針對化學(xué)危險品儲罐和磺化反應(yīng)釜的安全儀表系統(tǒng)設(shè)計

胡中杰，宋振超

（唐山中潤煤化工有限公司，河北 唐山 063611）

依據(jù)《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》（安監(jiān)總管三〔2014〕116號，涉及重點監(jiān)管危險工藝的生產(chǎn)裝置和危險化學(xué)品儲存設(shè)施應(yīng)設(shè)置安全儀表系統(tǒng)（SIS），降低生產(chǎn)過程風(fēng)險，保護(hù)人身和財產(chǎn)安全，保護(hù)環(huán)境。

1 化學(xué)危險品儲罐和磺化反應(yīng)釜的儀表系統(tǒng)

針對化學(xué)危險品儲罐和磺化反應(yīng)釜的儀表系統(tǒng)設(shè)一套獨(dú)立SIS系統(tǒng)，主要由檢測部分(傳感器、變送器)、邏輯運(yùn)算部分、執(zhí)行部分組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制功能獨(dú)立。設(shè)置1個SIS控制站，1個SIS工程師站兼操作站，1套UPS電源。SIS系統(tǒng)包括控制站、工程師站兼操作站、遠(yuǎn)程I/O站等。

SIS系統(tǒng)采集的主要信號包括：儲罐液位、反應(yīng)釜溫度信號和儲罐進(jìn)料切斷閥、參與反應(yīng)物料切斷閥閥位位置信號，通過SIS系統(tǒng)數(shù)字量輸出信號遠(yuǎn)程控制儲罐進(jìn)料切斷閥及反應(yīng)釜進(jìn)料切斷閥動作，確保操作的及時性、靈活性、安全性。系統(tǒng)設(shè)置輔助操作臺，按鈕、開關(guān)、聲光報警信號均安裝在輔助操作臺上且采用硬線連接。

緊急停車采用紅色按鈕，旁路采用黃色按鈕，報警確認(rèn)采用黑色按鈕，試驗采用白色按鈕。緊急停車開關(guān)正常情況下觸點處于閉合狀態(tài)，非正常（事故）情況下，觸點斷開。輸入回路設(shè)置線路開路和短路故障檢測，輸入回路的開路和短路故障檢測并安全儀表系統(tǒng)中報警和記錄。現(xiàn)場采用本安型儀表，帶隔離式安全柵，信號輸入采用4-20mA直流信號。執(zhí)行元件采用氣動切斷閥且滿足安全完整性等級要求。

2 SlS系統(tǒng)運(yùn)行方式

SIS系統(tǒng)的邏輯控制器的中央處理單元、輸入和輸出單元、通信單元及電源單元，采取冗余技術(shù)，總輸入輸出點數(shù)按60%備用，中央處理單元負(fù)荷不超過50%，邏輯控制器內(nèi)部通訊負(fù)荷不超過50%。輸入輸出卡件通道信號采用光電隔離。SIS系統(tǒng)采用等電位接地方式[1]。采取隔離器、繼電器等隔離措施消除可能影響其輸入、輸出信號的外部干擾。

數(shù)據(jù)庫存儲更新周期、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)恢復(fù)時段、在線性能計算和耗差分析數(shù)據(jù)刷新時間可自定義，數(shù)據(jù)采集率達(dá)到100%，全部歷史數(shù)據(jù)可保證連續(xù)保存1年。SIS控制系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)只能使用單向傳輸?shù)姆绞剑唤邮軄碜訢CS系統(tǒng)的信號和指令，只向?qū)?yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送動作指令[2]。

SIS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)時鐘同步。SIS系統(tǒng)的軟件、編程、升級或修改及時存儲備份。還具有完善的硬件、軟件故障診斷及自診斷功能，自動記錄故障報警并能提示維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)。在SIS系統(tǒng)操作員站設(shè)置維護(hù)旁路的軟件開關(guān)，軟件開關(guān)設(shè)置旁路“容許”條件限制并有動作記錄。

3 化學(xué)危險品生產(chǎn)車間反應(yīng)釜溫度超高控制裝置

依據(jù)本項目《危險與可操作性分析（HAZOP）報告》提出的安全儀表功能SIF，確定儲罐區(qū)儲罐安全等級為SIL2，確定生產(chǎn)裝置危險工藝等級為SIL2[3]。

設(shè)計每臺儲罐安裝2套液位檢測裝置，檢測信號一路直接送入SIS系統(tǒng)；另一路首先傳入SIS機(jī)柜，一入兩出安全柵，一入兩出安全柵輸出信號分別送入SIS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)，送至DCS系統(tǒng)的檢測信號參與生產(chǎn)過程控制。

送至SIS系統(tǒng)的檢測信號與直接送入SIS的液位檢測信號按照“二選一”邏輯關(guān)系參與安全聯(lián)鎖控制，確保儲罐液位信號達(dá)到超高限時聯(lián)鎖切斷進(jìn)料閥。

設(shè)計生產(chǎn)車間涉及危險工藝的設(shè)備（釜）裝設(shè)雙支溫度變送器，將雙支溫度變送器信號一路直接送入SIS系統(tǒng)；另一路先送至SIS機(jī)柜，進(jìn)入一入兩出安全柵，通過一入兩出安全柵輸出信號分別送入SIS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)，引入DCS系統(tǒng)的一路信號參與生產(chǎn)過程控制。

引入SIS系統(tǒng)的一路信號與直接送入SIS的溫度檢測信號按照“二選一”邏輯關(guān)系參與安全聯(lián)鎖控制，確保當(dāng)SIS系統(tǒng)內(nèi)反應(yīng)釜溫度信號達(dá)到超高限時聯(lián)鎖釜進(jìn)料切斷閥切斷。

4 結(jié)語

傳動實驗表明：設(shè)計的安全儀表系統(tǒng)符合國家規(guī)范要求，高可靠性、安全性、適用性為反應(yīng)釜的安全運(yùn)行提供了可靠保證。但在實際運(yùn)行過程中,運(yùn)行、維護(hù)人員的技術(shù)素質(zhì)都存在不同的差異,在不斷學(xué)習(xí)、掌握的同時,還需要對本系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)管理。