1、儀表自動化與工藝平安 提 綱一、背景及引言二、平安儀表系統(tǒng)三、雅克拉采氣廠儀表自動化管理閱歷引見 四、幾點領會和建議2005年12月11日6時許，英國邦斯菲爾德油庫發(fā)生火災爆炸，燒毀油庫20座，受傷43人，直接經(jīng)濟損失2.5億英鎊。儲罐罐體的構造設計不合理。防火堤的密閉性不好儲罐計量系統(tǒng)存在缺點，液位報警系統(tǒng)未能啟動自動聯(lián)鎖切斷進油，導致大量油料從儲罐頂部人孔、通氣孔等溢出。 案例分析石油石化行業(yè)事故緣由分布什么是自動化Automation？ 消費過程不依賴或少量依賴人的干涉而主要依托預設指令和程序自動完成任務的過程。一、背景及引言 1、自動檢測系統(tǒng)如SCADA：利用各種檢測儀表對主要工藝參數(shù)

2、進展丈量、指示或記錄的系統(tǒng)稱為自動檢測系統(tǒng)。 2、自動測控系統(tǒng)如DCS：利用各種檢測儀表及自動控制安裝對主要工藝參數(shù)進展自動控制，使其在遭到外界干擾后仍能回到規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)的系統(tǒng)稱為自動控制系統(tǒng)。 3、平安控保系統(tǒng)如ESD：在消費過程中，當工藝參數(shù)超出允許范圍時，為維護人員及設備平安而自動采取緊急措施以防止事故發(fā)生或擴展的系統(tǒng)為平安控保系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)分哪些種類？一、背景及引言過程控制層PCSPCS過程控制系統(tǒng)為根底自動化層。主要處理工藝設備、安裝的消費流程控制，保證消費過程平安平穩(wěn)，產(chǎn)質(zhì)量量合格。制造執(zhí)行層MES管理決策層ERPMES制造執(zhí)行系統(tǒng)為消費過程運轉(zhuǎn)優(yōu)化層。主要制定消費作業(yè)方案，

3、數(shù)據(jù)發(fā)掘與數(shù)據(jù)校正等，對整個消費運轉(zhuǎn)過程進展動態(tài)優(yōu)化管理。ERP企業(yè)資源方案為消費運營管理層。主要制定企業(yè)運營決策、開展規(guī)劃和消費大綱、擔任市場銷售、企業(yè)電子商務平臺等。石油石化行業(yè)自動化系統(tǒng)開展趨勢是什么？信息技術與自動化技術相結合工業(yè)IT管控一體化一、背景及引言自動化能為平安消費做些什么？降低人工勞動強度，減少操作風險；提高丈量檢測的準確度和信息傳輸?shù)膶崟r性，保證安裝、設備的平安運轉(zhuǎn)；對整個工藝消費過程進展實時監(jiān)測、準確控制、應急處置，為消費過程提供平安保證；為管理者、決策者提供更準、更快、更全面、更有效的信息資料，方便一致管理和調(diào)度指揮。自動化技術已成為確保平安消費的極其重要的科技手段。

4、一、背景及引言 提 綱一、背景及引言二、平安儀表系統(tǒng)三、雅克拉采氣廠儀表自動化管理閱歷引見 四、幾點領會和建議石油化工平安維護級別1. Process2. DCS -集散控制系統(tǒng)3. Alarm Operators-操作員報警4. SIS 平安儀表系統(tǒng)5. Relief Devices 釋放設備6. Physical protection 物理維護7. Emergency Response 緊急呼應工藝過程 平安儀表系統(tǒng)SIS自動控制系統(tǒng)中影響工藝平安的要素自控系統(tǒng)中儀表本質(zhì)平安防爆、防輻射等丈量信號的準確性過程參數(shù)、報警控制器構造、冗余度、快穩(wěn)準連鎖邏輯控制回路靈敏度、穩(wěn)定性平安維護控制系統(tǒng)

5、讓儀表發(fā)揚更大的平安作用隨著對平安的注重，對平安儀表系統(tǒng)要求越來越高。如何命名？ 平安儀表系統(tǒng) SIS(Safety Instrumented System)平安控制系統(tǒng) SCS(Safety Control System) 平安維護控制系統(tǒng) SGCS (Safeguard Control System) 平安監(jiān)測與控制系統(tǒng) SrCS (Safety Related Control System)平安儀表系統(tǒng)有關規(guī)范1994年，德國規(guī)范 DINV192501996年，美國規(guī)范 ISA 84.01 1998年，國際規(guī)范 IEC61508-1:1998 IEC61508-7:2000 2003年，

6、國際規(guī)范 IEC61511-1:2003 IEC61511-3:20032006年前 中國規(guī)范 SH/T 3018:2003 , SY/T 10045:2003 2006年，中國規(guī)范 GB/T 20438:2006, 2007年1月1日實施2007年，中國規(guī)范 GB/T 21109:2007, 2007年12月1日實施 平安儀表系統(tǒng)SISDCS用于消費過程的延續(xù)丈量、常規(guī)控制延續(xù)、順序、間歇等、操作控制管理，保證消費安裝的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)；SIS用于監(jiān)視消費安裝的運轉(zhuǎn)情況，對出現(xiàn)異常工況迅速進展處置，使危害降到最低，使人員和消費安裝處于平安形狀；DCS是“動態(tài)系統(tǒng)，它一直對過程變量延續(xù)進展檢測、運算和

7、控制，對消費過程進展動態(tài)控制，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；SIS是“靜態(tài)系統(tǒng)，正常工況時，它一直監(jiān)視消費安裝的運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)輸出不變，對消費過程不產(chǎn)生影響，非正常工況下時，它將按照預先的設計進展邏輯運算，使消費安裝平安聯(lián)鎖或停車；SIS比DCS在可靠性、可用性上要求更嚴厲，IEC61508、IEC61511、ISA S84.01、GB/T21109劇烈引薦SIS與DCS硬件獨立設置。SIS的特點以及與DCS的區(qū)別平安功能 Safety Function 針對特點的危險事件，為到達和堅持過程的平安形狀，由 SIS、其他技術平安相關系統(tǒng)或外部設備實現(xiàn)的功能(21109-1:p13)功能平安 Function

8、al Safety SIS本身的平安性如儀表的本質(zhì)平安，防爆等 SIS的平安功能是完好的、可靠的功能是平安的(21109-1:p8)平安儀表功能 SIF (Safety Instrumented Function) SIS系統(tǒng)所實現(xiàn)的平安功能。 21109譯為“儀表平安功能平安儀表系統(tǒng)的相關概念平安完好性 Safety Integrity 在規(guī)定的時間內(nèi)、在一切規(guī)定的條件下, 勝利 實現(xiàn)所要求的平安功能的平均概率(21109-1:p14)平安完好性等級：SIL(Safety Integrity Level) 簡稱：平安度等級定義：一種離散的等級，用于規(guī)定分配給SIS的平安儀表功能的 完好性要求

9、傳感器、控制器、執(zhí)行器 短板效應 (21109-4:p14)作為衡量平安功能重要要素，是平安系統(tǒng)的中心. 可了解為整體可靠性要求時平均失效概率：PFD avg (average Probability of Failure on Demand)在要求時就執(zhí)行其設計功能要求的平均失效概率。延續(xù)時危險失效概率：PDF per hour(Probability of Dangerous Failure)延續(xù)操作方式下每小時危險失效概率。平安儀表系統(tǒng)的相關概念平安度等級SIL確定SIL說 明PFD averagePDF per hour4災難性傷害10-5 10-410-9 10-83保護人員10-4

10、 10-310-8 10-72主要財產(chǎn)和產(chǎn)品保護，可能損害人10-310-210-7 10-61財產(chǎn)和物品一般保護10-2 10-110-6 10-5根據(jù)工藝條件確定危險要素C、F、 P 、W根據(jù)危險要素確定SIL根據(jù)SIL確定SIS的各個部件例：普光氣田SIS系統(tǒng)工藝：高壓、高產(chǎn)、高含硫化氫 周圍居民點多、住戶分散風險：風險高、會呵斥多人死 亡，防止事故發(fā)生的能夠小SIL： 第4級SIS： 德國HIMA 冗余Rosemount智能檢測儀表 雙光纜地下、地面+5.8G 無線網(wǎng)橋 高性能SDV/BDV閥 線路ESD閥分段走漏關斷SIS用戶應留意的問題留意選擇在行業(yè)中選擇運用業(yè)績佳，限制少，拒動率

11、、誤動率低的SIS系統(tǒng)。留意平安儀表系統(tǒng)SIS知識的培訓。 加強現(xiàn)場巡檢，儀表進水、短路、不測損壞、雷電沖擊等均會呵斥SIS系統(tǒng)缺點。在SIS系統(tǒng)日常運轉(zhuǎn)中，定期導出事件順序記錄SOE Sequence Of Event 以便及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患。 檢維修及測試維護。 提 綱一、背景及引言二、平安儀表系統(tǒng)三、雅克拉采氣廠儀表自動化管理閱歷引見 四、幾點領會和建議 雅大兩站自動化設備占全廠90%以上，從井口采出到天然氣處置站處置都集成了高度自動化控制。 雅大兩站消費過程控制都采用了DCS,站內(nèi)包含大型機組有：透平式膨脹增壓機、天然氣外輸緊縮機組、熱媒爐、冷水機組、儀表風空壓機組、穩(wěn)定氣緊縮機組等等

12、，機組撬塊兒分別采用PLC獨立控制，選用MODBUS RS485通訊協(xié)議與DCS通訊。 雅大凝析氣田井口運用了井口液壓控制柜和RTU，數(shù)據(jù)遠傳經(jīng)過無線數(shù)字電臺與中控室進展通訊。 一自控儀表現(xiàn)狀 雅克拉集氣處置站目前站內(nèi)同時運用了3套控制系統(tǒng)，用于消費過程控制的Honeywell PKS系統(tǒng)、用于平安維護的FSC緊急停車系統(tǒng)，以及用于西氣東輸消費控制的安控PLC系統(tǒng)。其中PKS有320個過程控制點，750個SCADA點。設置6個操作站，1個工程師站，效力器冗余配置。PKS系統(tǒng)FSC系統(tǒng)安控系統(tǒng) 一自控儀表現(xiàn)狀 大澇壩集氣處置站DCS系統(tǒng)采用FOXBORO公司I/A Series系統(tǒng)。配置1對冗余

13、CP60控制器，3對FCM10E冗余通訊模塊，52個FBM輸入輸出模塊。I/O點數(shù)合計395個，SCADA點719個。I/A Series機柜I/A Series操作站 一自控儀表現(xiàn)狀 雅大兩站各類調(diào)理閥120余臺，氣控兩位閥、電動閥150余臺，可編程邏輯控制器40余個，各類溫度、壓力、流量、液位、火氣等檢測儀表1000余臺。ORBIT軌道球閥FISHER調(diào)理閥DANIEL超聲波流量計壓力變送器露點分析儀火焰探測器 一自控儀表現(xiàn)狀 雅大凝析氣田井口采用RTU采集消費數(shù)據(jù)并控制井口控制柜，RTU將信息經(jīng)過數(shù)傳電臺無線傳輸?shù)紻CS系統(tǒng)。不是規(guī)范的SCADA 一自控儀表現(xiàn)狀 二自控儀表管理閱歷引見目

14、前該采氣廠專職儀表技術人員11人，采處一隊5人含中原待運轉(zhuǎn)人員兩名，采處二隊4人，采處四隊1人。采氣廠堅持以人才培育為重點，甲方人員必需掌握中心技術；甲方采氣廠儀表技術員+乙方中石天馬、中原待運轉(zhuǎn)維護方式逐漸轉(zhuǎn)為甲方獨立維護方式，特別是自控系統(tǒng)維修維護任務，不斷以來由甲方自控技術人員自行開展；1、注重儀表自控技術人員培育有效的人才培育=實際培育+實際鍛煉1建立選送派學培訓機制 選派技術人員去Honeywell天津和Foxboro上海廠家學習。2建立引進助學培訓機制 利用新安裝投產(chǎn)、老設備維修保養(yǎng)、產(chǎn)品售后回訪等時機，約請廠家人員開展現(xiàn)場培訓。效力期間，技術人員全程跟蹤并協(xié)助處置。FISHER調(diào)

15、理閥交流會學習超聲波流量計維修保養(yǎng) 二自控儀表管理閱歷引見技術人員一同研討膨脹機構造及控制原理3建立導師帶徒培訓機制首先學習工藝平安。處置現(xiàn)場缺點是生長的最正確方法。4建立內(nèi)部交流協(xié)作機制各分隊間相互約請，一同處理疑問問題，相互交流學習。5建立崗位生長成才機制流程改擴建、技改的DCS畫面和過程組態(tài)均由儀表技術員完成。6建立一崗多能成才機制 “強電弱電一體化。總之：指點注重 團隊氣氛為新員工講解DCS系統(tǒng)常見缺點 二自控儀表管理閱歷引見2、強化儀表自控系統(tǒng)運轉(zhuǎn)管理DCS報警記錄查詢ESD控制卡件運轉(zhuǎn)形狀檢查1強化控制系統(tǒng)巡檢維護管理查看DCS報警信息，填寫巡檢記錄；對控制器卡件運轉(zhuǎn)形狀進展檢查，

16、定期切換主從效力器交替運轉(zhuǎn)；定期對機柜內(nèi)卡件、端子板以及效力器、操作站電腦主機箱進展除塵；定期清理磁盤，做好系統(tǒng)備份 二自控儀表管理閱歷引見2強化現(xiàn)場儀表缺點分析管理結合工藝情況，加強現(xiàn)場和中控參數(shù)對比；建立“病歷卡制度，總結儀表缺點規(guī)律；根據(jù)工藝案例，編寫，保證工藝平安。定期檢查、對比、維護提高儀器儀表的準確度和運用率 儀器儀表“病歷卡 缺點、施工記錄、調(diào)試記錄 有據(jù)可查 發(fā)現(xiàn)缺點處理缺點更快更有效處理問題 二自控儀表管理閱歷引見3強化自控儀表檢維修管理根據(jù)規(guī)范要求，編寫檢修管理手冊；DCS系統(tǒng)點檢維護；ESD回路測試；機組儀器儀表拆檢校驗；系統(tǒng)軟硬件晉級、擴容維護廠家指點。 二自控儀表管理

17、閱歷引見 3、強化儀表自控技術管理，提高工藝平安程度采氣廠儀表技術人員經(jīng)過不斷探求安裝運轉(zhuǎn)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)工藝流程、機組設備上存在的問題，運用HAZOP分析方法，開展了一些列隱患治理和儀表自動化優(yōu)化改造任務，處理了一系列難題。為天然氣處置安裝和高壓氣井的平安、平穩(wěn)消費運轉(zhuǎn)提供了可靠的技術保證。 采氣廠儀表自動化技術改造工程多次獲得分公司技術革新獎項，部分改造設計獲得過國家適用新型專利。 二自控儀表管理閱歷引見1處理雅站PKS系統(tǒng)隱患，消除平安大隱患存在問題：主從控制器不同步； I/O LINK通道A屢次出現(xiàn)通訊缺點，使DCS單通道運轉(zhuǎn)； 風險分析：2007年2月，因控制器不同步，主從控制器切換失敗呵

18、斥全站停車。DCS通道B缺點，同樣會呵斥全站停車。問題緣由：I/O LINK電纜模塊損壞。處理方法：2021年9月，雅站檢修期間，由廠家人員來現(xiàn)場改換了I/O LINK 電纜，并更新了一切卡件firmware文件后，控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常。 二自控儀表管理閱歷引見2改良設計缺陷，減小平安風險 1雅站分子篩枯燥塔切換程序優(yōu)化：泄壓階段時間完成后，立刻執(zhí)行下一步翻開再生氣進出口閥門再生；枯燥塔壓力與再生氣壓力差值過大將呵斥再生氣對分子篩枯燥塔填料床層的沖擊，損壞分子篩，影響枯燥塔脫水效果，呵斥安裝凍堵；程序中添加枯燥塔壓力與再生氣壓力的差值P0.15MPa的條件。 2大站關鍵操作點添加“二次確認：原設計

19、中沒有“二次確認畫面；對系統(tǒng)中的關鍵操作點切斷閥的開關、泵的啟停等添加二次確認。在操作后需點擊“確定鍵，現(xiàn)場設備才會動作。減少了中控誤操作。 二自控儀表管理閱歷引見3排除機組缺點，提高平安可靠性 1雅站穩(wěn)定氣緊縮機通訊缺點：緊縮機與中控室進展經(jīng)常中斷，無法監(jiān)控緊縮機運轉(zhuǎn)參數(shù)，存在平安隱患。儀表信號與交流電纜同槽鋪設，因交流干擾呵斥RS485信號通訊不良。采取對信號電纜隔離敷設后，通訊正常。 2雅站膨脹機高轉(zhuǎn)速缺點停機：膨脹機冬季夜間運轉(zhuǎn)中，頻繁出現(xiàn)高轉(zhuǎn)速停機景象。查找緣由后發(fā)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換模塊受低溫影響，任務不正常。在控制柜內(nèi)安裝電加熱器，該景象得到理處理。頻率轉(zhuǎn)換模塊添加電加熱器膨脹機組頻率轉(zhuǎn)換模塊電加熱器 二自控儀表管理閱歷引見4實施技術改造，消除平安隱患