隨著化工項目的生產(chǎn)規(guī)模越來越大，原料的需求和成品的產(chǎn)量也與日俱增。化工項目中的原料、中間產(chǎn)品絕大多數(shù)都是易燃、易爆的液態(tài)危險化學(xué)品，液態(tài)化學(xué)品的最常見儲存方式就是用儲罐集中在罐區(qū)儲存。

所以，罐區(qū)作為化工項目的原料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品的存儲單元，在整個項目中尤為重要，罐區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)作為全廠控制系統(tǒng)的重要組成，也應(yīng)該特別重視。

罐區(qū)工藝簡介

與主裝置相比，罐區(qū)所包含的設(shè)備種類和數(shù)量較少。一個比較完善的罐區(qū)主要由儲罐、泵、附屬火炬、控制室、配電室、變壓器室和安全消防設(shè)施等組成。

通常工藝過程為原料通過計量和裝卸設(shè)施卸至罐區(qū)，原料經(jīng)過罐區(qū)泵送至裝置中間緩沖罐，裝置泵在設(shè)定的流量下將原料泵入裝置開始生產(chǎn)，生產(chǎn)出的產(chǎn)品一般送入罐區(qū)貯存，然后經(jīng)過高精度計量設(shè)施進行裝車或裝船。

罐區(qū)自動化監(jiān)控及安全防護整體設(shè)計原則

在大型灌區(qū)生產(chǎn)運行過程中，由DCS、SIS、FGS共同構(gòu)成一整套完整的自動控制與安全保護系統(tǒng)，他們的作用相輔相成、又相對獨立。

DCS作為基本過程控制系統(tǒng)，主要對生產(chǎn)指標(biāo)進行實時連續(xù)的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，同時也對工藝風(fēng)險起道了第一道防護和報警提示的作用；SIS系統(tǒng)對工藝風(fēng)險起到了第二道防護作用，其結(jié)果是安全聯(lián)鎖停車，使工藝裝置回到安全狀態(tài)，避免事故的發(fā)生；FGS的作用降低事故發(fā)生后的危害程度。

下圖表示了他們之間的關(guān)系；所以IEC61508、IEC61511、ISA S84.01、GB-T50770-2013《石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)強烈推薦DCS、SIS、FGS系統(tǒng)應(yīng)獨立設(shè)置。

安全儀表系統(tǒng)的獨立保護層

罐區(qū)安全儀表系統(tǒng)（SIS）應(yīng)用

安全儀表系統(tǒng)（SIS）的設(shè)計是為了響應(yīng)罐區(qū)裝置發(fā)生危險時，如果不采取行動就會最終導(dǎo)致風(fēng)險增加，在這些情況下，安全儀表系統(tǒng)必須產(chǎn)生及時、正確的輸出，來防止任何危險發(fā)生或減輕后果，最大限度的保證人員、設(shè)備、生產(chǎn)裝置和環(huán)境的安全。

罐區(qū)SIS系統(tǒng)的設(shè)計原則

l 可靠性原則

為了保證工藝裝置的生產(chǎn)安全，安全儀表系統(tǒng)必須具備與工藝過程相適應(yīng)的安全完整性等級SIL（Safety Integrity Level）的可靠度。對此，IEC 61508進行了詳細(xì)的技術(shù)規(guī)定。對于安全儀表系統(tǒng)，可靠性有兩個含義，一個是安全儀表系統(tǒng)本身的工作可靠性；另一個是安全儀表系統(tǒng)對工藝過程認(rèn)知和聯(lián)鎖保護的可靠性，還應(yīng)有對工藝過程測量，判斷和聯(lián)鎖執(zhí)行的高可靠性。

l 可用性原則

可用性是指安全儀表系統(tǒng)在一個給定的時間點能夠正確執(zhí)行功能的概率。為了提高系統(tǒng)的可用性，安全儀表系統(tǒng)應(yīng)具有硬件和軟件自診斷和測試功能。安全儀表系統(tǒng)應(yīng)為每個輸入工藝聯(lián)鎖信號設(shè)置維護旁路開關(guān)，方便進行在線測試和維護同時減少因安全儀表系統(tǒng)系統(tǒng)維護造成的停車。

l 獨立性原則

隨著安全標(biāo)準(zhǔn)的推出以及對安全系統(tǒng)重視度的不斷提高，安全儀表系統(tǒng)的認(rèn)證也變得越來越重要，系統(tǒng)的設(shè)計思想，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都須嚴(yán)格遵守相應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)并取得權(quán)威機構(gòu)的認(rèn)證。安全儀表系統(tǒng)必須獲得IEC 61508相應(yīng)SIL等級的認(rèn)證。

l 故障安全原則

安全儀表系統(tǒng)的元件，設(shè)備，環(huán)節(jié)或能源發(fā)生故障或者失效時，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當(dāng)使工藝過程能夠趨向安全運行或者安全狀態(tài)。

l 診斷與在線維護原則

SIS應(yīng)具有硬件和軟件自診斷及測試功能。SIS應(yīng)為每個輸入工藝聯(lián)鎖信號設(shè)置維護旁路開關(guān)，方便進行在線測試和維護。

罐區(qū)SIS系統(tǒng)的控制

l 快速切斷控制

進出貯罐的管線一般設(shè)置有快速切斷閥，可以在出現(xiàn)問題的時候通過SIS系統(tǒng)快速隔離貯罐，例如當(dāng)安裝在罐頂?shù)囊舨嬉何婚_關(guān)發(fā)出聯(lián)鎖信號后，貯罐的進料緊急切斷閥將關(guān)閉以確保貯罐不會溢流。

進出計量系統(tǒng)的管線一般也設(shè)置有快速切斷閥，可以在出現(xiàn)問題的時候通過SIS系統(tǒng)快速隔離計量系統(tǒng)以確保整個計量系統(tǒng)的安全。

槽車上的液位信號也將與罐區(qū)SIS系統(tǒng)連結(jié)以確保槽車不至于溢流。

l 安全聯(lián)鎖

罐區(qū)安全聯(lián)鎖包括：超溫、超壓聯(lián)鎖，如：高壓乙烯產(chǎn)品的低溫安全聯(lián)鎖；乙烯球罐壓力高于設(shè)定壓力時的安全聯(lián)鎖。

l 輔助操作聯(lián)鎖

罐區(qū)一般有大量配套的物料輸送泵，泵的壓力、液位聯(lián)鎖值設(shè)置在SIS系統(tǒng)中，用于泵的啟停。

罐區(qū)火災(zāi)及氣體檢測系統(tǒng)（FGS）應(yīng)用

FGS系統(tǒng)是目前大型石化企業(yè)火災(zāi)自動報警和消防控制常用的集成系統(tǒng)，是檢測火災(zāi)發(fā)生、可燃有毒氣體泄漏的重要保障。在裝置生產(chǎn)運行時，即使其他系統(tǒng)都失效，FGS系統(tǒng)也可以獨立地正常工作，實現(xiàn)火災(zāi)氣體檢測報警和消防控制。

罐區(qū)FGS系統(tǒng)的設(shè)計原則

l 符合國際標(biāo)準(zhǔn)的FGS系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)遵循的規(guī)范要求：

NFPA 72: National Fire Alarm Code.

EN 54-2: Fire Detection and Fire Alarm Systems - Part 2: Control and Indicating Equipment.

IEC 61508 - SIL3.

l FGS系統(tǒng)在設(shè)計上應(yīng)獨立于過程控制系統(tǒng)之外，以便在必要時能夠快速及時采取措施消除危險。

罐區(qū)FGS系統(tǒng)典型現(xiàn)場元件

l 檢測保護裝置

– 可燃?xì)怏w檢測器（定點式/開路式）

– 硫化氫/有毒氣體檢測器

– 煙感/溫感火災(zāi)探測器

– 火焰探測器（紅外、紫外、復(fù)合式）

– 人為觸發(fā)設(shè)備，例如，手動報警器等

l 報警裝置：

– 聲音報警器，如蜂鳴器、警報器、喇叭等；

– 視覺報警器，如報警燈等；

– 報警信息，如，SER，HMI，DCS顯示等

l 裝置動作：

– 啟動滅火設(shè)備，如，消防水泵、噴淋閥等

– 觸發(fā)聯(lián)鎖系統(tǒng)，例如，與SIS（ESD）的觸發(fā)等

– 自動關(guān)閉空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)

消防聯(lián)動控制

罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)時，現(xiàn)場火災(zāi)自動報警信號上傳至FGS系統(tǒng)，控制室操作人員確認(rèn)自動報警信號是否真實，若有火災(zāi)發(fā)生，控制室操作人員按動消防按鈕，著火儲罐所有消防水閥打開進行滅火，同時啟動火災(zāi)廣播、報警器，保證現(xiàn)場人員撤離，消防人員介入。

TSxPlus系統(tǒng)典型SIS/FGS應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)圖

TSxPlus系統(tǒng)業(yè)績舉例

1. 天津渤化石化有限公司，PDH主裝置區(qū)/中控室/罐區(qū)改造SIS/FGS系統(tǒng)

2. 陽煤平原化工有限公司，化工一廠、化工二廠合成氨灌區(qū)SIS系統(tǒng)項目

3. 吉林市百桉科技有限公司，1000噸/年三氯化硼裝置及灌區(qū)SIS系統(tǒng)

4. 山東林嘉化工科技有限公司，罐區(qū)GDS系統(tǒng)

5. 中化弘潤石油化工有限公司，液化氣球罐區(qū)項目SIS系統(tǒng)

6. 唐山旭陽化工有限公司，二甲醚裝置SIS系統(tǒng)改造

7. 山東海容化工科技有限公司，液氯罐區(qū)項目SIS系統(tǒng)

8. 安慶飛凱高分子材料有限公司，50噸/年高性能光電新材料項目SIS系統(tǒng)

9. 浙江興興新能源科技有限公司，罐區(qū)SIS系統(tǒng)

10. 淄博精創(chuàng)化工科技發(fā)展有限公司，罐區(qū)SIS系統(tǒng)