石油化工装置应用ESD系统的浅见.docxVIP

紧急停车系统，即ESD系统(Emergency Shut Down system)是对石油化工生产装 置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产 装置进入一个预定义的安全停车工况，从而使危险降低到可以接受的最低程度， 以保证人员、设备、生产和装置的安全。为了提高企业的经济效益，安全平稳、 长周期地连续生产是至关重要的，这就需要一种高度可靠的安全保护手段，ESD 系统因此应运而生。ESD系统是适用于高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装 置的安全保护系统。本文结合上海石油化工股份有限公司高压聚乙烯装置配置应 用ESD系统的情况，探讨在石油化工企业实施ESD系统的重要性和必要性。 一 采用ESD系统的背景 安全系统的重要性 随着过程工业的产生和发展，过程控制系统显得越来越重要。过去，直接On/Off 控制已经可以满足简单的设备装置要求，而现在，则需要更复杂的控制功能。由 于过程的复杂性，原料的变化，最终产品的质量要求，装置规模以及设备、人身、 环境的保护等因素，适当的过程控制以及安全系统的设置显得尤为必要和重要。 因此，许多企业运用过程控制概念以保证人员安全的最佳可靠性、生产设备的寿 命、环境保护、有关利润和持续性的可应用性。 安全系统的要求 随着石油化工装置的规模日趋大型化，设计操作指标离安全临界点越来越近，造 成发生危险的可能性也增加，所以越来越多石化企业用户非常重视生产过程的安 全，同时又要不断提高产品产量，以追求企业效益利润最大化。在过去几年中， 有的企业虽然配置了某种安全系统，但由于该系统并不提供所要求安全的完全 性，而发生了许多大事故。随着现代科学技术的发展，人们对安全系统的认识也 得到了提高，这就对安全系统提出了新的要求： 安全系统必须比继电器控制或是固态逻辑控制更安全可靠； 必须减少安全系统误动作或误停车的次数和频率； 系统必须易于维护和查找故障，并具有自诊断功能； 系统必须易于组态，并且有在线修改组态的功能； 安全系统必须可与DCS和其他计算机系统通信； 系统必须有硬件和软件的权限保护； 必须提供第一次事故记录(SOE)功能； 安全系统必须独立于其他控制系统。 需要配置安全系统的典型设备、过程或系统有石油与天然气平台、化学系统、旋 转机械(汽轮机、压缩机等)、发电厂与配电系统、电站锅炉等。 ESD系统投入的必要性 由于当今工业的高度发展，整个工业过程是在一种高强度、高度自控的环境下进 行，尤其是对于天然气、石油化工、化工及电力行业来说，由于企业生产的性质 所决定，所处的生产环境是具有爆炸危险性的。这样，设备、人身及生产过程的 安全可靠性就成为重要的保证。而传统的DCS、PLC系统等控制手段在这方面表 现出的薄弱性也就越来越明显，这显然不能满足石油化工等危险场合的生产工艺 要求。 随着现代计算机技术的发展，ESD系统的设备配置也在不断地更新换代，由低级 到高级；由气动逻辑到继电器逻辑；由简单的继电器系统到以微处理器为主的 ESD系统；由单回路联锁系统到三重模块冗余系统，即TMR(Triple Modular Redundancy)。 TMR技术，早在20世纪80年代中期便由美国宇航专利技术开发出来，并从80 年代末期被用于工业安全系统的设计上。它是将安全系统的关键电路都实行三重 化，每个通道各自独立，但又同时完成同一功能°TMR技术保证了安全系统的连 续性和可预测性，从而在本质上可以提高石油化工生产装置的安全运行水平，并 最大限度地消除误停车事故的发生。由于TMR系统具有满足这些场合的生产工艺 要求，它既可保证生产过程的连续可靠进行，又可在如发生重大故障时确保设备、 人身的安全，大大提高生产的可靠性与安全性。所以，TMR技术已被人们认识并 广泛应用在石油化工、天然气、电力系统等工业领域。 由此可见，在讲究高效安全生产的石油化工行业，如今投入ESD系统已是众多企 业的选择，并是保证生产可靠性与安全性，提高经济效益的必要手段之一。 容错控制与安全系统 从20世纪70年代开始，基于处理器的联锁系统由于比传统的继电器或固态逻辑 联锁系统更易于联锁逻辑的修改及再组态而被广泛用于工业控制领域。但由于处 理器单元的出错容易导致整个联锁控制系统的失败，从而使得基于处理器联锁系 统的可靠性相对于传统联锁系统来说较差些。传统联锁系统由于具有多种结构而 使其拥有较大程度上的容错性。某一部件的故障也仅仅只会导致控制的某部分失 败。 但是对于任何一种联锁控制系统，基于处理器或是传统的系统结构，如引起部分 或整个控制失败的故障是不可接受的，它将直接导致生产产量的下降或更严重的 后果，如人员的伤亡等。于是一种能允许系统部分故障，而又不影响正常生产的 系统结构的要求摆到人们眼前。这种联锁系统必须达到100%可靠且始终严格