關于化工廠罐區SlS安全儀表系統的設計和優化分析

任宏偉

（天津求科工程技術有限公司，天津300073）

1 引言

化工行業技術與設備的發展，使得化工與煉油項目的規模逐漸擴大，配套的罐區規模和技術要求也在不斷地提升。化工廠罐區與普通的油庫具有一定的差別，技術操作的頻次更高，發生操作失誤的風險也相對更高，而引發的后果也更加嚴峻，不僅會對化工企業造成極大的經濟損失，還會使環境受到很大的破壞。化工廠罐區設計中，對于可燃性、毒害介質的安全控制，是設計應用的關鍵內容之一，將SIS安全儀表系統應用在危險源識別和安全控制方面，具有積極的意義。

2 SlS安全儀表系統相關概述

安全儀表系統，簡稱SIS，也被稱為安全聯鎖系統，主要是工廠控制系統中的報警和聯鎖部分，作用在于對控制系統的檢測結果進行報警動作或是調節以及停機控制，屬于工廠企業自動控制中的重要組成部分[1]。SIS系統將IEC61508作為基礎標準，具有覆蓋面廣、安全性高以及自診斷功能強的優勢，能夠為化工廠企業檢測并預防潛在的危險。同時，SIS系統具有較強的容錯性多重冗余系統，能夠有力提升系統的硬件故障裕度，保證單一故障下其安全功能不出現喪失。另外，SIS系統具有應用程序修改便捷的優勢，能夠根據化工廠的不同需求修改軟件，實現系統應用的可靠性與安全性[2]。SIS系統在應用中能夠具有較為廣泛的自診斷覆蓋率，人工維修檢查的點數較少，能夠保證系統應用的效率。

3 SlS安全儀表的類別

SIS儀表的選取與設置應綜合考量經濟成本、技術成熟度、維護校驗以及售后服務等多方面因素，在此基礎上結合罐區項目的介質特性以及自動化建設水平進行設置。以A化工廠罐區為例，其涉及的危險物質有氯甲烷、氨、氯乙烷，罐區SIS系統設計中應依據防爆儀表設計。對于液氨儲罐與氯甲烷儲罐，需要設有冗余液位測量，使用隔膜式差壓液位計實現監測。使用不同的測量原理實現對儲罐液位的測量，保證監測精確度[3]。液氨儲罐設計中的進料切斷閥要設計為冗余配置的雙電磁閥控制的氣動球閥，保障執行的精確性與效率性，而對于氯甲烷儲罐需要設計具有雙電磁閥的氣動切斷閥。

4 SlS安全儀表系統的設置原則與軟件要求

4.1 設置原則

罐區SIS系統屬于化工廠SIS系統的組成部分，依據系統裝置的特征，實現安全聯鎖保護和緊急停車系統與關鍵設備聯鎖保護的目的。在系統設置部位上，SIS系統設置在現場的機柜室，具有獨立的控制器，使操作人員、生產裝置及重要機組與設備的安全性能夠得到保障[4]。同時，罐區SIS系統需要具備報警事件順序記錄功能，在中央控制室及現場機柜室中設置工程師站，實現對于系統組態、調試、日常維護和報警事件的有序記錄。在系統設計中，輸出/輸入卡件、中央邏輯控制器以及系統內部的供電、安全和通信單元，均應采取冗余結構，同時系統需配備HART信息采集器，實現現場職能儀表的信息采集，并完成與AMS系統的通信。

4.2 軟件要求

系統軟件是SIS系統應用的關鍵部分，在軟件組態方面，其編程語言必須符合IEEC61131-3工業標準，才能夠保證系統設計與應用的規范性。同時，為保證系統軟件組態的安全性，應采取EPROM或是PROM存儲器進行應用軟件儲存，避免未授權人員擅自對程序功能進行修改，破壞系統運行的穩定性與有效性。系統軟件還要保證能夠實現在線下安裝與修改，保證系統設計、運行的時效性。在軟件編程過程中，需要保證系統軟件的診斷、工程監視和故障刪除功能，通過工程師站實現對控制程序的修改完善、診斷顯示和調試、維護工作。

5 SlS安全儀表系統和DCS系統通訊

SIS系統需要在保證獨立性的同時，實現與DCS自動控制系統的有效通信，實現對化工廠自動控制系統的有效優化。SIS系統和DCS系統網絡架構如圖1所示，利用西門子冗余400 CPU實現與SIS第三方設備的通信，在DCS側使用CP341模塊，SIS系統作為DCS系統的從站。同時，在DCS側進行與系統相匹配的硬件配置。

圖1 SlS系統和DCS系統網絡架構

6 結語

綜上所述，基于化工廠危險性特征，對其危險源進行安全控制，是實現安全生產和保證人民生命安全的重要條件。利用SIS安全儀表系統，實現對化工廠罐區的聯鎖控制與安全監控，既能夠保證化工廠生產的安全性，又能夠有力地提升化工企業的自動化控制水平，促進化工行業的長效發展。