液化烃球罐区安全仪表系统的设计及应用

常青

山东华星石油化工集团有限公司 山东东营 257300

摘要：近几年国内各大石油化工企业的储罐趋向大型化发展，特别是液化烃球罐区作为“两重点一重大”中的一级重点管理控制的重大危险源，安全监管形势日益严峻。根据安监总管三〔2014〕116号文件要求新建及老罐区新增SIS仪表安全系统势在必行。SIS系统作为保障球罐安全的最后一道防线，需要时刻对球罐的运行情况进行监管，一旦出现异常情况必须及时有效的进行联锁动作，确保液化烃球罐的安全。本文将主要从SIS系统的可靠配置、优化选型及联锁控制方案等方面探讨液化烃球罐区安全仪表系统的设计及应用。

关键词：SIS系统，球罐安全，联锁，控制

1.前言

由于液化烃球罐物料容易挥发等特性，液化烃球罐的安全风险也在增大，近几年国内液化烃球罐区的安全事故也时有发生，且损失惨重。因此液化烃球罐被划为“两重点一重大”中的一级重大危险源。根据安监总局2014年116号文的要求，液化烃球罐区新建球罐区和老球罐区必须设置安全仪表系统（SIS 系统）防止在开工/停工和生产过程中可能出现重大人身事故、重大设备事故和重大经济损失，保证人员和生产装置操作的安全。SIS系统采用由TUV安全认证SIL3的三重化或四重化的安全可编程序控制器完成装置的联锁保护或紧急停车(ESD)功能。SIS系统独立于DCS系统设置，SIS系统按照故障安全型设计。

2. SIS系统设计配置及选型原则

SIS系统整体包括现场检测仪表和联锁执行器，按照故障安全型配置，即系统在事故状态联锁动作保障设备安全；SIS系统采用经过SIL认证成熟可靠的控制系统进行联锁控制；可与DCS进行RS485或RS232通讯，但DCS系统不能向SIS系统写入数据。SIS系统控制器基于三重或四重模块冗余结构的容错控制器，系统所配附件应有不低于SIL-3等级认证。SIS系统配置独立的控制机柜、工程师站、操作员站和独立的通信网络、冗余电源等。SIS系统中使用的软件、硬件和仪表必须遵守正式版本并有成熟的使用业绩。

联锁仪表必须是安全可靠、技术先进、质量优良、经过了生产实践的检验的定型产品，并且通过了国家权威部门的认可，取得了制造合格证，能满足过程测量与控制的精度、压力和温度、腐蚀性的要求，以及所处区域的防爆防护等级的要求。正常生产时SIS系统处于休眠或静止状态，一旦球罐出现可能导致安全事故的情况时，系统能够瞬间准确动作，进行紧急事故切断和联锁控制，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态，作为生产过程中最后一道重要的安全控制措施。

3.SIS系统联锁控制方案及应用

液化烃球罐液位计高高联锁关断储罐进口根部切断阀，也可以手动拍下防火堤外设置就地联锁按钮，进行联锁切断；液位计低低联锁关断出口电动阀及停装车泵可燃气体检测报警器任意一台检测到可燃气体，触发原有两台现场声光器同时报警。

图一 联锁PID流程图

如上图一所示，SIS系统采用了非接触式液位报警仪表，外贴式超声波液位开关，该仪表安装过程中减少了在球罐上的开口和动火，符合压力容器的改造要求，降低了重大危险源危险物料泄漏和燃烧爆炸的概率，而且仪表的维护和检修强度降低，非常适合老罐区改造；SIS系统运行可靠，安全性能得到提高。SIS系统设计完成投入使用后，液化烃球罐的安全性明显增高，罐区生产的可靠性提高，生产过程中没有一次因SIS系统联锁误动作造成液化烃球罐紧急切断而影响装置生产。

当液化烃球罐1个外贴液位开关和2个伺服液位计组成液位高高3取2联锁方案任两个液位检测仪表高于联锁设定值时，SIS系统进行声光报警，同时送出一路开关量联锁信号，送至执行器上的电磁阀，联锁关闭球罐进料切断阀，停止向球罐内打料，防止球罐液位继续升高，引发冒顶危险。在操作人员现场发现紧急情况时，也可手动拍下液化烃球罐防火堤外设置的就地联锁按钮，联锁关闭球罐进料切断阀，紧急切断。

当液化烃球罐1个外贴液位开关和2个伺服液位计组成液位低低3取2联锁方案任两个液位检测仪表低于联锁设定值时，SIS系统进行声光报警，同时送出两路开关量联锁信号，一路送至执行器上的电磁阀，联锁关闭球罐出口切断阀，另一路去电气停装车泵，停止装车，防止球罐液位继续降低，形成空罐串入空气形成爆炸性混合气体。在操作人员现场发现紧急情况时，也可手动拍下液化烃球罐防火堤外设置的就地联锁按钮，联锁关闭球罐出口切断阀，紧急停泵。

4.结束语

在安全形式越来越严峻的今天，企业的发展必然建立在安全的基础上。社会各个方面对石油化工行业事故的容忍度已经很低，任何一次事故，都会对石油化工企业带来灭顶之灾。SIS 安全仪表系统是目前保证石油化工行业安全的最有效的也是最后一道防线，石油化工行业必须要认识到加强SIS系统的设计应用和管理的重要性及紧迫性。

参考文献

[1]张泽宇,杨乐.霍尼韦尔SIS系统在罐区安全联锁中的应用[J].仪器仪表用户,2018,25(05):46-48.

[2]宋冬宝.SIS系统在液氨罐区的应用[J].氮肥技术,2018,39(02):15-17+23.

[3]熊金钢.关于化工厂罐区SIS安全仪表系统的设计和优化分析[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(07):87-88.

[4] 朱云朋.某化工厂罐区SIS安全仪表系统设计和优化[J].数码设计,2017,6(06):148-149.

[5] 王帅.大型化工项目罐区SIS系统的设计应用[J].仪器仪表用户,2017,24(01):79-83.

[6] 《石油化工安全仪表系统设计规范》GB/T50770-2013

[7]李致远.安全仪表系统在重大危险源存储设施上的设计及应用[J].安徽化工,2015,41(04):73-76+79.

[8]李致远.安全仪表系统在重大危险源存储设施上的设计及应用[J].安徽化工,2015,41(04):73-76+79.

[9]翟羽鹏,张冬梅,王金昭.SIS系统在丙烯罐区装置中的应用[J].吉林化工学院学报,2014,31(03):10-13.