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自動化技術 石化行業(yè)的安全保障
 2011/7/12 14:58:52 來源:自動化博覽 

  福建煉油乙烯一體化項目位于中國東南沿海的福建省泉州市泉港區(qū),總占地面積約480公頃。它是目前我國第一個煉油、化工和成品油營銷全面一體化的中外合資項目,也是至今為止一次性整體規(guī)劃、一次性設計、一次性施工建設、一次性投產成功、實施投資最大的煉油乙烯一體化項目,創(chuàng)新地采用了集成自動化系統和MICC項目執(zhí)行策略。

  北京康吉森作為MICC的重要組成成員,參與了項目集成自動化系統的實現,承擔了項目ITCC/SIS/FGS安全與關鍵系統一體化工程,與其它單位一起實現了整個工程項目MICC的順利完成, 取得了良好的應用效果和工程效益。ITCC/SIS/FGS是項目MICC中重要的組成部分之一,承擔了項目所有裝置的安全控制和所有大型旋轉設備的控制任務。ITCC/SIS/FGS安全與關鍵系統全廠一體化的成功實現為項目各裝置順利開車提供了安全保證,為一體化項目管理提供了系統平臺,為實現不同工藝、不同裝置、不同設備、不同EPC條件下實現ITCC/SIS/FGS安全與關鍵系統全廠一體化提供了典范。

  三大系統 關鍵保障

  參考國外石油化工智能化生產技術現狀與發(fā)展趨勢,借鑒國內外著名石油化工企業(yè)(如BP-Amoco、Exxon-Mobil、Shell Oil、上海賽科乙烯、南海殼牌乙烯、揚巴一體化乙烯等)的全廠智能化總體解決方案和實際應用情況,福建煉油乙烯一體化項目的全廠智能化總體解決方案采用自動控制和信息管理系統集成的“管控一體化”方案。整個系統分為三層,即生產操作控制層(PCS)、生產運行管理層(MES)和生產經營管理層(ERP)。

  以過程控制系統(PCS)為代表的生產操作控制層,又稱為基礎自動化層。主要包括:分散控制系統/現場總線控制系統(DCS/FCS)、安全儀表系統(SIS)、火災及氣體檢測系統(FGS)、儲運自動化系統(MAS)、壓縮機組控制系統(CCS)、大型機組狀態(tài)監(jiān)測系統(MMS)、設備包控制系統(PLC)、在線分析儀系統(PAS)、儀表設備管理系統(AMS)、操作員培訓仿真系統(OTS)、過程控制計算機系統(PCCS)(實施先進控制APC和實時優(yōu)化RTO等)及實時數據庫(RTDB)等系統,其核心是DCS/FCS系統。

  生產操作控制層能實時監(jiān)控生產操作、原料及產品儲運、公用工程和產品質量等全過程。并且使生產操作安全、可靠、穩(wěn)定、長周期及滿負荷運行。

  安全儀表系統(SIS)

  根據各工藝裝置不同的特點,裝置重要的聯鎖保護、緊急停車系統及關鍵設備聯鎖保護都設置成自動聯鎖,統一采用安全儀表系統(SIS)

  根據國內外設計規(guī)范,SIS設置獨立的控制器,以確保人員及生產裝置、重要機組和關鍵設備的安全。SIS按事故安全型設置,采用雙重或三重冗余、容錯系統。

  自動聯鎖保護系統分為兩部分:裝置聯鎖保護系統和機組設備的聯鎖保護系統。原則上在同一設置內,設一套SIS系統。我們建議全公司采用同一型號的SIS系統,以減少今后的維護工作量和維護成本。

  為了盡可能避免聯鎖事故的發(fā)生,設置予報警、報警信息,按程度分為3種優(yōu)先級別,并配3種不同音調加以區(qū)分。

  與DCS/FCS的設計方式相同,將SIS控制器或遠程I/O機架安裝在現場機柜室內,通過光纜接入中央控制室(CCR)操作站。根據需要在較遠的現場機柜室適當設置輔助操作臺,用于就地監(jiān)控、機組試車和裝置開停工時使用。

  保證自控系統正常運行的主要安全技術措施如下:

  (1)現場儀表及控制系統均選用先進可靠的產品。DCS控制器、電源單元、通信網絡、控制類I/O卡等都采用冗余配置;

 ?。?)聯鎖保護系統及機組控制系統采用三重化或雙重化的冗余、容錯系統重要的聯鎖系統檢測元件或輸入信號按冗余方式設置。SIS檢測元件和執(zhí)行機構按事故安全型設置,即SIS故障或一旦能源中斷,執(zhí)行機構的最終位置應能確保工藝過程和設備處于安全狀態(tài);

 ?。?)SIS設置事件序列記錄站,用于記錄設備狀態(tài)和連鎖事件,以便事故原因的追溯;

 ?。?)自動控制系統設置獨立的冗余的UPS電源,其供電安全、接地保護等問題在設計時應引起足夠的重視;

 ?。?)操作站與機柜采用冗余的通訊電纜或電纜連接,室外光纜通過不同的路徑敷設,以確保通信的安全;

 ?。?)為減少局域網對生產過程控制系統的干擾,建設公司控制網絡,獨立于公司的管理信息網。通過網絡物理隔離設備(與防火墻不同。防火墻在受攻擊成功后使兩網暢通,物理隔離設備在受攻擊成功后使兩網隔離)與管理信息網連接。決不允許在兩網信息互交時,因病毒、黑客或用戶通過管理信息網侵害控制網,提高控制網絡的可靠性,保證生產控制系統的安全運行;

 ?。?)FREP現場處于高雷區(qū),對DCS/FCS、SIS、FGS、CCS/ITCC、PLC等主要系統需充分考慮防雷措施,確保過程控制系統及儀表安全。

  安全儀表系統(SIS)安裝在中央控制室(CCR)和現場控制機柜室(FAR)里。安全儀表系統(SIS)的設計必須滿足根據IEC61508/IEC61511所定義的安全度等級(SIL)。

  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。

  安全儀表系統(SIS)采用經TUV/IEC安全認證的三重化(TMR)可編程序控制器(PLC)完成各工藝裝置的緊急停車和緊急泄壓。SIS應具有SOE功能。

  緊急停車信號通過冗余MODBUS-RTU通信接口連接到DCS。所有的過程報警、旁路、復位等信號能在DCS操作站上顯示。

  火災及氣體檢測系統(FGS)

  火災及氣體檢測系統(簡稱FGS)包括各工藝裝置、公用工程、油品儲運的可燃氣體、有毒氣體和火災檢測系統,以及建筑物的火災檢測系統。FGS系統與過程和設備的安全儀表系統(SIS)相獨立。