轉換、中溫變換四個部分。主要生產過程為：來自重整氫提濃裝置的解吸氣經壓縮機升壓后，與裝置外來的天然氣混合進原料氣分液罐，預熱至后進入加氫反應器，在催化劑的作用下發生氫解反應，然后再進入脫硫反應器，進行脫硫反應，精制的氣體進入轉化部分。

精制后原料氣與過熱中壓蒸汽按一定水碳比混合，經轉化爐對流段預熱至550℃，再由上集合管進轉化爐輻射段。在轉化爐管內催化劑的作用下，原料氣與蒸汽發生復雜的轉化反應。高溫轉化氣（870℃）經轉化氣蒸汽發生器后溫度降至340℃，進入中溫變換部分。

轉化氣進入中溫變換反應器，在催化劑的作用下發生變換反應，中變氣經各預熱過程回收大部分的余熱后，再經冷卻降溫至40℃，并經分水后進入變壓吸附（PSA）單元。經PSA部分吸附塔的吸附及過濾，中變氣變換為合格的產品氫。

3 系統介紹

Honeywell公司SIS系統Safety Manager（簡稱“SM”）在設計上具有多種配置方式，SM能保證在裝置出現任何異常情況時，控制在一個安全的狀態。在過程安全時間內，SM系統可以完成診斷整個系統，并執行兩次以上應用程序。

安全控制器和常規的PLC有相似之處，都是完成邏輯和數學的運算，都有輸入輸出卡件，對輸入信號掃描并按照特定的控制邏輯驅動現場最終控制元件，也有數字通訊端口。但常規的PLC從設計上并不具備故障容錯和故障安全的性能，這就是最基本的區別。

安全的準則是：在操作運行的任何時間周期內，單一故障的存在不能影響安全。SM通過診斷功能實時的監控輸出電路的狀態（Status），并將其反饋給處理器。

為了保證裝置的安全生產，中海石油寧波大榭石化有限公司6×104噸/年制氫裝置設置有1套與裝置安全等級相適應的獨立的安全儀表系統（SIS）。即采用Honeywell Safety Management，其操作界面置于中心控制室，控制機柜放置在現場機柜間。兩者通過冗余光纖進行通訊和連接。SIS控制站在機柜間與裝置DCS控制站進行通訊。

4 事件經過

2016年7月4日制氫裝置SIS系統收到PSA停車來信號（位號0213-YLL-PSA值由ON翻轉為OFF），觸發聯鎖：中變氣去PSA切斷閥0213-USV-10802A/B閥門關閉；中變氣放空閥0213-USV-10803A/B閥門打開；轉化爐解析氣切斷閥0213-USV-10902A/B閥門關閉。PSA單元停車。

儀表專業人員迅速反應，在確認PSA停車來信號為觸發聯鎖原因且PSA單元實際未觸發停車信號后，14：13：03在SIS系統內部強制PSA停車來信號（0213-YLL-PSA值由OFF翻轉為ON），運行八部操作人員迅速恢復調整生產。

5 原因分析及事件處理

儀表專業人員組織維保及DCS、PSA廠家技術人員對PSA內部邏輯、DCS歷史趨勢等數據，發現PSA停機信號（位號YSS_PSA_TCLS在PSA單元由自動改為手動時觸發）并未在聯鎖發生時發出觸發信號。

進一步檢查發現，PSA停機信號線纜到SIS系統線纜存在缺陷，在SIS機柜與DCS機柜約3米的信號線纜上存在兩個中間接頭，且接線方式不符合規范要求。在事件發生時，有第三方施工人員正在SIS機柜旁進行接線施工。施工過程中觸碰信號電纜觸發信號松動虛接斷路，引起聯鎖動作。

6 結束語

Honeywell Safety Manager在本公司制氫裝置的應用經過試生產階段的考驗，系統設計合理、運行穩定，能夠滿足制氫裝置安全運行的要求。對設備管理及維護要求技術人員熟悉工藝過程、系統運行情況，在系統出現問題時能快速排除故障，為裝置安全平穩運行提供支持。

參考文獻

[1]金斌.安全儀表系統在芳烴聯合裝置聯鎖系統改造中的應用[J].石油化工自動化，2014，50（6）.