Delta V系統在原料藥生產企業儲罐區的應用

貢程

（宣城美諾華藥業有限公司，安徽宣城242000）

DCS 是分布式控制系統（Distributed Control System）的英文縮寫，在國內又叫做集散控制系統。它以控制分散、操作和管理集中為基本設計思路，主要特點為集中管理分散控制。SIS 是安全儀表系統（Safety Instrumentation System）的英文縮寫，在行業內又叫做安全連鎖系統（Safety Interlocking System），主要為工廠控制系統中報警和連鎖，對控制系統檢測的超限結果實施報警、調節或停機等控制。Delta V 系統是有艾默生過程控制公司推出的最新DCS/SIS 系統，該系統在DCS/SIS 市場中占據較大市場份額，在國際國內石化行業有著廣泛應用。原料藥制造行業的溶劑儲運場所是一個高壓、易燃、易爆區域，對控制系統安全性、可靠性和有效性有較高要求。本文主要介紹Delta V 系統在宣城美諾華藥業有限公司年產1 600 噸原料藥項目中儲罐區的應用，通過該系統方便公司統一接收液體溶劑，并按需精確地自動分發至不同生產車間，提高了生產效率。通過Delta V 系統實時監測控制儲罐內的溫度、壓力等參數，并通過Delta V 系統集成的SIS 模塊，處理異常情況，保障罐區的安全運行。

1 Delta V系統簡介

Delta V 系統由工程師站、歷史站、操作員站、DCS控制柜和SIS控制柜組成，各站與控制器之間通過一套以太網主網絡連接及一套冗余的以太網副網絡連接。現場的傳感器和執行器通過I/O口和控制柜相連。網絡拓撲圖如圖1。

工程師站的作用是用于系統畫面組態，程序下裝，實時監控等；歷史站的作用是采集各個現場傳感器實時數據，并記錄所有操作記錄，方便操作員站隨時調取歷史記錄，方便審計追蹤；操作員站用來監視系統實時運行狀態，遠程控制各個閥門和電機的啟停。

圖1 Delta V控制系統網絡圖

2 罐區工藝流程

整個罐區共有12個50 m儲罐，用于儲存和分配濃鹽酸、液堿、二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯、乙腈、甲基叔丁基醚、甲醇等溶劑。其中部分溶劑易燃易爆，故需要特別重點監督監控。罐區的工藝流程圖見圖2。

圖2 罐區工藝流程圖

儲罐通過存儲系統接收槽車運輸過來的溶劑，暫存在儲罐里。Delta V 系統發送接收溶劑指令，系統開啟屏蔽泵，并自動開啟與罐頂管路相關的氣動閥門，關閉罐底管路氣動閥門。當儲罐內的液位達到設定的高報液位時，系統啟動液位保護，所有氣動閥門關閉，屏蔽泵停止工作。當車間定量需要溶劑時，將罐區內的溶劑輸送至車間的中間儲罐，再由車間自行分配中間儲罐內的暫存溶劑。該控制過程為通過Delta V 系統發出指令，現場的氣動閥門和電動屏蔽泵自動工作，并通過加裝在輸液管道上的質量流量計累計計量流過的量，當累計發出的物料的量達到系統設定的量后，自動關閉氣動閥門和電動屏蔽泵，從而完成將溶劑輸送至車間溶劑中間罐的目的。溶劑中間罐配有稱重模塊，并將稱量數據通過4～20 MA模擬量信號送至Delta V系統。當車間的中間儲罐內的溶劑量高于警戒值時，會觸發Delta V的SIS連鎖模塊，所有的氣動閥關閉，屏蔽泵停止工作，此時儲罐往溶劑中間罐打料是不被允許的。

3 罐區安全保護

罐區的溶劑儲罐屬于高危化學品，其儲存的場所必然需要嚴格監管。

（1）壓力的監控。所有的溶劑儲罐內都裝有壓力傳感器，并將感應到的壓力值通過橫河川儀公司型號為EJA438E的壓力變送器轉變成4～20 MA的模擬量信號送入到Delta V 系統，隨時監控儲罐內的壓力變化。當壓力值達到高報值時，SIS 系統會強制遠程開啟罐頂的氣動閥門，用于泄壓。與泄壓氣動閥并列安裝的有一套泄爆片，起到在氣動閥失效后的安全泄壓作用，最后還有一套手動泄壓閥用于緊急手動泄壓，降低系統風險。所有泄壓管道均接入到“三廢”處于區廢氣處理設備，避免可能泄漏的揮發性廢氣對大氣造成污染。

（2）液位的監控。每個溶劑儲罐都配有兩套液位檢測裝置：一套是帶變送器的磁翻板液位計；另一套也是帶變送器的差壓式液位計。所有檢測數據通過4～20 MA信號變送器送到Delta V系統。兩臺裝置互為補充，提高現場儀表SIL 等級。當現場液位高于設定的預警值后，會觸發Delta V 系統SIS 連鎖，此時隔膜泵和氣動閥門都會關閉，系統禁止往儲罐內打溶劑。

（3）溫度的監控。所有溶劑儲罐內都安裝有溫度變送器，將儲罐內的溫度變送成4～20 MA 信號送入到Delta V 系統，在操作員站上能隨時監視到儲罐內的溫度。為了降低儲罐溫度，將公用工程樓冷水機組產生的7℃水通過循環泵輸送至罐區并通過儲罐外壁的盤管，降低儲罐的溫度。當溫度高于設定的高報值時，系統會發出警報聲，并由中控人員通知相應的人員檢查暖通水的供應是否正常，從而降低系統風險。

4 歷史記錄查詢

通過Delta V系統內置的SQL Server，可以將組態歷史數據記錄存儲至數據庫中永久保存，當需要查詢時，可將歷史數據調出并打印成圖表形式，便于生產統計和分析。整個系統嚴格遵循藥品生產GMP 要求，滿足ISPE(國際制藥工程協會)GAMP5 中關于計算機化系統驗證的要求，實現生產過程的審計追蹤。

5 結果

通過宣城美諾華藥業公司近一年的試運行，該系統運行平穩，實際使用中降低了勞動強度，方便統計生產成本和審計追蹤。該系統采用了自動控制和人工干涉相互自由切換方式，保證了系統平穩運行，使生產處于可控狀態。一系列的儀表安全聯鎖及報警功能，降低了系統安全隱患，說明DeltaV 系統控制效果良好，滿足生產工藝需求。