SIS系统在化工生产装置中的应用

[摘要]重要的化工生产装置应配置独立于集散控制系统(DCS)之外的安全系统,即SIS系统。该系统用于保证化工生产过程的最大安全性和不中断操作,保护人身和设备安全,降低风险,提高经济效益。该文阐述了Honeywell公司的SMs(Safety Managenment Systems)系统在我公司1,4―丁二醇(BDO)生产装置中的应用。

[关键词]SIS系统SMs系统BDO生产装置

随着现代化工生产的不断发展,化工生产装置朝着集成化、规模化的方向发展。化工生产过程往往有易燃易爆、高温高压的特点,因此化工生产中对安全的要求越来越高。目前在重要的化工生产中除了采用DCS系统对生产过程进行自动控制外,还需要有另外一套独立的SIS系统实现异常情况下化工生产装置的紧急停车以保证化工生产过程中人身和设备的安全。

1概述

我公司3万吨/年1,4―丁二醇项目为引进INVISTA公司的生产技术,采用醛炔法生产路线。其生产过程的主要反应为:

2CH2O+C2H2HOCH2CCCH2OH(BYD)

HOCH2CCCH2OH+2H2―>HOCH2CH2CH2OH(BDO)

该工艺采用甲醛(CH2O)、乙炔(C2H2)、氢气(H2)为原料,属于易燃易爆、高温高压的生产过程,正常生产过程中的操作压力达到312kgf/cm2、操作温度达到150°C左右。

为了保证BDO生产的安全,除了采用DCS控制系统对生产过程进行监控外,还必须有一套独立于DCS系统之外的SIS系统。为了达到上述目的,我公司在该生产装置中选用了Honeywell公司的SMs(Safety Managenment Systems)系统。

2SIS系统的基本结构

目前市场上的SIS系统基本上采用1oo2D(见图1)和TMR(见图2)这两种技术。1oo2D是一个“双通道”(冗余)的系统,由两套同样的带有各自的诊断电路的“通道”组成。这种结构是真正的冗余和容错,可以达到很高的安全级别(SIL3)和很高的可用性(很低的误动作率)。TMR是一种“三重化模件冗余”的结构,它是由三个相同的单元来进行“多数表决”,系统通过三选二来决定正常的操作或停车。在我公司BDO项目中,采用Honeywell紧急停车联锁ESD(Emergency Shut Down)――SM(Safety Manager)系统,它是双重化冗余结构的安全管理系统,与DCS系统――Honeywell PKS 组成一个无缝结合系统。SM系统通过了TUV安全认证,满足IEC61508-SIL3标准。因此该系统能够满足BDO生产装置对安全紧急停车系统的要求。

图11oo2D技术的基本结构

图2TMR技术的基本结构

3SIS系统在BDO生产装置中的应用

BDO项目SIS系统的I/O点数如下:

AI模拟量输入 (4-20mADC+HART) 120

AO模拟量输出 (4-20 mADC+HART)0

DI开关量输入 (24VDC,干接点或NAMUR)205

DO开关量输出 (24VDC)210

系统I/O卡件配置情况如下:

系统配置了一台PC机作为操作站兼SOE站 ,同时系统配置了一台便携式PC机用于SIS的工程组态。操作站与SOE站由Honeywell公司提供的FS-SMSB-ST-120(SMPKS Safety Builder R120.4 Software)软件完成组态、维护,ESD系统与Honeywell PKS 系统之间采用自适应10M/100M Ethernet通讯,在DCS中实时记录历史。FSC SOE完成系统的事件顺序记录功能,I/O卡件通过HBUS和VBUS给中央控制单元提供事件顺序能力,在每次扫描期间,控制单元检查所有指定变量的状态改变。当一个事件发生时,控制器将变量的当前状态和时间协签存储在缓冲区内,以便组态提取事件顺序。SOE的识别时间间隔为≤1ms,SOE的事件记录存储高达20万条,可实时存贮在硬盘中,并可通过打印机打印出来。

依据因果关系表、ESD逻辑原理图,在SM Application Editor中对故障安全控制系统的应用程序通过功能逻辑图来实现,功能逻辑图简称FLD,系统提供大量的逻辑、算术、计时、计数、PID等运算模块,用户可根据设计需要,选择相应的I/O符号,直接使用与、或、非的逻辑图的方式实现用户的逻辑功能。此外,用户还可以用系统自带的Function Block模块定义需要的功能块,以子程序形式在其他程序中调用,实现较为复杂的逻辑控制。

4结束语

紧急停车系统作为一套安全保护系统,其责任和重要性不言而喻。一个好的安全联锁保护系统必须具有很高的可靠性、安全性和可用性。本装置的SIS系统目前已进入软件组态、设备调试阶段,该系统的特点是操作比较简单、组态较为方便,它将为BDO生产装置的安全、可靠运行提供重要的保障。

参考文献:

[1] Safe Manager Implementation Training Reference, EP-SM. MAN. 6404-EU, Issue3.0, 07November 2006,Honeywell