合成氨装置SIS改造方案与实践.docx

檱檱檱檱殗电仪技术合成氨装置SIS改造方案与实践何 谦泸天化股份公司总工办针对化工装置如何合理、有效、经济地实施安全仪表系统( SIS) 改造，结合合成二装置的实际摘 要改造案例，对 SIS 系统改造的方案、内容、步骤等方面进行了全面阐述，并对改造过程中的要点进行了总结。关键词合成氨SIS改造实践在设计 SIS 时，一般应遵循下列 4 个原则［2］。2． 2． 1独立设置原则指整个 SIS 系统应独立于过程控制系统 ( 如 DCS) ，以降低控制功能和安全功能同时失效的概 率。解读: 在实际应用中，指作为联锁保护的 SIS 系统应独立设置，不能与 DCS 等控制系统发生关 联，尤其是不能采 用 DCS 等控制系统替代实现， 这种独立，严格意义来讲是包括逻辑运算处理、输 入 / 输出信号、检测单元、以及执行单元，甚至供电 单元( 如 UPS) 在内的整个系统独立。1引言省安监局根据国务院安委会和国家安监局精神要求，于 2009 年 7 月份下发了《关于推进全省 危险化学品生产、储存企业自动化控制及安全联 锁技术改造 的 意 见》( 川 安 监［2009］159 号) ，其 中合成氨属于 15 类高危险化工工艺，被列入了改 造范围，要求 2010 年底完成安全仪表系统技术改造，最迟不得超过 2012 年底［1］。由于上世纪六七十年代国内成套引进的化肥 生产企业，当时的设计都没有 SIS 概念，因此绝大 多数企业的 SIS 是在靠后期的 DCS 改造实现的， 不符合现行 SIS 设计理念和原则。随着国家对生 产安全的高度重视以及上述有关 SIS 改造的明文 规定，这类化工企业实施 SIS 改造势在必行。2． 2． 2中间环节最少原则指构成 SIS 整个系统的环节应该最少，以 尽可能减少故障点。解读: 在实 际 应 用 中，尽量不用或少用接线 箱、端子柜、端子板、转换器、隔离器、继电器等，且逻辑运算组态优化、力求简洁。安全仪表系统( SIS)22． 2． 3故障安全型原则2． 1SIS 的概念安全仪表系统 ( Safety – InstrumentSystem –指当内部或外部原因 使 SIS 失 效 时，被 保 护的对象( 装置) 应按预定的顺序安全停车，自动转 入安全状态。解读: 在实 际 应 用 中，主要包括如下具体情 况:a) 作为输入用的开关信号，采 用 常 闭 触 点， 正常时触点闭合，达到安全极限时触点断开;b) 用于 DO 输出信号隔离用的继电器，采用 正常励磁，联锁正常时其线圈带电，联锁动作时线 圈失电;c) 作为执行单元的电磁阀，采 用 正 常 励 磁， 联锁正常时，电磁阀线圈带电，联锁动作时断电，SIS) 是一种经专门机构认证、具有一定安全度等级，用于生产过程的安全保护系统，是 由 检 测 元 件、各种 I / O 卡件、逻辑运算单元( 控制单元) 、最 终执行机构或元件、以及它们之间的信号传输关系所构成的完整系统。安全仪表系统不仅能响应生产过程因超出安全极限而带来的危险，而且能 检测和处理自身的故障，从而按预定的条件或程 序使生产过程处于安全工况，以确保人员、设备及 工厂周边环境的安全。2． 2SIS 设计原则檱殗檱檱檱檱殗檱殗·258·泸 天化科 技2012 年第 4 期值得注意的是，电磁阀不应带手动机构。锁保护。b) 采用国际上成熟、先进的“三取二”电子超 速保护器，实现对透平压缩机组的超速跳车联锁 保护。2． 2． 4冗余或容错结构原则冗余: 具有指 定 的 独 立 的 N: 1 重 元 件，并 且可以自动地检测故障，切换到后备设备上。容错: 指在硬件和软件发生故障的情况下，系 统仍具有继续运行的能力。它包括约束故障、检 测故障、故障恢复三方面的功能。解读: 在实际应 用 中，主 要 指 SIS 系 统 CPU、 I / O 卡件、通讯、电源单元等应具有冗余或容错功 能，尤其是系统中央处理器单元———CPU，应同时 满足冗余和容错功能。3． 3系统规模SIS 系统规模见表 1，系统架构拓扑图如图 1所示。表 1 SIS 系统 I / O 点统计表用途AIDIDO合计工艺联锁机组联锁 小计393574145468521365105102207改造案例3下面以合成二装置 SIS 改造为实际案例，对改造的方案和实施情况进行阐述。3． 1装置现状3． 1． 1 主要解决的问题a) 装置所有联锁均采用 DCS 予以实现，不符 合安全保护系统独立设置的设计原则;b) DCS 无 SOE 功能，快速联锁动作的原因难 以查找，影响事故分析;c) DCS 可靠性、安全性不足以承担装置的安 全保护功能;d) 四大机组 101 － J、102 － J、103 － J 和 105 －J 压缩机是 1976 年引进