油品罐区DCS系统改造(材料相关)

基于SIS与DCS集成的罐区安全控制技术及应用随着炼化装置的大型化，储罐无论是单罐容积还是成组布置的罐区日趋向大型化发展，对罐区的控制系统要求也越来越高，由于液化烃的物料特性，液化烃储罐的安全风险也在增大，国内液化烃罐区的安全事故近几年也时有发生，损失惨重。

本文将主要探讨基于SIS与DCS集成的罐区安全控制技术及其应用。

标签：SIS DCS；罐区安全；控制1 前言液位是储罐主要的控制参数，形式不同的储罐液位测量要求也不尽相同，本文根据外贴式液位开关的工作原理分析了其在实际使用中的优势。

在化工生产中，为防止和降低石油化工工厂或装置的过程风险需设置SIS安全仪表系统，该系统的合理设计以及运行情况直接影响到装置的安全运行。

2 SIS与DCS集成技术原理超声波液位检测有脉冲回波法、共振法、频差法以及声衰减法等，其中应用较广的是脉冲回波法。

超声波在罐壁内环绕及反射不受介质气泡、压力等因素的影响。

外贴式超声波液位开关及其探头产生高频超声波脉冲可穿过容器壁，此脉冲在容器壁和液体中传播以及被反射回来，通过对这种反射特性的检测和计算，判断出检测点处容器内是否有液，对液位进行检测报警。

同时液位开关输出继电器信号送入DCS系统或其他过程控制系统，实现对液位的联锁控制。

罐区生产过程主要使用DCS系统进行控制，对储罐的压力、液位等参数设置声光报警和联锁系统。

因罐区涉及“两重点一重大”（即重点监管危险化学品、重点监管危险化工工艺和危险化学品重大危险源），经过对罐区内危险化学品重大危险源进行辨识和计算，确定丁二烯球罐属于一级重大危险源；通过进行危险与可操作性（HAZOP）分析，确定丁二烯球罐的安全危险等级为SIL2级，为了进一步提高罐区的本质安全性水平、保证安全生产，防止事故发生，设置了安全仪表系统（SIS，Safety Instrumented System），正常生产时SIS系统处于休眠或静止状态，一旦球罐出现可能导致安全事故的情况时，系统能够瞬间准确动作，进行紧急事故切断和联锁控制，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态，作为工业过程中更为重要的安全控制措施。

石油化工罐区自动控制系统和生产管理系统张华莎【摘要】介绍了石油化工储运罐区自动控制系统的基本结构和功能,从工程设计角度讨论了罐区特有的设计内容和设计方法,库存量统计和信息管理是罐区特有的内容,从工程设计上考虑,罐区应配备相应的自动化仪表和储罐数据管理设备以实现罐容计算,提高罐区的控制和管理水平.特别介绍了储罐液位仪表和电动控制阀的通信连接方案及通信设备配置的注意事项,并给出了仪表接线的示例.阐述了罐区生产管理系统的结构、功能、各组成部分间的信号关系,列举了该系统应配备的基本硬件、软件,结合实际的罐区生产作业介绍了各软件的功能,提出了罐区自动控制系统和生产管理系统应遵循配置合理、功能齐全、层次清晰、管控兼顾的设计概念.【期刊名称】《石油化工自动化》【年(卷),期】2016(052)001【总页数】8页(P7-14)【关键词】石油化工罐区;罐区自动控制系统;储罐信号通信单元;电动阀通信单元;储罐数据管理单元;罐区生产管理系统【作者】张华莎【作者单位】中国石化工程建设有限公司,北京100101【正文语种】中文【中图分类】TP273近年来国内新建的石油化工厂储运罐区的自动化水平已经不仅局限于采用仪表测量加分散型控制系统(DCS)，有些厂家还配有罐区生产管理系统。

将罐区的自动控制系统、生产管理系统与工厂信息管理系统结合起来，卓有成效地提高了储运系统的整体自动化水平和管理水平，实现了控制和管理的系统集成、数据共享、功能集成。

这是新建工厂储运系统的运行和管理模式，也是老厂改造的方向。

储运罐区在自控工程设计之初就应对将来的自动控制水平、设备和技术的先进程度、生产运行的管理层次和模式等多方面充分考虑，明确定位。

本文针对工程设计的范畴，重点讨论在设计目标明确定位的基础上，如何合理配置自动化测量仪表，建立适用的测量基础，配备以DCS为核心的过程控制系统，在此基础上实施罐区生产管理系统的设计方案和设计方法。

十几年前，国内炼油工业储运系统的自动化水平较低，自动测量仪表较少，配备的仪表精度不高，罐区过程控制和生产操作多采用小型控制仪或工业控制机。

D C S控制系统的升级改造李晓娟,杨芝军(中盐青海昆仑碱业有限公司,青海㊀德令哈８１７０９９)摘要:介绍我公司热电车间D C S控制系统升级改造的原因和改造方案,通过硬件和软件升级提升了自动控制设备的性能,并提高了D C S控制系统的操作稳定性和运行效率.关键词:D C S控制系统;控制器;组态;硬件;升级中图分类号:T Q０５６．２２㊀㊀文献标识码:B㊀㊀文章编号:１００５－８３７０(２０１８)０５－４３－０３１㊀系统概况中盐青海昆仑碱业有限公司热电车间D C S控制系统采用MA C S V系统,系统版本为MA C S V ５．２．３S P２,系统配置为:控制室:１５台计算机主机,１５台计算机显示器.电子间:１０面主控机柜,７面扩展柜.D C S系统配置见表１.表１㊀D C S系统配置表设备名称１０＃站１１＃站１２＃站１３＃站１４＃站１５＃站１６＃站１７＃站１８＃站１９＃站F M１４８A９２０９２０９２０１２９２６１３F M１５１A２４２４２４２２３４F M１４７E１２０１２０１２０８８１４F M１４３３５３５３５１１１１１１３F M１６１－D I７１１１０１１７１１５７２０２９F M１６１－S O E３２０２３２２３００F M１７１B５９５９５９５５１１１６总计４１５１４１５１４１５１４５４５７２６９２㊀原有控制系统存在的问题２．１㊀电子元件老化所有电子产品都有一定寿命,５~７年属于设备的老化峰期,模块经过多年运行,受空气㊁灰尘及腐蚀性气体侵蚀㊁老化后会出现工作不稳定的情况,各D P接头及节点处也会出现氧化㊁松动等现象,D P 链路阻抗会增大,如超过系统要求值,则会造成模块离线等情况,严重的会导致系统非计划停车,影响正常生产.热电车间D C S系统自２０１０年投产以来运行已有８年时间,近两年来D C S故障率明显增加,从２０１６年开始,运行期间曾多次出现模块离线㊁烧坏㊁通道坏㊁电路板小配件掉落等故障,严重影响设备安全稳定运行.２．２㊀服务器问题现有MA５系统采用的是服务器结构,服务器位于上位和控制器之间,将上位机的指令和现场数据通过服务器来交换.热电车间采用的上位机㊁服务器系统为X P,微软已于１４年宣布X P系统退役,停止对该系统的更新,目前所有主流计算机厂家生产的计算机硬件无法识别X P系统.２０１４年服务器出现过无法切换㊁通讯故障,２０１５年出现过服务器无法登录在线下装故障,２０１７年服务器硬盘故３４２０１８年第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李晓娟,等:D C S控制系统的升级改造障,D E L L厂家表示此型号已停产,无备件更换,这就意味着一旦服务器出现故障,无法购买备件,导致D C S系统瘫痪,造成非计划停车,存在严重安全隐患,急需解决.２．３㊀网络问题D C S系统中采用交换机构建实时数据网络.以太网最大的风险在于发生网络风暴,导致网络性能下降,甚至网络瘫痪,进而引起D C S系统崩溃导致机组发生跳闸事故.热电车间D C S系统已经连续运行近十年,操作站主机㊁网卡㊁交换机等已经进入不稳定运行阶段,因其质量或性能可能引起数据刷新速度缓慢,甚至演变成网络风暴造成系统崩溃情况发生,为了减少事故发生,防患于未然,需将操作站主机㊁交换机㊁网卡同时更换.２．４㊀控制器问题多年来D C S系统硬件扩展及软件组态的增补修改已经使C P U负荷超过了临界状态(实际平均负荷已达３３％,和利时出厂规定正常负荷不能超过３０％),不利于系统的稳定运行.D C S控制器负荷过重,容易造成控制器数据处理滞后,甚至造成整个系统的瘫痪.而一旦控制系统瘫痪必须厂家专业技术人员到现场处理,势必给企业造成停产损失.１８＃站公用系统多次出现主控单元故障,导致A㊁B主控在故障情况下无法进行无扰切换,一旦A 主控有任何故障,将导致整个公用系统瘫痪,无法运行,严重影响设备的安全㊁稳定运行.２．５㊀系统局限性随着自动化水平不断升级,原有MA C S V５．２．３因系统局限性,无法实现在线下装,生产运行中遇到的修改量程㊁修改通道等问题无法及时解决,只能等到全厂大修才能进行修改,造成备件的极大浪费,对生产带来极大不便.３㊀升级方案及优势因公司生产需求无法长时间停车,此次升级面临最大的问题是工作时间紧㊁工作量大,为保证在仅有的４天全厂停车检修时间内完成此次D C S系统升级任务,决定按照以下方案进行改造:３．１㊀软件升级将现有D C S系统软件部分由MA C S V５．２．３S P２升级为MA C SV６．５．３.新的系统软件提供合法㊁专用的软件授权.由和利时公司提供升级后的MA C SV６．５．３系统软件升级资料和全套电子版系统资料.服务器㊁操作员站安装微软正版授权的W i nＧd o w s７操作系统.MA C SV６．５．３与原有F M系列模块具有很好的兼容性,所以原有F M系列模块不更换,直接将D C S系统升级改造到MA C S V６．５．３＋K主控工作,不更改原有的D C S系统各站的所有功能(操作㊁显示㊁报警㊁趋势显示㊁历史趋势历史数据显示和查询等).３．２㊀硬件升级１)取消服务器I O通讯的功能点对点结构:操作站直接与控制站直接通讯,系统更加稳定,风险更加分散,减轻了网络数据负荷,提高了系统的稳定度.操作员站直接访问控制器真正的点对点结构.２)所有操作员站升级工程师站使用和利时公司验证的工作站主机平台T５８１０㊁液晶显示器㊁双口网卡.操作员站硬件采用D E L L５０５０MT维塔式工作站,主要技术参数为:C P U,I n t e l酷睿i５７５００,３．４G H z;内存,２ˑ４G;硬盘,５００G B.３)网络交换机升级将原有的４台交换机更换为最新的GM０１０－I S W－２４L系列,此交换机为和利时有自主研发的防网络风暴交换机,可明显的抑制网络风暴,大大提高或改善网络运行性能,更利于系统的稳定运行.３．３㊀控制器升级D C S控制器的升级主要是将原有的F M８０１控制器升级为K－C U０１控制器.和利时公司K－C U０１控制器是K系列硬件的控制器模块,是系统的核心控制部件,支持两路冗余I O－B U S和从站I/O模块进行通讯,支持两路冗余以太网和上位机进行通讯,实时上传过程数据以及诊断数据.可以在线下装和更新工程,且不会影响现场控制.比F M８０１控制器具有更强大的运算能力,完全兼容F M系列I/O卡件.因为F M８０１控制器和K－C U０１控制器都是MA C S V系列硬件,所以升级时组态只需要用自带软件工具导入就可以,不会改变原有的控制策略.由于F M８０１控制器和K－C U０１控制器安装结构４４纯㊀碱㊀工㊀业相同,因此,只需将原F M８０１控制器机架拆除,在相同位置安装K－C U０１控制器即可,原有I/O卡件和端子接线不变,从而能以最短的时间㊁最低的风险实现系统升级.３．４㊀系统升级优势１)MA C SV６安全可靠的控制器软硬件H E R O S操作系统 内置防火墙功能.双网故障不影响控制.优化的控制软件 完善的冗余机制等改进保证控制的可靠性.专业的算法库 符合行业使用需要的算法库,便于使用.１００M通信网络 高速以太网保证了系统的高可靠性.２)MA C SV６灵活可靠的网络结构单层单层控制网 结构简洁,操作方便,安全可靠网络结构.可靠的监控功能 操作员与控制器点对点通讯,保证可靠的数据采集和操作.便携的下装过程 增加测点,修改画面或方案页,下装操作站和控制站直接生效.安全的历史站 提供丰富的历史数据.可与控制站通信,提供数据采集的备份功能.网络安全方案 和利时定制交换机预防网络风暴,已申请专利.４㊀升级后D C S系统现状１)MA C S V６系统报警及日志记录数量较MA C SV５增加表２㊀报警及日志记录数量比较名称升级前MA C SV５最大缓冲区容量升级后MA C SV６最大缓冲区容量全日志记录１００００条３００００条S O E日志记录２０００条５０００条简化日志记录２０００条５０００条操作日志记录１０００条５０００条设备日志记录１０００条１０００条工艺报警记录无５０００条设备报警记录无５０００条开关量抖动记录无５０００条强制表记录无１０００条２)MA C S V６系统C P U负荷较MA C S V５系统大幅下降表３㊀C P U负荷比较站号升级前MA C SV５C P负荷升级后MA C SV６C P负荷１０３０％７．５９％１１３２％９．０９％１２３０％７．５９％１３２９％９．４％１４２９％７．５９％１５３３％９．７９％１６２９％７．５９％１７２９％７．０９％１８３４％９．００％１９３４％９．５０％５㊀结㊀语本次D C S控制系统升级改造保留原有D C S系统各站的所有功能,保留原有I/O点数,C P负荷保持在１０％以内,保证D C S控制系统升级改造后整个系统的完整性㊁可靠性㊁安全性,系统可用性达到９９．９９％,升级后的工作站的硬件和软件都具有高可靠性,系统升级后未改变原系统I/O卡件及通道编号,方便升级改造后的维护.通过此次升级改造,提高了D C S控制系统的数据处理速度,优化了软㊁硬件,提升了D C S控制系统的可用率和运行效率,用最小的投入换取最大的经济回报.参考文献[１]㊀邢建春,杨启亮,王平．新技术形势下D C S的发展对策[J]．自动化仪表,２００３,２４(１)[２]㊀王美英．热工仪表及自动装置[M]．北京:中国电力出版社,２０１２收稿日期:２０１８－０６－２０作者简介:李晓娟(１９８７ ),中国矿业大学毕业,热能与动力工程专业,本科,助理工程师,现任中盐青海昆仑碱业有限公司热电车间热工专工.５４２０１８年第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李晓娟,等:D C S控制系统的升级改造。

目录一、编制说明 0二、编制依据 0三、工程概况 0四、施工部署 (1)4.1、主要设备、机具需用及要求 (1)4.2、劳动力需用及要求 (2)五．主要施工工艺及控制要求 (4)5.1、电气安装工程施工方案 (3)5.2、仪表安装工程施工方案 (4)六．质量保证措施 (7)6.1质量保证体系 (7)6.2、质量控制措施 (8)6.3质量控制点 (9)七、TNPM管理 (9)7.1、施工现场管理规定 (9)八、项目HSE专篇 (10)8.1 编制依据 (10)8.2 项目HSE管理方针与目标 (10)8.3 项目HSE管理制度 (11)8.4 项目HSE组织机构 (11)8.5 项目HSE组织人员管理职责 (12)8.6 HSE管理措施 (20)8.7现场各项作业活动的危害分析及HSE管理措施 (20)九、文明施工保证措施 (30)9.1文明施工的目标 (30)9.2文明施工组织机构 (30)9.3文明施工管理措施 (30)十、应急预案 (31)10.1成立项目HSE应急管理组织机构 (31)10.2应急预案处理要求 (31)10.3职责分工 (31)10.4应急措施 (31)10.5紧急事件联系 (32)10.6应急资源 (32)10.7 JHA危害分析评估组及危害分析表（附件） (32)10.8环境因素识别表（附件） (32)10.9危险源/残留物识别清单（附件） (32)一、编制说明本文件是SFCC为中国石化广州石化分公司乙烯装置DCS系统升级改造施工而制定的方案。

SFCC 为保证本单项工程进度、质量、安全所采取一系列的措施。

严格执行招标文件所规定的国家的法律、法规，国家和行业的施工验收标准和规范，以及业主各项管理规定，使交付的产品达到顾客的要求和期望，增强顾客的满意程度。

二、编制依据1、《聚乙烯PLC系统隐患治理项目》施工图纸2、《石油化工静电接地设计规范》 SH3097-20003、《石油化工仪表工程施工技术规程》 SH/T3521-20134、《自动化仪表工程施工及验收规范》 GB50093-20135、《建筑电气工程施工质量验收规范》 GB50303-20126、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50169-20067、《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168-2006三、工程概况3.1、工程名称：乙烯装置DCS系统升级改造3.2、建设单位：中国石油化工股份有限公司广州分公司3.3、监理单位：广州石化建设监理有限公司3.4、设计单位：南京金凌石化工程设计有限公司3.5、施工单位：中石化第五建设有限公司3.6、工程介绍3.6.1、乙烯装置DCS系统升级改造在2015年随炼油一系列大修，化工二部及各专业部门就存在的问题进行了讨论并确立了解决方案，以满足装置的生产操作要求及原则，需对装置的工艺流程进行相应的优化。