隨著化工項(xiàng)目的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，原料的需求和成品的產(chǎn)量也與日俱增。化工項(xiàng)目中的原料、中間產(chǎn)品絕大多數(shù)都是易燃、易爆的液態(tài)危險(xiǎn)化學(xué)品，液態(tài)化學(xué)品的最常見儲(chǔ)存方式就是用儲(chǔ)罐集中在罐區(qū)儲(chǔ)存。

所以，罐區(qū)作為化工項(xiàng)目的原料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品的存儲(chǔ)單元，在整個(gè)項(xiàng)目中尤為重要，罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)作為全廠控制系統(tǒng)的重要組成，也應(yīng)該特別重視。

罐區(qū)工藝簡(jiǎn)介

與主裝置相比，罐區(qū)所包含的設(shè)備種類和數(shù)量較少。一個(gè)比較完善的罐區(qū)主要由儲(chǔ)罐、泵、附屬火炬、控制室、配電室、變壓器室和安全消防設(shè)施等組成。

通常工藝過程為原料通過計(jì)量和裝卸設(shè)施卸至罐區(qū)，原料經(jīng)過罐區(qū)泵送至裝置中間緩沖罐，裝置泵在設(shè)定的流量下將原料泵入裝置開始生產(chǎn)，生產(chǎn)出的產(chǎn)品一般送入罐區(qū)貯存，然后經(jīng)過高精度計(jì)量設(shè)施進(jìn)行裝車或裝船。

罐區(qū)自動(dòng)化監(jiān)控及安全防護(hù)整體設(shè)計(jì)原則

在大型灌區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行過程中，由DCS、SIS、FGS共同構(gòu)成一整套完整的自動(dòng)控制與安全保護(hù)系統(tǒng)，他們的作用相輔相成、又相對(duì)獨(dú)立。

DCS作為基本過程控制系統(tǒng)，主要對(duì)生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，同時(shí)也對(duì)工藝風(fēng)險(xiǎn)起道了第一道防護(hù)和報(bào)警提示的作用；SIS系統(tǒng)對(duì)工藝風(fēng)險(xiǎn)起到了第二道防護(hù)作用，其結(jié)果是安全聯(lián)鎖停車，使工藝裝置回到安全狀態(tài)，避免事故的發(fā)生；FGS的作用降低事故發(fā)生后的危害程度。

下圖表示了他們之間的關(guān)系；所以IEC61508、IEC61511、ISA S84.01、GB-T50770-2013《石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)烈推薦DCS、SIS、FGS系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立設(shè)置。

安全儀表系統(tǒng)的獨(dú)立保護(hù)層

罐區(qū)安全儀表系統(tǒng)（SIS）應(yīng)用

安全儀表系統(tǒng)（SIS）的設(shè)計(jì)是為了響應(yīng)罐區(qū)裝置發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，如果不采取行動(dòng)就會(huì)最終導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)增加，在這些情況下，安全儀表系統(tǒng)必須產(chǎn)生及時(shí)、正確的輸出，來(lái)防止任何危險(xiǎn)發(fā)生或減輕后果，最大限度的保證人員、設(shè)備、生產(chǎn)裝置和環(huán)境的安全。

罐區(qū)SIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

l 可靠性原則

為了保證工藝裝置的生產(chǎn)安全，安全儀表系統(tǒng)必須具備與工藝過程相適應(yīng)的安全完整性等級(jí)SIL（Safety Integrity Level）的可靠度。對(duì)此，IEC 61508進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)規(guī)定。對(duì)于安全儀表系統(tǒng)，可靠性有兩個(gè)含義，一個(gè)是安全儀表系統(tǒng)本身的工作可靠性；另一個(gè)是安全儀表系統(tǒng)對(duì)工藝過程認(rèn)知和聯(lián)鎖保護(hù)的可靠性，還應(yīng)有對(duì)工藝過程測(cè)量，判斷和聯(lián)鎖執(zhí)行的高可靠性。

l 可用性原則

可用性是指安全儀表系統(tǒng)在一個(gè)給定的時(shí)間點(diǎn)能夠正確執(zhí)行功能的概率。為了提高系統(tǒng)的可用性，安全儀表系統(tǒng)應(yīng)具有硬件和軟件自診斷和測(cè)試功能。安全儀表系統(tǒng)應(yīng)為每個(gè)輸入工藝聯(lián)鎖信號(hào)設(shè)置維護(hù)旁路開關(guān)，方便進(jìn)行在線測(cè)試和維護(hù)同時(shí)減少因安全儀表系統(tǒng)系統(tǒng)維護(hù)造成的停車。

l 獨(dú)立性原則

隨著安全標(biāo)準(zhǔn)的推出以及對(duì)安全系統(tǒng)重視度的不斷提高，安全儀表系統(tǒng)的認(rèn)證也變得越來(lái)越重要，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都須嚴(yán)格遵守相應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并取得權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。安全儀表系統(tǒng)必須獲得IEC 61508相應(yīng)SIL等級(jí)的認(rèn)證。

l 故障安全原則

安全儀表系統(tǒng)的元件，設(shè)備，環(huán)節(jié)或能源發(fā)生故障或者失效時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)使工藝過程能夠趨向安全運(yùn)行或者安全狀態(tài)。

l 診斷與在線維護(hù)原則

SIS應(yīng)具有硬件和軟件自診斷及測(cè)試功能。SIS應(yīng)為每個(gè)輸入工藝聯(lián)鎖信號(hào)設(shè)置維護(hù)旁路開關(guān)，方便進(jìn)行在線測(cè)試和維護(hù)。

罐區(qū)SIS系統(tǒng)的控制

l 快速切斷控制

進(jìn)出貯罐的管線一般設(shè)置有快速切斷閥，可以在出現(xiàn)問題的時(shí)候通過SIS系統(tǒng)快速隔離貯罐，例如當(dāng)安裝在罐頂?shù)囊舨嬉何婚_關(guān)發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào)后，貯罐的進(jìn)料緊急切斷閥將關(guān)閉以確保貯罐不會(huì)溢流。

進(jìn)出計(jì)量系統(tǒng)的管線一般也設(shè)置有快速切斷閥，可以在出現(xiàn)問題的時(shí)候通過SIS系統(tǒng)快速隔離計(jì)量系統(tǒng)以確保整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的安全。

槽車上的液位信號(hào)也將與罐區(qū)SIS系統(tǒng)連結(jié)以確保槽車不至于溢流。

l 安全聯(lián)鎖

罐區(qū)安全聯(lián)鎖包括：超溫、超壓聯(lián)鎖，如：高壓乙烯產(chǎn)品的低溫安全聯(lián)鎖；乙烯球罐壓力高于設(shè)定壓力時(shí)的安全聯(lián)鎖。

l 輔助操作聯(lián)鎖

罐區(qū)一般有大量配套的物料輸送泵，泵的壓力、液位聯(lián)鎖值設(shè)置在SIS系統(tǒng)中，用于泵的啟停。

罐區(qū)火災(zāi)及氣體檢測(cè)系統(tǒng)（FGS）應(yīng)用

FGS系統(tǒng)是目前大型石化企業(yè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和消防控制常用的集成系統(tǒng)，是檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生、可燃有毒氣體泄漏的重要保障。在裝置生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，即使其他系統(tǒng)都失效，FGS系統(tǒng)也可以獨(dú)立地正常工作，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)氣體檢測(cè)報(bào)警和消防控制。

罐區(qū)FGS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

l 符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的FGS系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的規(guī)范要求：

NFPA 72: National Fire Alarm Code.

EN 54-2: Fire Detection and Fire Alarm Systems - Part 2: Control and Indicating Equipment.

IEC 61508 - SIL3.

l FGS系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上應(yīng)獨(dú)立于過程控制系統(tǒng)之外，以便在必要時(shí)能夠快速及時(shí)采取措施消除危險(xiǎn)。

罐區(qū)FGS系統(tǒng)典型現(xiàn)場(chǎng)元件

l 檢測(cè)保護(hù)裝置

– 可燃?xì)怏w檢測(cè)器（定點(diǎn)式/開路式）

– 硫化氫/有毒氣體檢測(cè)器

– 煙感/溫感火災(zāi)探測(cè)器

– 火焰探測(cè)器（紅外、紫外、復(fù)合式）

– 人為觸發(fā)設(shè)備，例如，手動(dòng)報(bào)警器等

l 報(bào)警裝置：

– 聲音報(bào)警器，如蜂鳴器、警報(bào)器、喇叭等；

– 視覺報(bào)警器，如報(bào)警燈等；

– 報(bào)警信息，如，SER，HMI，DCS顯示等

l 裝置動(dòng)作：

– 啟動(dòng)滅火設(shè)備，如，消防水泵、噴淋閥等

– 觸發(fā)聯(lián)鎖系統(tǒng)，例如，與SIS（ESD）的觸發(fā)等

– 自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

消防聯(lián)動(dòng)控制

罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警信號(hào)上傳至FGS系統(tǒng)，控制室操作人員確認(rèn)自動(dòng)報(bào)警信號(hào)是否真實(shí)，若有火災(zāi)發(fā)生，控制室操作人員按動(dòng)消防按鈕，著火儲(chǔ)罐所有消防水閥打開進(jìn)行滅火，同時(shí)啟動(dòng)火災(zāi)廣播、報(bào)警器，保證現(xiàn)場(chǎng)人員撤離，消防人員介入。

TSxPlus系統(tǒng)典型SIS/FGS應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)圖

TSxPlus系統(tǒng)業(yè)績(jī)舉例

1. 天津渤化石化有限公司，PDH主裝置區(qū)/中控室/罐區(qū)改造SIS/FGS系統(tǒng)

2. 陽(yáng)煤平原化工有限公司，化工一廠、化工二廠合成氨灌區(qū)SIS系統(tǒng)項(xiàng)目

3. 吉林市百桉科技有限公司，1000噸/年三氯化硼裝置及灌區(qū)SIS系統(tǒng)

4. 山東林嘉化工科技有限公司，罐區(qū)GDS系統(tǒng)

5. 中化弘潤(rùn)石油化工有限公司，液化氣球罐區(qū)項(xiàng)目SIS系統(tǒng)

6. 唐山旭陽(yáng)化工有限公司，二甲醚裝置SIS系統(tǒng)改造

7. 山東海容化工科技有限公司，液氯罐區(qū)項(xiàng)目SIS系統(tǒng)

8. 安慶飛凱高分子材料有限公司，50噸/年高性能光電新材料項(xiàng)目SIS系統(tǒng)

9. 浙江興興新能源科技有限公司，罐區(qū)SIS系統(tǒng)

10. 淄博精創(chuàng)化工科技發(fā)展有限公司，罐區(qū)SIS系統(tǒng)