安全儀表系統(tǒng)（SIS）在氯堿生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

任靖輝

摘要：安全儀表系統(tǒng)是目前化工企業(yè)安全運行的保障系統(tǒng)，可以對運行設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)控，在數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上對設(shè)備狀態(tài)進行分析判斷，對于異常運行設(shè)備，可以進行適當(dāng)?shù)母深A(yù)，并發(fā)出警報。同時利用SIS系統(tǒng)還能為系統(tǒng)的運行提供優(yōu)化的參考。

關(guān)鍵詞：安全儀表系統(tǒng)；氯堿工業(yè)

1引言

安全儀表系統(tǒng)（SIS）系統(tǒng)屬于企業(yè)安全生產(chǎn)自動化系統(tǒng)范疇，主要用于保證企業(yè)的安全生產(chǎn)過程，是一種安全性能級別高于DCS的安全系統(tǒng)，如果自動化生產(chǎn)過程存在異常時，SIS系統(tǒng)會自動介入進行生產(chǎn)的干預(yù)，降低事故發(fā)生的可能性。SIS系統(tǒng)以分散性控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用適宜的科學(xué)計算方法提升機組運行的安全性和可靠性。

2化工安全儀表系統(tǒng)（SIS）的結(jié)構(gòu)形式

SIS系統(tǒng)是企業(yè)自動化生產(chǎn)經(jīng)營的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，能夠通過對分散的控制系統(tǒng)對企業(yè)的生產(chǎn)進行監(jiān)控，通過建立數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)橋梁，監(jiān)測和記錄生產(chǎn)過程中的實時數(shù)據(jù)，為管理者提供詳細的生產(chǎn)經(jīng)營狀況，提升企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的科學(xué)性和安全性。

大型化工廠通過SIS系統(tǒng)對生產(chǎn)狀態(tài)進行監(jiān)控，能對生產(chǎn)進行實時監(jiān)管，一旦生產(chǎn)過程中出現(xiàn)紕漏，SIS自動會通過設(shè)定的程序?qū)ιa(chǎn)過程進行干預(yù)，減少和預(yù)防事故發(fā)生的概率，并且能夠縮小事故的范圍，減少經(jīng)濟損失。SIS系統(tǒng)的基本組成為傳感器、邏輯計算器及終端執(zhí)行機構(gòu)。在數(shù)據(jù)庫之上建立專業(yè)的系統(tǒng)，通過對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行采集處理、分析，對生產(chǎn)實時信息進行監(jiān)控，對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題進行分析，輔助優(yōu)化系統(tǒng)，對生產(chǎn)起到指導(dǎo)的作用。在生產(chǎn)運行的過程中能夠?qū)υO(shè)備的負荷程度進行管理，有效地對設(shè)備進行維護。能夠有效地做到對經(jīng)濟經(jīng)行分配。還能夠?qū)ιa(chǎn)設(shè)備的故障進行判斷，結(jié)果上報給系統(tǒng)

目前，主流的SIS系統(tǒng)主要有兩種形式：三重化和四重化，其中三重化系統(tǒng)是將隔離系統(tǒng)、并行控制系統(tǒng)及診斷系統(tǒng)集成到同一個系統(tǒng)內(nèi)。TRICON、ICS、HollySys等均是采用三重化結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。

四重化系統(tǒng)由2套獨立并行運行的系統(tǒng)組成，通訊模塊負責(zé)其同步運行，當(dāng)系統(tǒng)自診斷發(fā)現(xiàn)1個模塊發(fā)生故障時，CPU將強制其失效.確保其輸出的正確性。同時，安全輸出模塊中SMOD功能（輔助去磁方法），確保在2套系統(tǒng)同時故障或電源故障時，系統(tǒng)輸出1個故障安全信號。1個輸出電路實際上是通過4個輸出電路及自診斷功能實現(xiàn)的。

3化工安全儀表系統(tǒng)（SIS）控制點的確定

利用過程危險控制方法對氯堿生產(chǎn)過程中的控制點進行分析，具體見表1.另外，對DCS儀表聯(lián)鎖回路安全完整性等進行了分析，最終確定對以下聯(lián)鎖連接到SIS系統(tǒng)內(nèi)。

（1）電解工序中的氯氣壓力過高，聯(lián)鎖停止所有整流器。

（2）電解工序中的氫氣壓力過高，聯(lián)鎖停止所有整流器。

（3）電解工序中的氯氣和氫氣壓力過低，聯(lián)鎖停止所有整流器。

（4）電解工序中出現(xiàn)緊急停車時，聯(lián)鎖停止所有整流器。

（5）氯氣進入鹽酸合成工序中，進口壓力高或者低時，聯(lián)鎖關(guān)閉進氣，并去除氯氣，沖氮氣。

（6）鹽酸合成爐入口氫氣管線中出現(xiàn)壓力過低，聯(lián)鎖切斷進料。

（7）鹽酸合成爐入口氯氣管線中出現(xiàn)壓力過低，聯(lián)鎖切斷進料。

具體控制點數(shù)為AI-89；DI-39；DO-38（含一進二出安全柵89個），要求余量按20%計算，帶與DCS通訊接口。

表1 監(jiān)測和控制要求

4氯堿生產(chǎn)中對化工安全儀表系統(tǒng)（SIS）的要求

4.1 對系統(tǒng)原則要求

采用的SIS系統(tǒng)符合TUV或者IEC61508的要求，符合國際安全協(xié)會規(guī)定的儀表的安全標(biāo)準規(guī)定，必須設(shè)計成故障安全型。

與DCS通信接口模件應(yīng)設(shè)置成冗余，并自帶有診斷模式，在DCS系統(tǒng)內(nèi)能夠現(xiàn)實其工作狀態(tài)。冗余設(shè)備需能在線診斷，出現(xiàn)錯誤時提示報警。信號傳輸響應(yīng)時間應(yīng)該達到10-50ms。

4.2 結(jié)構(gòu)要求

SIS系統(tǒng)的中央處理器、電源模件、I/O模件等設(shè)備需要安裝在SIS系統(tǒng)的機柜中，系統(tǒng)能夠獨立完成工藝裝置的保護和緊急停車。系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)該具有報警事件順序記錄的功能。在控制機柜內(nèi)設(shè)置工程師站，用于SIS系統(tǒng)的組態(tài)、下裝、調(diào)試和日常維護等工序。

4.3 接口要求

過程接口包括輸人輸出卡、事件順序輸入卡、配電器、開關(guān)、繼電器等關(guān)聯(lián)設(shè)備。輸入輸出卡應(yīng)帶光電或電磁隔離，通道應(yīng)隔離，帶故障診斷。系統(tǒng)的旁路開關(guān)分工藝操作和儀表維護2種類型。

4.4 設(shè)備選用防腐蝕材料

氯堿工業(yè)中，特殊的生產(chǎn)環(huán)境進一步加劇了儀表自控系統(tǒng)的腐蝕問題。一旦儀表自控系統(tǒng)因為腐蝕問題，局部癱瘓或者無法工作時，輕則導(dǎo)致設(shè)備停車，影響生產(chǎn)，重則容易引起安全事故，造成重大的人身傷害和經(jīng)濟損失。在進行儀表自控系統(tǒng)的開發(fā)時，選用合適的防腐材料是預(yù)防腐蝕最根本的措施。根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的濕度、溫度以及生產(chǎn)過程中最易產(chǎn)生的腐蝕性氣體，選取合適的防腐材料作為儀表自控系統(tǒng)的主要材料。

5 SIS系統(tǒng)在氯堿生產(chǎn)中的作用分析

與其他的安全系統(tǒng)相比，SIS系統(tǒng)具有安全等級高，能夠有效減少生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的危險。SIS系統(tǒng)只需對每個模塊進行預(yù)先設(shè)置，不需通過大量的人力去進行檢查。對于生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的故障，該系統(tǒng)會基于數(shù)據(jù)庫對其故障進行分析判斷，及時發(fā)出警報。

（1）提供數(shù)據(jù)的查詢及指標(biāo)的管理

使用SIS系統(tǒng)，可以直接對生產(chǎn)設(shè)備一段時間內(nèi)的運行狀態(tài)進行查詢，并可以查詢某個事件的記錄。另外還能查詢特定時間階段內(nèi)的能量消耗量，通過圖表的形式直觀的展現(xiàn)。通過這些指標(biāo)和數(shù)據(jù)，工作人員可以對設(shè)備進行改造及設(shè)備優(yōu)化，從而提升資源的有效利用。

（2）對設(shè)備進行安全監(jiān)管

SIS系統(tǒng)可以對氯堿企業(yè)的設(shè)備進行監(jiān)管，有效保證設(shè)備的安全運行。由于氯堿運行設(shè)備的特殊性，一旦出現(xiàn)事故，則會產(chǎn)生較大的影響。使用該系統(tǒng)后，出現(xiàn)異常情況會發(fā)出警報。并能根據(jù)事故的不同發(fā)出不同的警報，能夠更加快捷的使工作人員對事故進行制止，在工作人員趕到之前，SIS 系統(tǒng)還會對設(shè)備進行適當(dāng)?shù)牟僮?，有效地阻止了事故的發(fā)生。

（3）對設(shè)備運行進行監(jiān)管

SIS 系統(tǒng)還能夠?qū)φ谶\行的項目進行管理與考核，能夠通過對實時的數(shù)據(jù)以及歷史的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行結(jié)合分析。還能夠?qū)ιa(chǎn)的過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行歷史數(shù)據(jù)的查詢，通過系統(tǒng)的現(xiàn)實界面我們能夠更加直觀的看到現(xiàn)階段系統(tǒng)中存在了哪些問題。對安裝了 SIS 系統(tǒng)的部分，也能夠進行狀態(tài)的管理，每一個設(shè)備的編號、名稱、類型、更新的時間、現(xiàn)階段的狀態(tài)、持續(xù)的時間、對任務(wù)的描述以及是否完成了任務(wù)進行詳細的分類，能夠有效地對設(shè)備的狀態(tài)進行檢測。

6結(jié)語

綜上，在氯堿實際運行過程中，利用科學(xué)技術(shù)能夠在很大的程度上提升設(shè)備運行的效率和安全性。一旦出現(xiàn)生產(chǎn)異常故障，還能對設(shè)備進行適當(dāng)?shù)母深A(yù)，以保證設(shè)備的安全狀態(tài)。經(jīng)過了實踐證明 SIS 系統(tǒng)的使用十分適合化工企業(yè)生產(chǎn)管理，系統(tǒng)性能十分的安全可靠。

參考文獻

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（作者單位：云南天冶化工有限公司）