HoneywellSM系统在制氢装置的应用及故障处理

2017-02-18 17:04周永祥
科技创新与应用 2017年3期
关键词:故障处理

周永祥

摘 要:通过对仪表安全系统,包括硬件及软件的现状和发展情况的调研,在对制氢装置联锁保护要求做详细分析的基础上,提出应用Honeywell SM系统完成制氢装置仪表安全系统实施方案,并系统地论述了其主要硬件结构、软件功能,并简述一起生产过程中出现的故障及排除过程。

关键词:安全系统;联锁;故障处理

1 概述

安全仪表系统,Safety instrumentation System,简称SIS;又称为安全联锁系统(Safety interlocking System)。主要为工厂控制系统中报警和联锁部分,对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制,是工厂企业自动控制中的重要组成部分。 SIS是由传感器(如各类开关、变送器等)、逻辑控制器、以及最终元件(如电磁阀、电动门等)的组合组成。安全仪表系统(SIS)独立于DCS系统和其它子系统单独设置,采用故障安全型设计,确保装置的安全性和可靠性。

安全型控制器的厂家包括 Triconex、HIMA、ICS、Honeywell等。

2 工艺简介

制氢装置包括原料气压缩、脱硫、转换、中温变换四个部分。主要生产过程为:来自重整氢提浓装置的解吸气经压缩机升压后,与装置外来的天然气混合进原料气分液罐,预热至后进入加氢反应器,在催化剂的作用下发生氢解反应,然后再进入脱硫反应器,进行脱硫反应,精制的气体进入转化部分。

精制后原料气与过热中压蒸汽按一定水碳比混合,经转化炉对流段预热至550℃,再由上集合管进转化炉辐射段。在转化炉管内催化剂的作用下,原料气与蒸汽发生复杂的转化反应。高温转化气(870℃)经转化气蒸汽发生器后温度降至340℃,进入中温变换部分。

转化气进入中温变换反应器,在催化剂的作用下发生变换反应,中变气经各预热过程回收大部分的余热后,再经冷却降温至40℃,并经分水后进入变压吸附(PSA)单元。经PSA部分吸附塔的吸附及过滤,中变气变换为合格的产品氢。

3 系统介绍

Honeywell公司SIS系统Safety Manager(简称“SM”)在设计上具有多种配置方式,SM能保证在装置出现任何异常情况时,控制在一个安全的状态。在过程安全时间内,SM系统可以完成诊断整个系统,并执行两次以上应用程序。

安全控制器和常规的PLC有相似之处,都是完成逻辑和数学的运算,都有输入输出卡件,对输入信号扫描并按照特定的控制逻辑驱动现场最终控制元件,也有数字通讯端口。但常规的PLC从设计上并不具备故障容错和故障安全的性能,这就是最基本的区别。

安全的准则是:在操作运行的任何时间周期内,单一故障的存在不能影响安全。SM通过诊断功能实时的监控输出电路的状态(Status),并将其反馈给处理器。

为了保证装置的安全生产,中海石油宁波大榭石化有限公司6×104吨/年制氢装置设置有1套与装置安全等级相适应的独立的安全仪表系统(SIS)。即采用Honeywell Safety Management,其操作界面置于中心控制室,控制机柜放置在现场机柜间。两者通过冗余光纤进行通讯和连接。SIS控制站在机柜间与装置DCS控制站进行通讯。

4 事件经过

2016年7月4日制氢装置SIS系统收到PSA停车来信号(位号0213-YLL-PSA值由ON翻转为OFF),触发联锁:中变气去PSA切断阀0213-USV-10802A/B阀门关闭;中变气放空阀0213-USV-10803A/B阀门打开;转化炉解析气切断阀0213-USV-10902A/B阀门关闭。PSA单元停车。

仪表专业人员迅速反应,在确认PSA停车来信号为触发联锁原因且PSA单元实际未触发停车信号后,14:13:03在SIS系统内部强制PSA停车来信号(0213-YLL-PSA值由OFF翻转为ON),运行八部操作人员迅速恢复调整生产。

5 原因分析及事件处理

仪表专业人员组织维保及DCS、PSA厂家技术人员对PSA内部逻輯、DCS历史趋势等数据,发现PSA停机信号(位号YSS_PSA_TCLS在PSA单元由自动改为手动时触发)并未在联锁发生时发出触发信号。

进一步检查发现,PSA停机信号线缆到SIS系统线缆存在缺陷,在SIS机柜与DCS机柜约3米的信号线缆上存在两个中间接头,且接线方式不符合规范要求。在事件发生时,有第三方施工人员正在SIS机柜旁进行接线施工。施工过程中触碰信号电缆触发信号松动虚接断路,引起联锁动作。

6 结束语

Honeywell Safety Manager在本公司制氢装置的应用经过试生产阶段的考验,系统设计合理、运行稳定,能够满足制氢装置安全运行的要求。对设备管理及维护要求技术人员熟悉工艺过程、系统运行情况,在系统出现问题时能快速排除故障,为装置安全平稳运行提供支持。

参考文献

[1]金斌.安全仪表系统在芳烃联合装置联锁系统改造中的应用[J].石油化工自动化,2014,50(6).

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