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成品罐区控制系统技改

贺 澎,刘学勇,王计涛,张 全,訾旭华,路建国

       摘 要:针对罐区控制系统技改项目中,原有控制系统不符合国家对于重大危险源安全设施设计的要求,本次技改的主要内容是提升危险化学品储存设施安全仪表系统安全功能,执行功能安全相关标准要求,设计符合要求的安全仪表系统。通过本次技改,一方面满足国家现行法律法规对于罐区安全设施设计要求;另一方面也提升成品罐区原有控制系统的安全性、易用性、可维护性,间接提高罐区控制的安全等级。

一、成品罐区控制系统技改背景

1.1 系统现状

       该系统于2007年设计,2009年施工完成投用。系统采用当时常见的RTU(远程终端单元)控制。RTU控制器为三菱PLC,每两个罐组使用一台RTU,点数就能满足要求。当时设计采用RTU是处于成本考虑,罐区设置较为分散,且IO点相对较少。相比于采用DCS系统,将RTU控制终端设置在现场(罐区围堰内),可以大量减少分支电缆及总电缆使用,降低系统投资。因此,在罐区建设时控制系统广泛采用RTU的情况下,该罐区控制系统也采用了RTU控制

1.2 RTU控制系统存在的问题

(1)目前控制系统设置不满足国家安监总局安监总管三〔2014〕116号文件要求,未设置SIS及独立的有毒可燃气体报警系统。近年来内部外部安全检查均列为整改项。

(2)根据目前成品罐区安全监管要求和现有系统实际设置情况,成品罐区各储罐上仪表检修时,在RTU内无法对检修仪表单独断电,只能把整个RTU控制柜断电,检修完毕后送电,在检修期间整个RTU处于无电状态,操作人员无法对相应储罐参数进行监控,存在安全隐患。

(3)现场RTU控制柜距离控制室最远距离为500m左右,通讯距离较长,上位显示和操作等存在约为2s以上的滞后,指令不能得到及时的执行,无法实现紧急停机。

(4)因RS485长距离通讯传输稳定性差,容易受到周围环境干扰的影响,部分仪表经常出现波动和误报警现象,影响工艺的操作及工况的判断。成品罐区各罐仪表曾多次出现:在现场仪表实际未出现波动的情况下,上位机指示瞬间超量程、数值指示最大的现象。尽管已经采取RTU柜内增加安全栅等措施,但该问题仍未能彻底解决。

(5)RTU柜内PLC供电由控制室内24V稳压电源提供,供电距离长,线路电压损耗较大,可燃有毒报警器出现声光报警等用电波动时,容易造成PLC供电不足,停止运行现象。导致上位机无法监控相应罐参数,存在安全隐患。

1.3 技改目标

       希望通过技改,一方面提高系统可靠性及可维护性,满足生产和操作要求,更重要的是,技改完成后,成品罐区控制系统需要完全符合国家现行法律法规,满足安全性的要求。


二、成品罐区控制系统技改方案

2.1 技改难点

(1)本次技改所需DCS使用原某项目退役DCS进行利旧,现有各类型控制点数可以满足要求,但根据设计要求需要重新排布卡件位置,增加安全栅控制柜内部变更较大,安全栅需要重新采购,如果柜内安装空间不足需要增加机柜,且机柜内部接线改动工程量较大,需要将DCS利旧单独打包给DCS供应商进行改动。

(2)SIS系统需要按照设计院规格书进行采购。

(3)采购及敷设各类电缆21700m,敷设电缆桥架680m,其中至少120m在罐区围堰内,且敷设桥架均为动火作业,施工难度较大。

(4)为确保罐区控制正常,所有施工需要在装置停车大修前完成,停车大修时进行两套系统切换,工作量大,需要装置区及控制室内各有176个IO点的接线需要进行调换。

综上所述,该项目为系统工程,设计院出图涉及电气专业、给排水专业、暖通专业、土建专业、自控专业,从专业跨度、施工难度、施工量角度考虑需各专业通力配合,任何一个环节出现纰漏都会导致新旧系统切换时间增长,增加罐区安全风险。

2.2 技改设计

       本项技改涉及电气专业、给排水专业、暖通专业、土建专业、自控专业设计及施工。

◆ 电气专业

(1)本项目在机柜室新增一台空调,电源引自原有空调电源回路。

(2)无需新增UPS电源,采用原有系统UPS电源。

(3)系统接地采用原有系统接地。

◆ 暖通专业

      本项目需新增一台空调,380V N=2.77kW,拆除部分原有暖气,确保机柜间部分没有暖气管线。

◆ 土建专业

       对原控制室进行改造,利用玻璃幕墙隔离出一个机柜间,新系统机柜安装至机柜间内,系统切换完成后,拆除原有RTU供电柜。

◆ 自控专业

(1)设计单位发布DCS规格书,业主招标对一套DCS系统进行利旧,原有DCS控制器、卡件基本不变,需要按照罐区设计要求完善机柜内部卡件位置调整,增加安全栅

(2)根据现有国家安全规范对罐区安全的要求,为保证操作人员生命及公司财产的安全,本项目新增SIS系统一套,石脑油及液化气储罐的安全联锁在SIS系统中实现。SIS系统设置在交易大厅二楼现场机柜室,装置设置独立控制器。根据SIS规格书采购SIS。为降低项目投资,采购国产SIS。

(3)根据现有国家安全规范对罐区安全的要求,本项目新增一套独立的可燃和有毒气体控制系统GDS,整个罐油区的可燃和有毒气体报警器接入系统。系统要求经过SIL认证,为降低投资,采购国产GDS。

(4)设计单位根据现场实际情况设计电缆走向,必要时增加电缆桥架。根据现场测量的距离编制电缆清册。

(5)设计单位根据现场实际需要的安装材料编制材料清册。

交易大厅机柜平面图500.png


2.3 技改施工

       本项目的控制系统监控成品罐区的各项参数,影响着成品装车。因此,项目实施的难度主要集中在项目施工。即便在整个装置停车大修期间,罐内也存有物料,很多时候需要进行物料装车作业。因而,需要在开工前制定详细的施工方案,确保不因系统技改出现各类生产或安全事故。

(1)原有系统在线运行,安装新系统新系统没有完全上线前,旧系统需保持运行状态。本项目施工需要先将新系统安装调试完成,逐罐进行切换,缩短罐区测点切换时间。在装置停车前1个月,开始机柜安装、桥架安装,电缆敷设等工作。完成这些工作需要在罐区围堰内进行动火作业,根据现行的安全管理要求,需要完整的工艺交出及监控措施。本项目施工时编制了详细完整的控制措施,并由公司安监部安排人员参与作业监护。由于涉及到爆炸危险区域内动火作业,作业前需编制详细的作业方案,过程中应严格按照方案提出的措施执行。

(2)新系统上电调试

        新系统安装完成后,立即开始上电调试工作。由于现场测点未接入系统,当前阶段可以完成的工作是将厂家的组态程序导入新系统,对各类IO点抽查测试,基本是每个卡件只抽查一个点。联系工艺人员核对联锁和操作画面组态,发现问题及时修改。这部分工作能够保质保量提前完成,是缩短系统切换时间的根本保证。同时完成主电缆的剥线、校线工作,准备按照工艺交出计划,逐罐进行系统切换。

(3)系统切换

       新系统调试正常,主电缆敷设完成,校线完成,开始按照工艺交出的罐进行系统切换。限于现场条件,原有RTU的防爆接线箱安装在就地控制柜内,为了利用就地控柜,只能先拆除原有RTU防爆箱,安装新的防爆接线箱,此时该RTU所带罐处于进出口阀均关闭状态,物料无进出,工艺人员采用就地仪表监控物料状态,每个RTU切换时间约为10h。在原RTU系统中,所有点均在同一个RTU中接线,新系统将DCS、SIS、GDS分别独立设置。因此,在现场也按照测点接入的系统分别设置防爆接线箱,不仅符合规范要求,同时也便于后续维护。

(4)旧系统拆除

       系统切换完成后,现场的RTU已拆除完毕,需要拆除的还有原操作室的RTU供配电柜,拆除新机柜间的暖气管线,这些工作完成后,进行玻璃幕墙施工,将原有操作室的一部分变更为机柜室,如图1所示。


三、技改验收

       系统切换完成后,按照《GB50093-2013工业自动化仪表工程施工及质量验收规范》的要求,对项目进行验收。同时,工艺人员按照成品罐区原有工艺设计,对联锁逻辑进行测试,完全满足工艺要求。


四、结束语

       本项目的顺利实施和完成解决了该公司罐区控制系统合法性的问题,同时提高了系统的可靠性和可维护性,对于行业内有一定的参考借鉴意义。随着近些年罐区安全事故频发,国家安监总局发布一系列文件,要求加强重大危险源的管理,〔2014〕116号文件更是对于罐区控制系统提出了详细的要求,并对系统技改规定了时间后墙。因此,凡是有重大危险源的项目,尤其不是2014年以后设计的项目,罐区控制系统或多或少存在与现行法律、法规、文件不符之处,且在2018年底必须要完成合规性技改。

      本项目的技改顺利实施并通过验收,可以给行业内的其他企业作为参考,有着推广意义。



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