聯合裝置中心控制室的布局探討

曹光

(中石化寧波工程有限公司，浙江寧波315103)

隨著工藝技術的發展，石油化工企業逐步趨向于裝置多樣化、規模大型化、生產高度自動化。中心控制室作為全廠生產裝置的生產過程控制的中樞，隨著工廠對管控一體化的要求越來越高，從而使中心控制室的規模越來越大。

本文以某項目大型中心控制室為例，詳細解析了功能分區和設備用房布置的原則，提出以人為本，為員工創造健康、舒適、安全、高效工作環境的設計理念，為類似項目中心控制室設計提供借鑒。中心控制室作為工藝過程控制、保證生產安全的中樞裝置，除應滿足控制系統所需的操作室、機柜間外，還需設置全廠生產調度中心、全廠電力調度中心以及為控制系統服務的設備用房和生活用房。按照規模、占地、功能進行劃分，該項目中心控制室屬于大型抗爆結構。

1 中心控制室設計應考慮的因素

1.1 總平面布置

該項目中心控制室位于生產管理服務區，鄰近廠區主要道路及廠區主大門，北側為中心化驗室，東側為生產管理綜合樓，南側為易燃易爆裝置區，故主入口設置在北面；次入口設置在東側；而面向裝置的南側出入口、東側室外疏散樓梯面向裝置側均設置了抗爆擋墻，以保護事故狀態下人員疏散的安全；人員出入口均設置了抗爆前室，抗爆前室內外門具備不同時開啟的聯鎖功能，且該功能與消防信號互相聯鎖；抗爆外門設有門鏡，用以觀察室外情況。

為了使中心控制室能安全、可靠、有效地發揮作用，并保證人員的安全，其總平面布置應根據廠區總體規劃、中心控制室功能分區和進線方向進行總體布局設計。

1)中心控制室與其他建構筑物或裝置的防火間距應滿足GB 50160—2008《石油化工企業設計防火規范》的相關規定。

2)抗爆中心控制室應獨立設置，不得與非抗爆建筑物合并建造；應至少在2個方向設置人員的安全出口，且不得直接面向甲、乙類工藝裝置。

3)中心控制室應位于各類爆炸危險場所之外，爆炸危險場所包括氣體爆炸危險場所和粉塵爆炸危險場所。

4)由于中心控制室內控制系統屬于電子系統，對環境的要求較高，持續的振動或電磁波容易干擾控制系統的正常運行。因此應遠離上述干擾源。

5)中心控制室內的控制系統負責控制全廠各工藝生產裝置的安全運行，因此中心控制室宜布置在行政管理區，并且位置相對獨立。

1.2 結構形式

按照中心控制室的設置及功能要求，并根據爆炸風險評估確定中心控制室是否需要抗爆設計，采用抗爆設計時應嚴格按GB 50779—2012《石油化工控制室抗爆設計規范》執行。根據中心控制室相鄰爆炸危險裝置在設計的生命周期內可能發生爆炸的概率、類型及可能產生的破壞特征進行安全評估和風險分析。該項目中心控制室與MTO裝置紅線距離為168.45 mm，通過模擬計算，當MTO裝置發生爆炸時，距離中心控制室的爆炸沖擊波入射超壓為20 kPa，正壓持續時間21 ms。經安全評估確定，該項目中心控制室采用鋼筋混凝土框架-抗爆墻結構，結構設計采用GB 50779—2012《石油化工控制室抗爆設計規范》標準值沖擊波峰值入射超壓21 kPa，正壓作用時間100 ms計算，屋面采用大型的焊接H型鋼梁及壓型鋼板組合屋面，實現了大跨度的抗爆結構設計。經核算，完全滿足了對應沖擊波作用下的承載力和變形要求。

1.3 功能分區及布置

1.3.1功能分區

該項目中心控制室的功能分區包括：

1)中心控制室一層平面按功能劃分為操作室、設備用房區和輔助用房區。操作室位于建筑中央，一、二層通高設置；設備用房區位于建筑西側及北側，包括機柜間、空調機房、配電室及UPS室、通風機房等；輔助用房區位于操作室南側及北側，包括辦公、更衣、交接班室及輔助生活房間。

2)中心控制室二層平面按功能劃分為操作室(上空)、設備用房區、調度區和輔助用房區。設備用房區即空調機房位于建筑西南角；調度區位于操作室北側，可通過觀察窗和參觀走廊直接觀察操作室的生產控制情況；輔助用房區圍繞操作室布置，包括辦公、值班、會議等。

3)中心控制室的平面設計，受設備用房布置及各專業布線影響，需要在有限空間內，協調和整合各類需求，優化出合理的功能分區。抗爆中心控制室作為無窗建筑，室內操作人員密集，設備昂貴，其控制系統對安全生產起到關鍵作用，雖定性為丁類廠房，但因其內部綜合了操作控制、辦公、會議、值班、更衣、用餐等多種功能，故耐火極限確定為二級，防火分區及安全疏散參照公共建筑的要求設計。

1.3.2操作室布局

操作室內的主要設備包括操作臺和大屏顯示墻，大屏顯示墻的中心點為視覺中心，視線方向來自操作人員、調度中心工作人員以及參觀人員，設計需確保人員合理的視覺角度和距離。

該項目中心控制室的操作室大屏顯示墻布置于南側墻面，提供高清大畫面的顯示，背后設有設備走廊，供顯示墻專用維護檢修使用。操作臺布置按照操作人員正常操作時的人體視覺范圍、分辨率等要求，按生產裝置劃分區域，采用多排折線式布局，在各自區域內采用通長式布局，桌面尺寸滿足操作員正常操作區、有效操作區的操作要求；顯示器采用雙屏設計，鍵盤采用桌面嵌入式，操作臺下部設有后開門的底柜，滿足設備通風散熱需求。

操作室安全出口位于操作臺兩側和后側，避免操作員面向房間出入口，干擾操作員注意力。

1.3.3機柜間布置及進線

中心控制室的南向為易燃易爆裝置區，綜合考慮全廠管廊的布置及各專業進線要求，確定將機柜間布置在中心控制室西側。通信光纜下管廊后通過電纜溝進入機柜間，使得進線最便捷，電纜穿墻洞口高于室外地坪以上；同時位于機柜間室內基礎地面以上，防靜電活動地板以下，采用專用電纜穿墻抗爆密閉模塊封堵，室外電纜溝溝底設有排水設施，溝內充砂，滿足了進線口抗爆、防火、防水、防塵的要求。

機柜間內按照機柜功能及配線原則布置機柜，將DCS機柜、端子柜、配電柜、繼電器柜、安全柵柜等成排布置，并留有安裝、檢查和維修所需的足夠空間；地面采用全鋼防靜電活動地板，并設置防靜電接地措施；吊頂采用礦棉裝飾石膏板，吊頂凈高保證了機柜頂部氣流的通暢。

1.3.4其他功能用房

該項目中心控制室除上述功能區域外，還包括了UPS室，空調機、新風機專設機房，消防控制室。

1)UPS除了保障操作室和機柜間主要設備的用電需求外，同時也為空調、照明、安全消防系統等附屬設施提供用電。UPS提供穩定可靠的高質量電源，保證電網斷電時控制系統仍能正常工作，因此UPS室應設置在用電集中的機柜間和操作室鄰近。

2)操作室、機柜間對溫濕度及潔凈度要求較高，常年需要空氣調節，同時操作室、機柜間兩個區域發熱量都比較大。因此針對操作室、柜間各設計選用了1套風冷恒溫恒濕型空調機；空調機、新風機放置在專設機房內。

3)消防控制室是發現火災、發出報警、引導疏散等的處理中心，也是實施滅火救災的指揮中心。根據GB 50116—2013《火災自動報警系統設計規范》的要求，在中心控制室主出入口附近設置了消防控制室，并按照規范要求在消防控制室內設置消防報警系統(FAS)，緊急廣播系統(PAS)及消防聯動控制系統，并統一納入全廠性火災報警系統環形網。

2 人機工程學設計

2.1 設計理念

人機工程學就是把人-機-環境作為研究的基本對象，運用生理學、心理學和其他有關學科的知識，根據人和機器的條件和特點，合理分配人和機器承擔的操作職能，并使之相互適應，從而為人創造出舒適和安全的工作環境，使工效達到最優的一門綜合性學科。以人為本，用人機工程學理論指導設計，通過色彩的搭配、材料的選擇、燈光的設計、聲學噪音的控制等進行全方位綜合設計，突破并改變了傳統工業企業沉悶拘束的辦公氛圍，營造出健康、舒適、安全、高效的工作場所。

2.2 材料與色彩

操作室材料應選用健康環保的優質建材，地面宜采用不易起灰塵的防滑材料；室內墻面應不積灰、不反光，墻壁顏色宜為淺色，色澤自然；操作室吊頂高度應與房間平面尺寸協調，不應產生壓抑感。

色彩的不同波長會直接或間接地影響人的情緒、精神和心理活動，適當的色彩配置，可以改善工作環境，提高操作人員注意力，減輕疲勞。操作室為全天有人值守的無窗密閉空間，其色彩設計應滿足其自身的特點，避免操作人員長期在內工作而產生的生理和心理疲勞；內基調以淺色調為主，在重點部位加點暖色，利用補色效應，讓操作人員在視覺上得到短暫休息，從而提高注意力和工作效率，同時增加控制室色彩的層次和變化，豐富空間效果。

2.3 環境設計

中心控制室環境設計應符合工廠所在地區的氣候特點和抗爆建筑的特殊性，重要房間、一般房間的空調系統應分開設置，重要房間采用恒溫恒濕的全空氣空調系統，其他房間采用舒適性空調系統，冬季采用供熱采暖方式。照明采用分散控制方式的人工照明，在屏幕上不應產生反光和眩光，不應影響操作員對顯示屏的讀取，在滿足基本照度條件下，工作區域環境照明應合理選擇。操作室聲學設計需充分考慮空間大、人流密度高、設備多、很容易產生回聲和混響的特點，采用吸聲墻面和吸聲吊頂，針對大空間的回聲反射吸收以及人說話聲、機器噪音等做吸聲處理，最大程度地減少混響對操作人員日常工作的影響，提高聲場的質量，保證人員交流的聲音清晰。

3 投用效果

該項目中心控制室自投運以來，根據業主反饋，中心控制室的布局合理，控制系統運行平穩、安全，室內環境健康、舒適、安全、高效，為裝置的正常運行起到了良好的保駕護航作用，贏得了大家的普遍認可和贊譽，達到了預期效果，為后續聯合裝置中心控制室的建設積累了寶貴經驗。

4 結束語

聯合裝置中心控制室作為管控一體化的中心，屬第一類全廠性重要設施。在設計時不僅需要滿足保護其內部人員及控制設備的要求，還需確保對全廠生產裝置進行生產操作和過程控制的需求，且在事故狀態下能夠及時采取應急措施。