生產(chǎn)調(diào)度信息化在天然氣凈化廠的開發(fā)與應(yīng)用

庾年偉

（中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司，四川達(dá)州635000）

中國石化達(dá)州天然氣凈化有限公司（以下簡稱天然氣凈化廠）以上游高含硫酸性氣為原料生產(chǎn)天然氣和硫黃，共建有6套12列凈化裝置及配套設(shè)施，設(shè)計(jì)處理原料氣120億m3/a、生產(chǎn)硫黃2 400 kt/a，總投資130.28億元，2009年10月12日開始投料試車，是國內(nèi)規(guī)模較大的高含硫天然氣凈化廠。

信息化逐漸成為企業(yè)創(chuàng)新管理模式、優(yōu)化資源配置、提高決策水平的推動(dòng)力，信息化水平已成為衡量企業(yè)現(xiàn)代化和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。生產(chǎn)調(diào)度管理全廠的人力、工藝、設(shè)備、安全信息，其管理效能直接影響全廠的生產(chǎn)經(jīng)營。生產(chǎn)調(diào)度的信息化是支持調(diào)度中心效率的工具和手段，通過對(duì)大量的信息進(jìn)行分析處理，最終形成決策，協(xié)調(diào)指揮生產(chǎn)。信息化管理成為調(diào)度指揮中心架構(gòu)中最重要的環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)調(diào)度中心的信息化水平具有重要意義。

1 生產(chǎn)調(diào)度信息化關(guān)鍵技術(shù)研究

天然氣凈化廠生產(chǎn)調(diào)度信息系統(tǒng)主要包括：氣體泄漏監(jiān)測信息化管理系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)、擴(kuò)音對(duì)講及應(yīng)急廣播系統(tǒng)、門禁及人員定位系統(tǒng)、程控電話系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、周界防入侵報(bào)警系統(tǒng)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、電子巡更、視頻會(huì)議及無線集群、紅外熱成像系統(tǒng)、氣象及雷電預(yù)警系統(tǒng)、智能調(diào)配信息化管理系統(tǒng)等。

1.1 氣體泄漏監(jiān)測信息化管理系統(tǒng)

利用多點(diǎn)布控監(jiān)測技術(shù)，構(gòu)建有毒氣體泄漏應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)。可在環(huán)境中檢測二氧化硫、硫化氫等有毒氣體以及氧氣和可燃性氣體等，通過監(jiān)控軟件，計(jì)算機(jī)可同時(shí)對(duì)多臺(tái)檢測儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，可以提供實(shí)時(shí)檢測信息并當(dāng)現(xiàn)場氣體濃度超限時(shí)啟動(dòng)警報(bào)信號(hào)。監(jiān)控人員可在監(jiān)控室內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)有毒氣體的濃度。

1.2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警信息化管理

對(duì)全廠關(guān)鍵控制部位的火災(zāi)事故進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警，其主要設(shè)備包括：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警主機(jī)、感煙探測器、線型感溫探測器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、光電聲光報(bào)警器、MM8000危險(xiǎn)管理軟件、聯(lián)動(dòng)模塊等。其系統(tǒng)有25臺(tái)主控制器，1 000多個(gè)火災(zāi)探測器，3萬多米感溫探測器，遍布全廠各個(gè)角落。

1.3 視頻監(jiān)控信息化管理

采用模擬信號(hào)傳輸并通過矩陣控制，對(duì)全廠生產(chǎn)裝置和室內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行視頻監(jiān)控。全廠共有2套控制矩陣，分別設(shè)在第一、第二臺(tái)地的中心控制室及第三臺(tái)地的區(qū)域控制室，系統(tǒng)的主要設(shè)備包含：攝像機(jī)256臺(tái)、數(shù)字硬盤錄像機(jī)15臺(tái)、視頻矩陣2套、視頻監(jiān)視器32臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2臺(tái)、視頻分配器12臺(tái)、視頻服務(wù)器2套和工作站1臺(tái)。

1.4 應(yīng)急廣播信息化管理

在全廠及周邊輻射區(qū)域范圍內(nèi)出現(xiàn)危險(xiǎn)緊急狀況時(shí)，發(fā)揮應(yīng)急調(diào)度指揮作用，開展報(bào)警、通知、疏散、區(qū)域信息通信等工作。系統(tǒng)由報(bào)警中央控制單元、調(diào)度室指揮單元、現(xiàn)場區(qū)域防爆揚(yáng)聲器、區(qū)域防爆電話站等組成。系統(tǒng)接收來自調(diào)度室的控制信號(hào)，分別發(fā)出氣體泄漏、火警等信號(hào)，向全廠區(qū)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警音，確保廠區(qū)內(nèi)所有生產(chǎn)工作人員及時(shí)接收到從中控室發(fā)出的報(bào)警信息及相關(guān)指令。

北京市境內(nèi)北運(yùn)河流域，一級(jí)至五級(jí)支流110條，總長1 562km。其中一級(jí)支流2條，河道長度138km；二級(jí)支流25條，河道長度609km；三級(jí)支流56條，河道長度588km；四級(jí)支流23條，河道長度195km；五級(jí)支流4條，河道長度32km。

1.5 門禁及定位信息化管理

天然氣凈化廠門禁及人員定位系統(tǒng)主要分為兩部分，第一部分為“門禁管理”，第二部分為“人員定位”。廠區(qū)一、二、三號(hào)大門安裝有門禁管理設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人員識(shí)別和考勤。中控室裝有4個(gè)電子門鎖，防止未經(jīng)許可人員進(jìn)入。在6個(gè)聯(lián)合裝置、中控室、火炬、8個(gè)逃生門、3個(gè)大門安裝有人員定位設(shè)備，對(duì)這些區(qū)域的人員進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，并將人員信息上傳至服務(wù)器，通過服務(wù)器終端可查看上述各個(gè)裝置人員信息。

1.6 周界防范信息化管理

天然氣凈化廠周界光纜長度約7 km共68個(gè)防區(qū)，防區(qū)編號(hào)為27#至94#，圍墻為金屬鐵藝柵欄，圍墻高度1.8 m。周界防范入侵報(bào)警系統(tǒng)由三部分組成，分別為現(xiàn)場設(shè)備、控制設(shè)備和上層軟件，現(xiàn)場設(shè)備主要是感應(yīng)光纜，在感應(yīng)光纜起始端有起始器，末端有終端器，處于起始器和終端器之間的光纜用于感應(yīng)。控制設(shè)備一旦發(fā)現(xiàn)非法入侵，上層軟件立即會(huì)得到通知，同時(shí)在軟件地圖上顯示位置，并且聯(lián)動(dòng)相應(yīng)的攝像機(jī)。

2 現(xiàn)場應(yīng)用及效果

2.1 搭建信息化系統(tǒng)

安全聯(lián)鎖系統(tǒng)：分全廠、區(qū)域、單元、設(shè)備4個(gè)級(jí)別聯(lián)鎖關(guān)斷。

H2S泄漏預(yù)警系統(tǒng)：H2S探頭1 028個(gè)；周邊就地式聲光報(bào)警儀79臺(tái)、激光對(duì)射系統(tǒng)2套；中控室聲光警示燈6臺(tái)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)：324臺(tái)固定監(jiān)控視頻。

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)：可燃?xì)怏w報(bào)警器51個(gè)、感煙探頭836個(gè)、紅外熱成像21個(gè)、感溫電纜25 150 m。

應(yīng)急廣播系統(tǒng)：廠內(nèi)設(shè)236個(gè)報(bào)警揚(yáng)聲器，118部擴(kuò)音對(duì)講電話；廠外2 km范圍內(nèi)，設(shè)45個(gè)報(bào)警揚(yáng)聲器。

按照廠涉硫區(qū)域分級(jí)管控規(guī)定，分區(qū)域、分專業(yè)對(duì)全廠涉硫區(qū)域開展全面排查整治。對(duì)排查出的隱患問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類分析、論證，合理制定有效防控措施和整治方案，確保隱患及時(shí)得到整治和防控。

2.2 泄漏定義與分級(jí)

T12級(jí)泄漏（突發(fā)性一般泄漏）：硫化氫檢測儀示值大于等于0.000 3%小于0.002%，且邊界硫化氫探頭無顯示。未造成人員傷亡或重大社會(huì)影響的，不納入生產(chǎn)安全事故進(jìn)行管理。

T2級(jí)泄漏（逸散性）：揮發(fā)物料發(fā)生非預(yù)期或隱蔽泄漏（肥皂水驗(yàn)漏發(fā)現(xiàn)有氣泡）。不納入生產(chǎn)安全事故進(jìn)行管理。

2.3 明確各部門職責(zé)

1）生產(chǎn)辦公室是泄漏處置管理部門，負(fù)責(zé)制定泄漏管理規(guī)定，信息接收、報(bào)送和統(tǒng)計(jì)分析、應(yīng)急預(yù)案演練、應(yīng)急處置組織，牽頭組織泄漏引起的生產(chǎn)異常事件的調(diào)查。

2）HSE辦公室負(fù)責(zé)完善泄漏應(yīng)急預(yù)案，要設(shè)置泄漏物料收集裝置，對(duì)泄漏物料妥善處置；對(duì)火災(zāi)報(bào)警處置進(jìn)行指導(dǎo)。

3）設(shè)備管理辦公室是動(dòng)、靜設(shè)備等分管業(yè)務(wù)范圍內(nèi)泄漏的業(yè)務(wù)主管部門，負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)范圍內(nèi)的泄漏原因分析，參與泄漏事件的調(diào)查，制定預(yù)防管控措施。

4）技術(shù)管理辦公室負(fù)責(zé)源頭控制工藝管線泄漏，采用先進(jìn)的工藝路線，減少密封點(diǎn)，針對(duì)工藝泄漏引起的報(bào)警進(jìn)行指導(dǎo)。

5）各車間（站）是泄漏、報(bào)警管理的責(zé)任主體，負(fù)責(zé)根據(jù)各級(jí)泄漏點(diǎn)的性質(zhì)、危險(xiǎn)性及泄漏量情況執(zhí)行分級(jí)掛牌管理，做好泄漏點(diǎn)的日常監(jiān)控和整改工作；對(duì)于泄漏引起的各類報(bào)警負(fù)責(zé)進(jìn)行確認(rèn)、統(tǒng)計(jì)和協(xié)助分析。

2.4 規(guī)范泄漏處置

1）發(fā)生泄漏時(shí)，事發(fā)崗位應(yīng)在第一時(shí)間進(jìn)行判斷和分析，確認(rèn)泄漏部位（區(qū)域）、介質(zhì)和泄漏量，并采取措施，并按照《普光分公司突發(fā)事件信息報(bào)送管理規(guī)范》逐級(jí)上報(bào)。

2）各車間要利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)可能發(fā)生泄漏的部位和區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)。

3）突發(fā)性泄漏（T11、T12）應(yīng)當(dāng)按照生產(chǎn)安全事故進(jìn)行管理，及時(shí)報(bào)告、處置，分析產(chǎn)生泄漏的原因，制定針對(duì)性的防范措施，避免泄漏事故重復(fù)發(fā)生。

4）發(fā)生突發(fā)性泄漏（T11、T12）時(shí)，崗位人員立即采取防范措施，設(shè)置警戒區(qū)，處置泄漏點(diǎn)，收集處理泄漏物料，防止事態(tài)擴(kuò)大，必要時(shí)申請(qǐng)立即停車處置。

5）對(duì)于不能及時(shí)消除的泄漏應(yīng)當(dāng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，采取針對(duì)性防范措施，加強(qiáng)巡檢和監(jiān)控，并列為隱患限期整改。

2.5 規(guī)范報(bào)警處理

1）崗位操作人員發(fā)現(xiàn)上述報(bào)警時(shí)，應(yīng)在第一時(shí)間進(jìn)行確認(rèn)，包括及時(shí)安排外操和儀表等相關(guān)人員進(jìn)行確認(rèn)，進(jìn)行判斷和分析，并采取措施。如認(rèn)為屬于誤報(bào)的，應(yīng)安排外操和儀表等相關(guān)人員進(jìn)行確認(rèn)，直至找到報(bào)警的真正原因，并采取措施消除誤報(bào)。按照程序向生產(chǎn)調(diào)度匯報(bào)處置過程，并做好報(bào)警記錄。

2）多個(gè)報(bào)警同時(shí)發(fā)生，崗位操作人員應(yīng)迅速切換至報(bào)警頁面，并優(yōu)先解決最可能影響裝置安全的報(bào)警；同時(shí)，派外操人員現(xiàn)場確認(rèn)，按相關(guān)程序處置。

3）在緊急情況下，班組長有權(quán)按照“先處置，后匯報(bào)”的原則采取緊急停車措施。

4）如因管線和設(shè)備泄漏或火災(zāi)造成有毒有害和火災(zāi)報(bào)警的，應(yīng)按照應(yīng)急預(yù)案，啟動(dòng)相應(yīng)層級(jí)的應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行響應(yīng)、處理和恢復(fù)。

2.6 應(yīng)用效果

天然氣凈化廠自2015年至今共發(fā)生工藝管道和設(shè)備泄漏事件67次，包括66次T12級(jí)泄漏和1次T2級(jí)泄漏。其中，2015年發(fā)生21次泄漏，2016年發(fā)生16次泄漏，2017年發(fā)生13次泄漏，2018年發(fā)生12次泄漏，2019年發(fā)生2次泄漏，2020年發(fā)生2次泄漏，2021年發(fā)生1次泄漏。

目前，凈化處理系統(tǒng)共統(tǒng)計(jì)密封點(diǎn)數(shù)量751 000個(gè)，泄漏率0.008%，小于《中石化煉化企業(yè)設(shè)備檢查細(xì)則》要求的0.05%。

按照泄漏介質(zhì)分類，氣體（部分含硫化氫）泄漏35次、溶液（部分含硫化氫）泄漏31次，鹽酸泄漏1次。發(fā)生泄漏后第一時(shí)間進(jìn)行科學(xué)有效處置，均未造成人身傷害和環(huán)境污染以及次生事故。按照工藝單元分類，凈化裝置脫硫單元發(fā)生49起泄漏，硫黃回收單元發(fā)生6起泄漏，尾氣處理單元發(fā)生11起泄漏，公用工程水處理站發(fā)生1起泄漏。泄漏事件統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 泄漏事件統(tǒng)計(jì)

2015年以來，凈化處理系統(tǒng)平均每年發(fā)生5次左右含硫化氫介質(zhì)的泄漏事件，主要發(fā)生在富胺液入塔管線、涉酸管線的法蘭、公共介質(zhì)與含酸管線介質(zhì)的結(jié)合處，泄漏量不大，現(xiàn)有H2S泄漏監(jiān)測系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的監(jiān)控、巡查有效，泄漏總體可控。

3 結(jié)語

通過生產(chǎn)調(diào)度信息化的應(yīng)用，生產(chǎn)調(diào)度指揮中心能夠?qū)崟r(shí)掌握險(xiǎn)情預(yù)警、聯(lián)動(dòng)監(jiān)控、應(yīng)急疏散、信息共享、生產(chǎn)環(huán)節(jié)等有效數(shù)據(jù)信息，利用科學(xué)的手段、現(xiàn)代化的技術(shù)指揮全廠高效有序運(yùn)轉(zhuǎn)，顯著提高了工作效率，具有較好的推廣借鑒意義。