賀 澎，劉學勇，王計濤，張 全，訾旭華，路建國

（內蒙古伊泰煤制油有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

0 引言

某公司成品罐區(qū)設置有石腦油罐4個（2000m3）、液化氣罐2個（1000m3）、柴油罐3個（3000m3），經安全評估該罐區(qū)為二級重大危險源[1]。按照《國家安全監(jiān)管總局關于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導意見》安監(jiān)總管三〔2014〕116號文件要求：“從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統(tǒng)，其它新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全儀表系統(tǒng)，從2020年1月1日起，應執(zhí)行功能安全相關標準要求，設計符合要求的安全儀表系統(tǒng)[2]?！?/p>

技改前罐區(qū)控制系統(tǒng)采用RTU控制，每兩個罐采用一臺RTU進行控制，按照距離罐區(qū)控制室物理位置由遠及近，采用MODBUS串行通訊方式將罐區(qū)的控制參數上傳至罐區(qū)控制室，對于閥門和泵的操作也通過通訊方式由上位機通訊至對應的RTU。這種控制方式在罐區(qū)這樣的控制點相對少、物理位置分散的裝置上普遍采用。隨著近幾年罐區(qū)事故多發(fā)，安監(jiān)總局的多份文件要求加強對于重大危險源的安全管理，安監(jiān)總管三〔2014〕116號文件則明確規(guī)定了重大危險源需要配置安全儀表系統(tǒng)，現有系統(tǒng)無法滿足現行安全法規(guī)要求。

本文所述的技改項具有廣泛的代表性，2014年之前國內罐區(qū)采用RTU控制系統(tǒng)的情況較普遍。因此，本文所述的技改對其它未進行技改的裝置具有參考和借鑒意義。

1 成品罐區(qū)控制系統(tǒng)技改背景

1.1 系統(tǒng)現狀

該系統(tǒng)于2007年設計，2009年施工完成投用。系統(tǒng)采用當時常見的RTU（遠程終端單元）控制。RTU控制器為三菱PLC，每兩個罐組使用一臺RTU，點數就能滿足要求。當時設計采用RTU是處于成本考慮，罐區(qū)設置較為分散，且IO點相對較少。相比于采用DCS系統(tǒng)，將RTU控制終端設置在現場（罐區(qū)圍堰內），可以大量減少分支電纜及總電纜使用，降低系統(tǒng)投資。因此，在罐區(qū)建設時控制系統(tǒng)廣泛采用RTU的情況下，該罐區(qū)控制系統(tǒng)也采用了RTU控制。

1.2 RTU控制系統(tǒng)存在的問題

1）目前控制系統(tǒng)設置不滿足國家安監(jiān)總局安監(jiān)總管三〔2014〕116號文件要求，未設置SIS及獨立的有毒可燃氣體報警系統(tǒng)。近年來內部外部安全檢查均列為整改項。

2）根據目前成品罐區(qū)安全監(jiān)管要求和現有系統(tǒng)實際設置情況，成品罐區(qū)各儲罐上儀表檢修時，在RTU內無法對檢修儀表單獨斷電，只能把整個RTU控制柜斷電，檢修完畢后送電，在檢修期間整個RTU處于無電狀態(tài)，操作人員無法對相應儲罐參數進行監(jiān)控，存在安全隱患。

3）現場RTU控制柜距離控制室最遠距離為500m左右，通訊距離較長，上位顯示和操作等存在約為2s以上的滯后，指令不能得到及時的執(zhí)行，無法實現緊急停機。

4）因RS485長距離通訊傳輸穩(wěn)定性差，容易受到周圍環(huán)境干擾的影響，部分儀表經常出現波動和誤報警現象，影響工藝的操作及工況的判斷。成品罐區(qū)各罐儀表曾多次出現：在現場儀表實際未出現波動的情況下，上位機指示瞬間超量程、數值指示最大的現象。盡管已經采取RTU柜內增加安全柵等措施，但該問題仍未能徹底解決。

5）RTU柜內PLC供電由控制室內24V穩(wěn)壓電源提供，供電距離長，線路電壓損耗較大，可燃有毒報警器出現聲光報警等用電波動時，容易造成PLC供電不足，停止運行現象。導致上位機無法監(jiān)控相應罐參數，存在安全隱患。

1.3 技改目標

希望通過技改，一方面提高系統(tǒng)可靠性及可維護性，滿足生產和操作要求，更重要的是，技改完成后，成品罐區(qū)控制系統(tǒng)需要完全符合國家現行法律法規(guī)，滿足安全性的要求。

2 成品罐區(qū)控制系統(tǒng)技改方案

2.1 技改難點

1）本次技改所需DCS使用原某項目退役DCS進行利舊，現有各類型控制點數可以滿足要求，但根據設計要求需要重新排布卡件位置，增加安全柵，控制柜內部變更較大，安全柵需要重新采購，如果柜內安裝空間不足需要增加機柜，且機柜內部接線改動工程量較大，需要將DCS利舊單獨打包給DCS供應商進行改動。

2）SIS系統(tǒng)需要按照設計院規(guī)格書進行采購。

3）采購及敷設各類電纜21700m，敷設電纜橋架680m，其中至少120m在罐區(qū)圍堰內，且敷設橋架均為動火作業(yè)，施工難度較大。

4）為確保罐區(qū)控制正常，所有施工需要在裝置停車大修前完成，停車大修時進行兩套系統(tǒng)切換，工作量大，需要裝置區(qū)及控制室內各有176個IO點的接線需要進行調換。

綜上所述，該項目為系統(tǒng)工程，設計院出圖涉及電氣專業(yè)、給排水專業(yè)、暖通專業(yè)、土建專業(yè)、自控專業(yè)，從專業(yè)跨度、施工難度、施工量角度考慮需各專業(yè)通力配合，任何一個環(huán)節(jié)出現紕漏都會導致新舊系統(tǒng)切換時間增長，增加罐區(qū)安全風險。

2.2 技改設計

本項技改涉及電氣專業(yè)、給排水專業(yè)、暖通專業(yè)、土建專業(yè)、自控專業(yè)設計及施工。

◆ 電氣專業(yè)

1）本項目在機柜室新增一臺空調，電源引自原有空調電源回路。

2）無需新增UPS電源，采用原有系統(tǒng)UPS電源。

3）系統(tǒng)接地采用原有系統(tǒng)接地。

◆ 暖通專業(yè)

本項目需新增一臺空調，380V N=2.77kW，拆除部分原有暖氣，確保機柜間部分沒有暖氣管線。

◆ 土建專業(yè)

對原控制室進行改造，利用玻璃幕墻隔離出一個機柜間，新系統(tǒng)機柜安裝至機柜間內，系統(tǒng)切換完成后，拆除原有RTU供電柜。

◆ 自控專業(yè)

1）設計單位發(fā)布DCS規(guī)格書，業(yè)主招標對一套DCS系統(tǒng)進行利舊，原有DCS控制器、卡件基本不變，需要按照罐區(qū)設計要求完善機柜內部卡件位置調整，增加安全柵。

2）根據現有國家安全規(guī)范對罐區(qū)安全的要求，為保證操作人員生命及公司財產的安全，本項目新增SIS系統(tǒng)一套，石腦油及液化氣儲罐的安全聯鎖在SIS系統(tǒng)中實現。SIS系統(tǒng)設置在交易大廳二樓現場機柜室，裝置設置獨立控制器。根據SIS規(guī)格書采購SIS。為降低項目投資，采購國產SIS。

3）根據現有國家安全規(guī)范對罐區(qū)安全的要求，本項目新增一套獨立的可燃和有毒氣體控制系統(tǒng)GDS，整個罐油區(qū)的可燃和有毒氣體報警器接入系統(tǒng)。系統(tǒng)要求經過SIL認證，為降低投資，采購國產GDS。

4）設計單位根據現場實際情況設計電纜走向，必要時增加電纜橋架。根據現場測量的距離編制電纜清冊。

5）設計單位根據現場實際需要的安裝材料編制材料清冊。

圖1 交易大廳機柜室平面布置圖Fig.1 Floor layout of cabinet room in trading hall

2.3 技改施工

本項目的控制系統(tǒng)監(jiān)控成品罐區(qū)的各項參數，影響著成品裝車。因此，項目實施的難度主要集中在項目施工。即便在整個裝置停車大修期間，罐內也存有物料，很多時候需要進行物料裝車作業(yè)。因而，需要在開工前制定詳細的施工方案，確保不因系統(tǒng)技改出現各類生產或安全事故。

1）原有系統(tǒng)在線運行，安裝新系統(tǒng)

新系統(tǒng)沒有完全上線前，舊系統(tǒng)需保持運行狀態(tài)。本項目施工需要先將新系統(tǒng)安裝調試完成，逐罐進行切換，縮短罐區(qū)測點切換時間。在裝置停車前1個月，開始機柜安裝、橋架安裝，電纜敷設等工作。完成這些工作需要在罐區(qū)圍堰內進行動火作業(yè)，根據現行的安全管理要求，需要完整的工藝交出及監(jiān)控措施。本項目施工時編制了詳細完整的控制措施，并由公司安監(jiān)部安排人員參與作業(yè)監(jiān)護。由于涉及到爆炸危險區(qū)域內動火作業(yè)，作業(yè)前需編制詳細的作業(yè)方案，過程中應嚴格按照方案提出的措施執(zhí)行。

2）新系統(tǒng)上電調試

新系統(tǒng)安裝完成后，立即開始上電調試工作。由于現場測點未接入系統(tǒng)，當前階段可以完成的工作是將廠家的組態(tài)程序導入新系統(tǒng)，對各類IO點抽查測試，基本是每個卡件只抽查一個點。聯系工藝人員核對聯鎖和操作畫面組態(tài)，發(fā)現問題及時修改。這部分工作能夠保質保量提前完成，是縮短系統(tǒng)切換時間的根本保證。同時完成主電纜的剝線、校線工作，準備按照工藝交出計劃，逐罐進行系統(tǒng)切換。

3）系統(tǒng)切換

新系統(tǒng)調試正常，主電纜敷設完成，校線完成，開始按照工藝交出的罐進行系統(tǒng)切換。限于現場條件，原有RTU的防爆接線箱安裝在就地控制柜內，為了利用就地控柜，只能先拆除原有RTU防爆箱，安裝新的防爆接線箱，此時該RTU所帶罐處于進出口閥均關閉狀態(tài)，物料無進出，工藝人員采用就地儀表監(jiān)控物料狀態(tài)，每個RTU切換時間約為10h。

在原RTU系統(tǒng)中，所有點均在同一個RTU中接線，新系統(tǒng)將DCS、SIS、GDS分別獨立設置。因此，在現場也按照測點接入的系統(tǒng)分別設置防爆接線箱，不僅符合規(guī)范要求，同時也便于后續(xù)維護。

4）舊系統(tǒng)拆除

系統(tǒng)切換完成后，現場的RTU已拆除完畢，需要拆除的還有原操作室的RTU供配電柜，拆除新機柜間的暖氣管線，這些工作完成后，進行玻璃幕墻施工，將原有操作室的一部分變更為機柜室，如圖1所示。

3 技改驗收

系統(tǒng)切換完成后，按照《GB50093-2013工業(yè)自動化儀表工程施工及質量驗收規(guī)范》的要求[3]，對項目進行驗收。同時，工藝人員按照成品罐區(qū)原有工藝設計，對聯鎖邏輯進行測試，完全滿足工藝要求。

4 結束語

本項目的順利實施和完成解決了該公司罐區(qū)控制系統(tǒng)合法性的問題，同時提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性，對于行業(yè)內有一定的參考借鑒意義。隨著近些年罐區(qū)安全事故頻發(fā)，國家安監(jiān)總局發(fā)布一系列文件，要求加強重大危險源的管理，〔2014〕116號文件更是對于罐區(qū)控制系統(tǒng)提出了詳細的要求，并對系統(tǒng)技改規(guī)定了時間后墻。因此，凡是有重大危險源的項目，尤其不是2014年以后設計的項目，罐區(qū)控制系統(tǒng)或多或少存在與現行法律、法規(guī)、文件不符之處，且在2018年底必須要完成合規(guī)性技改。

本項目的技改順利實施并通過驗收，可以給行業(yè)內的其他企業(yè)作為參考，有著推廣意義。