精编大型化工项目罐区SIS系统设计.docx

-大型化工工程罐区 SIS 系统设计近年来随着技术的开展，化工工程和炼油工程的规模越来越大，其配套的罐区也越来越大，储存的介质也越来越复杂；而不同于一般的油库，其操作比拟频繁，误操作可能性较大，而误操作引起的后果也比拟严肃，给企业造成经济缺失、对环境造成破坏；因此罐区设计中对于可燃、毒害介质的平安把握要特殊重视；本文主要介绍了某大型化工工程配套罐区，依据可燃、毒害介质的特性和储存量进展重大危险源的辨识，综合考虑平安和投资，接受独立的平安外表系统〔 SIS〕进展平安把握；关键词：平安外表系统；重大危险源辨识；罐区0 引言始终以来，化工工程的罐区一般依据石油库设计规进展设计，而此规，并没有要求设置平安外表系统；但是化工工程的罐区不同于一般的石油库或者贮存库，它的特点是：单罐罐容小、介质种类复杂、毒害介质多；由于储罐容量一般较小，储罐的外表设置都比拟简洁，介质本身的危险性往往被无视；本工程设计中，充分考虑了介质的危险性并兼顾投资要求，对于属于重大危险源介质的储罐设置了独立的平安外表系统〔 SIS〕，用于防冒罐的高高液位联锁把握；1 设置 SIS 系统的必要性化工工程罐区的介质种类复杂，可燃毒害介质多，发生事故后危害巨大；罐区一旦发生事故，将会对上下游的工艺都产生影响，连带着相关装置都需要停产，缺失不小；削减罐区的平安事故可以更好的保证工厂的正常生产，提高效益；不因节省初次投入而增大事故风险；现行化工工程配套的罐区大多接受分散把握系统 〔 DCS〕进展操作把握及连锁； DCS 系统具有把握功能完善多样、 易操作、 易扩展及爱惜便利等特点， 但是并不适用于平安把握；对于化工工程罐区要比一般油库操作更加频繁，误操作的概率就更大；这时接受一套平安性更高的、容错才能强、具有故障自诊断功能、次序大事记录功能〔 SOE〕的平安外表系 统〔 SIS〕就特别必要了；2021 年 8 月 5 日，国家平安生产监视治理总局发布第 40 号令，要求“涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源，配备独立的平安外表系统〔 SIS〕〞；2 确定 SIS 系统的设置原那么. word.zl.- -2.1 对储罐及介质分类本工程共有储罐 55 座，储罐规格从 2 万立到 200 立大小不等，其中球形储罐 24 座，立式圆筒形储罐 31 座；主要介质涉及甲醇、乙烯、丙烯、丙烷、丁烯、己烷、剩余碳四、剩余碳五 MTBE 、正丁醇、异丁醇、 2- 丙基庚醇、杂醇油、碱液等 20 余种；2.2 对于重大危险源进展辨识依据 .危险化学品重大危险源辨识 .〔GB18218-2021〕，重大危险源的辨识依据是物质的危险性及其数量 [3] ；单元存在的危险物质为多品种时，那么按〔 1〕式运算，假设中意式 a，那么定为重大危险源：式中：q1,q2,Q1,Q2,,qn,Qn—每种危险化学品实际存在量，t ；—与各危险化学品相对应的临界量，t；罐区分析结果见表 1；表 1 危险化学品重大危险源构成Table 1 Hazard chemical significant dangerous source2.3 确定各种介质的重大危险源分级依据 .危险化学品重大危险源监视治理暂行规定..〔国家平安生产监视治理总局第word.zl.40- -号〕的要求，对重大危险源进展分级 [2] ；式中：q1,q2, ,qn —每种危险化学品实际存在〔〕量〔单位：吨〕；Q1,Q2, ,Qn —与各危险化学品相对应的临界量〔单位：吨〕；β1，β 2 , β n与—各危险化学品相对应的校正系数；α— 该危险化学品重大危险源厂区外暴露人员的校正系数，本工程区外 1000m 围无常住人口，故取 0.5；对本工程危险化学品重大危险源的分级情形见表 2；表 2 危险化学品重大危险源的分级情形Table 2 Classification of major dangerous source of dangerous chemicals依据运算结果及下表确定罐区构成一级重大危险源，其中涉及的介质有甲醇、甲醇水 等 16 种介质；对于储存这些介质的储罐平安联锁设置独立的平安外表系统〔 SIS〕；. word.zl.- -3 储罐外表的设置一般储罐外表的设置应考虑经济合理、技术成熟、可选择围广、爱惜及校验便利、免爱惜或售后效劳优良等方面；结合介质特性工程的投资情形、全工程的自动化水公正综合考虑；本工程第一通过进展危险与可操作性〔 HAZOP 〕分析结果，确定各罐组的 SIL 等级，依据 SIL 分级确定储罐外表的设置；以 1 台 SIL1 级的乙烯储罐为例 , 见图 1；. word.zl.- -图 1 乙烯储罐 PID 图Fig.1 PID ethylene storage tank该储罐共设置两台液位计： 1 台为伺服液位计、 1 台为雷达液位计、 1 台外贴式超声波液位开关、 1 台热电阻、 1 台压力变送器、 1 台压力表；. word.zl.- -2 台液位计中伺服液位计选用高精度计量及用来做储罐计量，雷达液位计为把握及用于与高液位开关做联锁，关闭罐根阀；从 PID 图中可以看出从 PID 图中可以看出虽然增加了 SIS 系统，但是接入其中的信号并不多，只有一点 AI 、一点 DI 、一点 DO ；其余信号仍然在 DCS 系统中进展检测及报警；设计的 SIS 系统具体联锁把握如下：当储罐的液位计或液位开关任一液位高于设定值时，SIS 系统进展联锁， 关闭储罐罐根切断阀， 防止储罐罐液位连续上升， 引发冒罐危险 [1] ；4 SIS 系统设计4.1 SIS 系统的设置原那么罐区 SIS 系统，作为全厂 SIS 系统的组成局部，依据装置的特点，实现罐区重要的平 安联锁爱惜、紧急停车系统及关键设备联锁爱惜； SIS 系统设置在现场机柜室，设置独立的把握器，以确保人员及生产装置、重要机组和关键设备的平安； SIS 系统的平安综合等级依据相应的要求进展考虑； SIS 系统依据 DIN V VDE0801 和 DIN V 19250 标准，接受T V或 AK6 平安认证的 SIL3 级的平安可编程序把握器 〔Programmable Logic Controller -PLC〕 完成装置的紧急停车 〔EmergencyShut-Down - ESD〕 和紧急泄压 〔EmergencyDepression -EDP〕 ；SIS 系统依据故障平安型设计，与 DCS 系统实时数据通讯； SIS 系统设工程师站，SOE 站，相应的报警及操作通过帮忙操作台上开关、按钮、声光报警装置和 DCS 系统的操作站来完成；罐区 SIS 系统具有报警大事次序记录功能 〔SOE〕，在中心把握室和现场机柜室各设置一 套工程师站，用于 SIS 系统的组态、下装、调试和日常爱惜以及报警大事次序的记录；中心规律把握器、输入 / 输出卡件、 SIS 系统部的平安网络、供电单元、与 DCS 系统通信的单元均接受冗余构造；SIS 系统应配有 HART 信息采集器，用于采集现场智能外表 HART 信息，并通讯至AMS 系统；SIS 与 DCS 通信卡必需是冗余配置 , 且冗余的两个通信接口不应在同一块通信卡上； 冗余数据通信系统应能够自动切换， 并可进展系统诊断报警； 在切换时不答应有数据丢失；通信系统为把握站与把握站之间、把握器与工程师站 /SOE 工作站供应牢靠的高速数据传输；传输速率不小于 100Mbps；SIS 系统支持标准通信协议， 冗余容错串行通信方式； SIS 与DCS 通信协议为 MODBUS RTU 或 TCP/IP ；DCS 系统为主站， SIS 系统为从站；全部部件都应抗每米 10 毫伏场强的电磁及无线电干扰；. word.zl.- -SIS 系统具有时钟同步的性能， SIS 系统把握器的时钟在系统上电和更换时钟卡件后，能够自动进展同步； SIS 系统时钟同步信号来自于 DCS 系统；依据 .石油化工外表系统防雷工程设计规 .进展外表系统防雷工程设计； SIL3 回路的现场外表侧及把握室〔现场机柜室〕侧配置防雷电浪涌爱惜器；在工厂调试完成后，有 20% 已经接好线的输入 / 输出 〔I/O〕 点作为备用；在端子接线 柜中，有 20% 的裕量端子作为备用；在系统机柜中，有 20% 的裕量空间用于安装 I/O 卡件；在工厂调试完成后，处理器、数据存贮器和数据通信网络的负载最高不超过 40%；电源单元的负载最多到达其才能的 50%；应用软件和通信系统有 30% 的扩展才能；4.2 SIS 系统网络构造本工程接受冗余、容错构造的故障平安型 SIS 系统，平安等级到达 SIL3 ；依据图 2 罐区网络构造图，可见：罐区单元主要硬件设备为： 1 台系统柜、 3 台帮忙柜〔端子柜、继电器柜、平安栅柜〕 、2 台 SOE 工程师站、 2 台交换机、 1 台打印机；. word.zl.- -图 2 SIS 系统网络构造图Fig.2 SIS system network diagram4.3 SIS 系统软件要求1) 软件组态：编程语言应符合 IEEC 61131-3 工业标准；2) 软件组态的平安性：接受 PROM 或 EPROM 储备器储备应用软件，供应防止未被。