1 引言
ESD是英文Emergency Shutdown Device紧急停车系统的缩写。这种专用的安全保护系统是90年代发展起来的www.cechina.cn,以它的高可靠性和灵活性而受到一致好评和广泛应用。
ESD紧急停车系统按照安全独立原则要求,独立于DCS集散控制系统,其安全级别高于DCS。在正常情况下,ESD系统是处于静态的,不需要人为干预。作为安全保护系统,凌驾于生产过程控制之上,实时在线监测装置的安全性。只有当生产装置出现紧急情况时,不需要经过DCS系统,而直接由ESD发出保护联锁信号,对现场设备进行安全保护,避免危险扩散造成巨大损失。具有关资料,当人在危险时刻的判断和操作往往是滞后的、不可靠的控制工程网版权所有,当操作人员面临生命危险时,要在60s内作出反应,错误决策的概率高达99.9%。因此设置独立于控制系统的安全联锁是十分有必要的,这是作好安全生产的重要准则。该动则动,不该动则静,这是ESD系统的一个显著特点。
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在石化等工业企业的重要装置,例如催化、焦化、加氢等系统都独立设置ESD系统www.cechina.cn,其必要性在于降低控制功能和安全功能同时失效的概率www.cechina.cn,当维护DCS部分故障时也不会危及安全保护系统。
对于大型装置或旋转机械设备而言,紧急停车系统响应速度越快越好。这有利于保护设备,避免事故扩大;并有利于分辨事故原因记录。而DCS处理大量过程监测信息,因此其响应速度难以作得很快;DCS系统是过程控制系统,是动态的,需要人工频繁的干预,而且DCS操作界面主要是面对操作员的,这有可能引起人为误动作;而ESD是静态的,不需要人为干预,这样设置ESD可以避免人为误动作。
2 系统分析
北京戴安自动化设备有限公司承接中石化某炼油厂ESD在线监视及诊断系统集成工程。厂方催化裂化装置的控制系统主要由三部分构成:装置过程控制HONEYWELL公司的TDC3000、装置自保AB公司的PLC5/20和机组控制系统FSC。其中PLC5/20和FSC都是紧急停车系统,以确保工艺生产安全和人身设备安全。但由于三套系统相互独立,在出现联锁停车时,无法及时查找到第一故障点,不利于故障处理,因此增加了一套上位监控系统。
催化裂化装置除了TDC3000系统用于过程控制外,装置自保采用的是AB公司的PLC5/20,机组控制系统采用FSC系统, FSC系统在应用的初期,由于各种原因造成硬件故障频繁,造成机组非计划停车,因此增加了一套PLC5/20作为FSC系统的后备,输入和输出通过继电器板进行隔离和切换。在正常运行时,PLC5/20的输出不到现场设备,只有当FSC系统有硬件报警时,PLC5/20的输出到达现场设备,以起到后备作用。
催化裂化装置的装置自保与主风机M101的联锁存在关联关系,工艺逻辑图见图1。 即当装置联锁动作时,带动M101安全运行;而M101安全运行或联锁停车也会带动装置自保动作,由于两套系统各自独立,FSC系统有SOE记录,通过SOE软件自动将记录存储在存储器内,以便以后按操作员的指令显示和分析进行事件追忆;但装置自保没有,同时装置自保在设计时为了在各种状态下便于工艺操作,设置了A、B、C三个操作区域,参见见图2。在操作时存在误操作的可能。因此一旦发生联锁停车,可能的第一故障原因有:装置自保动作、机组联锁动作、人为误操作。