SIS在乙烯装置改造上的应用

石油化工自动..化2004,4:5工程设计及标准AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRYSIS在乙烯装置改造上的应用李冰(中石化上海工程有限公司.上海200120)摘要:SIS(安全仪表系统)的设计在石化工程设计中显得尤为重要.该系统的配置合理与否,直接影响到装置的安全运行。针对乙烯装置改造,对sIS的合理配置进行了重点阐述。关键词:安全仪表系统;整体安全等级;I厂危害和可操作性研究;中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号10-73242004040005-0Safety Instrumented System Applied in Ethylene Plant RevampingLI Bing(Sinopec Shanghai Engineering Co. ,Ltd. ,Shanghai,200120 ,China)Abstract:It is very important for the design of safety instrumented system in petrochemical engineering.Whether the system configuration is reasonable or not,it will affect the safety running of the plant. Thearticle is to instruct the SIS design on Ethylene plant revamping.Keywords: safety instrumented system; safety integrity level; hazard and operability study乙烯装置是石油化工的龙头,工艺流程长而复解算器和执行机构三方面内容。并不是简单地仅杂,且属易燃易爆危险装置,对安全要求极高。国仅考虑紧急停车安全联锁系统ESD-PLC及其相内在20世纪80年代引进的300 kt/a乙烯装置,到关卡板是否达到取得SIL-3级认证。在对SIS进目前为止已相继通过采用不同方式的并联生产线行设计时，可采用的标准为IEC61508, 61511和方式,扩容至650~700 kt/a规模。由于各装置的ISA84.01。在标准采用时应注意,ISA和IEC标火炬未作扩建,若同时停车,相当于原来两套装置准的配置要求有所不同。如对执行器的配置,按的火炬气排量通过火炬,后果将不堪设想。本文将ISA标准,某乙烯装置SIS需配置两台串联控制阀针对某典型乙烯扩容装置，阐述如何合理采用门,这种配置显然大大增加了用户的投资成本,但SIS,将火炬气同时排放的风险降至允许的程度。是若采用IEC标准则完全不同,详见后述.1采用SIS的必要性.该装置典型的SIL-3级回路配置如下。根据装置实际情况,新、老乙烯生产线同时停1)现场检测器。现场变送器采用3个,取压根电停仪表风和停冷凝水的可能性是存在的,这就部阀需单独设置,且采用铅封阀,信号接至ESD-意味着新、老乙烯生产线同时停车的风险也相应存PLC内进行模拟量3取2表决，保证取样信号的在。根据HAZOP( Hazard and Operability Stud-可靠性。其他现场相关- -次仪表亦采用3个检测y)工厂危害和可操作性研究风险分析报告结果,火元件,以实现3取2表决.炬不可能承担如此大的排放负荷，将可能造成严重2)执行器。SIL-3 级回路的输出信号,须通过的后果。根据这样的现状,首先在工艺上采取了相获得SIL-3级认证的卡板直接驱动现场电磁阀,中应调整方案,增加了阻断排放、切断精馏塔再沸器间不可接输出继电器和保险丝，否则会因其无安全热源和裂解炉进料等切断阀门,以及其他相应的紧认证,造成系统安全等级下降。为实现可靠切断物急停车安全联锁措施。为了确保生产装置的人员料,同时又节约投资,采用1台现场联锁控制阀配和设备安全、保证装置在事故情况下的安全联锁和置两套串联电磁阀的方式,电磁阀常励磁常通,失紧急停车,避免灾难性事故的发生,必须采用SIS电排气,两个串联电磁阀以确保安全停车。停车条以对整个装置进行保护。分析计算结果要求SIS件满足时，由ESD-PLC同时发出两个DO联锁信的可靠性必须达到SIL3级的整体安全水平。停收稿日期:2004-06-08车失效等级PFD (Probability of Failure on De人,1984年毕业于华mand)为2. 7E- -04.东化I中国煤化工,多年来一直从事石系统的合理配置SIS的配置,必须综合考虑现场检测器、逻辑化行业仪电室主任工程师,高级工程师。MYHC NM H G团上海工程公司任石油化工自动化2004 年号,与此同时DCS亦需向该控制阀发出4 mA或DCS控制网联接,但独立于DCS控制网。DCS操20 mA的模拟关(开)信号，以确保安全联锁阀门作站只能读取ESD-PLC的数据,不可对其进行操动作。为及时获得该阀门的故障信息,通过采用作。ESD-PLC设置独立的工程师站,实现编程和Hart信号转换器与智能定位器配合,将阀位运行事件报警记录、打印等功能。系统具备在线修改、和故障诊断的数字信号,通过Hart信号转换器转在线下载、卡件在线插拔等功能。采用3个表决通换成DCS能够接受的4~20 mA模拟信号和触点道的主CPU系统,3取2表决输出,容错模式为3-信号,使必要的功能得以实现。阀位返回信号与2-0,即1个容错,一旦1个表决通道的元件发生故DCS输出控制信号进行比较,发出偏差报警,并同障,转为2取1 表决模式。输入卡板:对所有联锁时获得故障诊断信息。控制阀异常和故障诊断报输人信号,其卡板为3重化形式;输出卡板:停车回警在DCS内实现。路输出全部用3重化卡板,SIL-3级回路配有热备3)逻辑解算器(Logic solver) 部分。采用卡板,输出直接驱动电磁阀,输出至报警灯点,选用ESD-PLC来实现该功能,该系统须获得满足IEC普通继电器卡板;远程扩展卡板:全部选用3重化要求的SIL-3级认证,并确保采用的系统每块卡板卡板。亦有相应的证书。独立于DCS实现装置中的紧急为了使故障影响最小化,同一联锁单元或相关停车和联锁功能(如:裂解炉、压缩机、反应器、紧急设备联锁点尽可能分配在同一卡板上。对3取2排放等)。系统采用双路供电,-路UPS供电,一输人表决联锁,3个输人点分配在不同输人卡板路隔离供电。系统配置为3重冗余TMR,即3冗.内。原则上ESD输人卡板接受正常状态闭合触余CPU、3冗余系统内部通讯、3冗余输入卡和输点,输出卡板为常带电输出方式,联锁时断开。出卡等。联锁信号、手动停车信号、1/O信号采用3结束语在线热备卡。报警信号、复位信号、选择开关旁通SIS的配置,并不是可靠性越高越好,要寻求.开关信号的I/O卡,降低配置要求,不采用热备方的是一种最优配置。达到停车失效等级PFD要求式进行备用。整套ESD-PLC通过专用通讯卡与的等级前提下,合理配置经济实用的系统。浙江中控培训中心为用户开设《分散型控制系统的防雷》讲座闪电是自然界强大的脉冲放电现象。据有关资料的介绍,地球上平均每秒钟就有100次云对地的闪电和数量更多的云对云的放电。它已成为诸如水涝、阜灾、地震、台风等十大自然灾害之- ,给人类带来了巨大的损失。云对地的闪电- -直击雷的高电压、强电流侵入各处,袭击人，破坏建筑物、输电网,引发森林火灾是很常见的事。伴随养由电产生的雷电电磁脉冲(感应雷),以电磁感应和静电感应的作用.通过信号电缆、电源电缆、通信电缆和接地装置等将雷电波(即商电位)引人,对迅速发展起来的电子.信息、控制设备的破坏和危害,是20世纪90年代以来雷电灾害最显著的特征。它的成灾率更高,损失更大,因而也就成了防雷技术中一个急需解决的重要课题.近年来,浙江中控技术股份有限公司的用户,包括许多从国外引进的分散型控制系统每年都有许多起雷害事故。生产装置的控制系统--旦遭受雷击,轻则损坏控制系统,重则造成停产,直接经济损失巨大。它引起人们的深思:雷电灾害有什么特征?它给控制系统带来什么危害?如何依靠技术进步来减少这种灾害?两年多前,该公司领导就组织有关人员对分散型控制系统的防雷做了大量的现场分析和研究,也多次受有关单位的邀请去雷击现场进行案例调查,从中积累了许多宝贵的经验和知识，包括偝助其他行业里的防雷手段。特别对自动化工程实施过程中应采取的诸如等电位联接、屏蔽技术、合理布线、防止反击、防雷区(LPZ)的划分以及电涌保护器(SPD)的使用等技术,该公司已制定了相应的设计规范(企业标准)。一门技术的形成，往往需要多方的合作和努力。同样,它的正确使用，也需要推广者和使用者的密切配合。该公司尚不敢坦自在控制系统防雷的这个范畴里,已进入了自由王国的领域,但有决心和同行们一起来攻克这个技术壁垒。2004年3月18日由该公司领导主持的工作会议上,决定对该公司的广大用户介绍这方面的技术--开 设《分散型控.制系统的防雷)讲座。讲座就雷电的基本知识、雷电电磁幅射、DCS的防笛.DCS防雷的案例分析等4个方面进行全面而详细的阐述。6月2日,浙江中控培训中心举办了首次《分散型控制系统的防雷)讲座,共有60余名用户参加了培训,同时还.就有关的问题一起进行了热烈的讨论。该讲座已得到用户们的首肯。培训中心还将进一步整理和充中国煤化工子,也欢迎国内的同行们前来参加。MHCNMH G限公司培训中心