基于石化集-儲站的緊急關(guān)斷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于石化集-儲站的緊急關(guān)斷系統(tǒng)，所述緊急關(guān)斷系統(tǒng)包括容錯性的PLC處理器模塊，和其通過現(xiàn)場總線方式連接的輸入、輸出模塊，及信號連接的顯示面板；所述輸入、輸出模塊為離散輸入、輸出模塊和離散模擬輸入、輸出模塊；該離散輸入模塊和PLC處理器模塊信號連接，離散輸出模塊和設(shè)在不同現(xiàn)場的電動閥信號連接，離散模擬輸入模塊和設(shè)在不同現(xiàn)場的燃料儲罐的液位變送器、溫度傳感器、火災(zāi)自動檢測器，分配燃料線路上的壓力傳感器中的一種或幾種信號連接，而離散模擬輸出模塊和設(shè)在不同現(xiàn)場的緊急關(guān)斷閥、聲光報警器、控制閥信號連接。本實用新型的體系結(jié)構(gòu)符合SIL2要求，滿足全面安全的最低水平要求，專用于石油、化工燃料庫集-儲站等易燃易爆場所。
【專利說明】基于石化集-儲站的緊急關(guān)斷系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一套專用于石油、化工燃料庫集-儲站等易燃易爆場所的緊急關(guān)斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]緊急關(guān)斷系統(tǒng)(ESD)是生產(chǎn)運行裝置應(yīng)對意外事件，在緊急情況下停車以保護裝置安全的設(shè)施，在大中型油氣處理廠中通常都設(shè)有ESD系統(tǒng)。ESD系統(tǒng)對裝置實現(xiàn)安全保護的原理實際上是通過儀表系統(tǒng)跟蹤可能引發(fā)裝置和設(shè)備故障的事件，檢測這些事件偏離正常運行參數(shù)的程度，判斷事件引發(fā)故障的可能性，在事件可能引發(fā)裝置或設(shè)備故障之前通過關(guān)斷、泄放或停車操作來保證裝置和設(shè)備的安全。對整個系統(tǒng)進行細致的因果分析，充分考慮可能引起故障的事件，合理采取關(guān)斷及停車的措施。對事故引發(fā)事件考慮得不充分，會降低對裝置安全保護的可靠性；而過多地設(shè)置連鎖關(guān)斷及停車連鎖，不僅會提高工程造價，同時也會給裝置的操作管理帶來不便。
[0003]由于燃料分配站人員、設(shè)備高度集中，又是處于易燃易爆的危險環(huán)境中，對于人員、設(shè)備的安全保護要求特別高，在工藝生產(chǎn)裝置出現(xiàn)故障或可燃氣體泄漏、發(fā)生火災(zāi)時，及時、準(zhǔn)確地自動對事故進行處理，把事故消滅在發(fā)生前或防止事故擴大，以保證人員安全，保護生產(chǎn)設(shè)備免遭破壞。
[0004]實用新型內(nèi)容:
[0005]本實用新型提供一種基于石化集-儲站的緊急關(guān)斷系統(tǒng)，專用于石油、化工燃料庫集-儲站等易燃易爆場所，滿足全面安全的最低水平要求，用以充分減緩被視為危險事件所產(chǎn)生的后果。
[0006]為此，采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種基于石化集-儲站的緊急關(guān)斷系統(tǒng)，所述緊急關(guān)斷系統(tǒng)包括容錯性的PLC處理器模塊，和其通過現(xiàn)場總線方式連接的輸入、輸出模塊，及信號連接的顯示面板；所述輸入、輸出模塊為離散輸入、輸出模塊和離散模擬輸入、輸出模塊；該離散輸入模塊和PLC處理器模塊信號連接，離散輸出模塊和設(shè)在不同現(xiàn)場的電動閥信號連接，離散模擬輸入模塊和設(shè)在不同現(xiàn)場的燃料儲罐的液位變送器、溫度傳感器、火災(zāi)自動檢測器，分配燃料線路上的壓力傳感器中的一種或幾種信號連接，而離散模擬輸出模塊和設(shè)在不同現(xiàn)場的緊急關(guān)斷閥、聲光報警器、控制閥信號連接。
[0008]本實用新型符合SIL (安全完整性等級)分析確定的SIL等級，整個體系結(jié)構(gòu)符合SIL 2要求，滿足全面安全的最低水平要求，用以充分減緩被視為危險事件所產(chǎn)生的后果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型控制框圖。
【具體實施方式】[0010]下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本實用新型作全面的說明。
[0011]參照圖1，本實施例以具有柴油、航空煤油、汽油、燃料油和液化石油氣等產(chǎn)品的接收、存儲和分配的集-儲站為例，將現(xiàn)場分為燃料儲罐區(qū)(包括柴油、航空煤油、汽油、燃料油)、液化石油氣儲存區(qū)、分配油泵區(qū)、燃料灌裝區(qū)。
[0012]本實施例的設(shè)計思路:允許盡可能低的風(fēng)險下開展運營作業(yè)的安全策略，旨在確保每時每刻人員的人身安全、流程設(shè)備和環(huán)境保護。在發(fā)生不測事件時需要緊急關(guān)斷的情況，以安全的形式將其放置恰當(dāng)，一直保持直至產(chǎn)生啟動進程。
[0013]1、燃料儲罐區(qū):從儲罐到注油臺的燃料輸送操作是由抽泵完成的，作為保護注油到儲存罐的安全策略，緊急截斷閥安裝在向各儲罐組以及球罐組分配燃料線路的端管上。每一個儲罐和球罐都安裝有雷達型液壓變送器和溫度傳感器，用于測量儲罐液位高度和溫度信號，當(dāng)某些儲罐或球罐內(nèi)出現(xiàn)高液位時，該液壓變送器產(chǎn)生的高液位指示警報將顯示在和容錯性的PLC處理器模塊信號連接的顯示面板上并執(zhí)行緊急關(guān)斷閥的動作。操作員通過位于控制室的主控制板獲取儲罐的液位指示信息和溫度指示信息。此外，根據(jù)液位發(fā)送器的信號，指示器可以產(chǎn)生儲罐高液位或低液位報警。報警將顯示在主控制柜的警報器面板上。
[0014]2、液化石油氣的儲存區(qū)域:作為保護液化石油氣儲存球罐完好無損的安全策略，在每一個球罐里都設(shè)置有一個差壓液位變送器和火氣探測器，差壓液位變送器測量球罐液位高度，輸出1~20πιΑ電流信號到容錯性的PLC處理器模塊，監(jiān)測溢出條件并在緊急關(guān)斷系統(tǒng)發(fā)出高危險級別警報，這將在圖解面板有通知。在每個入口接頭處都安裝有緊急關(guān)斷閥門會一直保持開啟狀態(tài)直到出現(xiàn)警報，此時緊急關(guān)斷系統(tǒng)會自動向各自的緊急關(guān)斷閥轉(zhuǎn)達關(guān)閉指令，以制止接收流程，這一中止操作旨在避免后期的損壞及危險?；馂?zāi)出現(xiàn)以警報該事件并自動發(fā)出該室內(nèi)油泵停止的指令，且關(guān)閉油泵吸頭部分的緊急隔離閥并自動啟動涉及區(qū)域和相鄰區(qū)域的水滅火系統(tǒng)。
[0015]3、分配油泵室 :下面以柴油分配過程為例進行說明:
[0016]在著手分配柴油之前，操作人員應(yīng)該打開儲罐出口管線上緊急關(guān)斷閥，可以通過位于相應(yīng)的儲罐防火堤外本地站內(nèi)的開啟和關(guān)閉按鈕對柴油儲罐緊急關(guān)斷閥進行本地操作。之后，啟動分配泵并保持其流量為燃料灌裝區(qū)內(nèi)整個調(diào)度系統(tǒng)的校準(zhǔn)值，柴油分配泵只可以通過位于現(xiàn)場的按鈕進行本地啟動。在分配泵的各吸入線路上分別安裝一個本地壓力指示器來核實泵的吸入壓力，此外，還安裝一個壓力傳感器用來核實泵的吸入壓力，以便能夠?qū)⑽牍艿罉O低壓報警信號UlOmA模擬信號)送到ESD系統(tǒng)，ESD系統(tǒng)通過離散輸出模塊發(fā)出信號停止分配泵。為了安全工藝，在泵的吸入端管線上安裝一個由ESD系統(tǒng)驅(qū)動的緊急關(guān)斷閥。當(dāng)出現(xiàn)任一下列條件時，安全儀表系統(tǒng)將關(guān)閉截止閥:手動停止泵站、泵站內(nèi)火災(zāi)探測、灌裝臺內(nèi)手動停止以及灌裝臺內(nèi)火災(zāi)探測。當(dāng)啟動手動緊急停止按鈕時，將在安全儀表系統(tǒng)柜體內(nèi)發(fā)出警報。
[0017]4、燃料罐裝區(qū):在將油罐車和相應(yīng)的輸油泵以及接地系統(tǒng)連接好之后，再執(zhí)行向油罐車加載燃料的操作。在加載液化石油氣的情況下，還應(yīng)該完成油罐車同排氣系統(tǒng)的連接，一旦油罐車準(zhǔn)備好接收燃料，操作員就將同燃料產(chǎn)品銷售相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送到罐裝控制系統(tǒng)，通過罐裝控制系統(tǒng)遠程監(jiān)控油罐車的裝載過程。各輸油臂分配的燃料流量將通過一個極為精確的計量，計量的主要元件有:一個溫度元件、一個容積式流量計、一臺流量計算機、一個壓力變送器(僅用于測量液化石油氣)和一個用于控制罐裝的初始和最終裝載的控制閥。流量計算機負責(zé)接收待分配燃料的期望值、最終分配體積以及將該體積值傳輸?shù)焦扪b控制系統(tǒng)，灌裝臺上的操作員將需要分配的燃料信息輸入流量計算機并決定開始分配程序，當(dāng)確定已經(jīng)加載到期望值時，流量計算機負責(zé)停止分配進程。
[0018]作為安全策略的一部分，每個燃料罐裝區(qū)都會有兩個手動操作按紐用以指揮緊急中斷操作，一個手動操作按紐用于啟動泡沫噴水滅火系統(tǒng)；覆蓋了整個區(qū)域且僅當(dāng)兩個檢測器在同時啟動時才會有火災(zāi)警報，旨在減少假警報的發(fā)生；當(dāng)輸出或輸入模塊發(fā)生故障時，系統(tǒng)顯示的錯誤須根據(jù)現(xiàn)場特定安全標(biāo)準(zhǔn)來確定應(yīng)用方案。
[0019]上述容錯性的PLC處理器、輸入/輸出、電源和通信模塊都采用模塊化設(shè)計，所有的這些模塊的平均故障時間最少為15年。
[0020]所述容錯性的PLC處理器是通過認證的PLC (可編程邏輯控制器)，作為SIL2的一個系統(tǒng)處理裝置，有處理冗余、電源和監(jiān)控及控制設(shè)備的輸入能力，緊急關(guān)斷系統(tǒng)(ESD)需要執(zhí)行時序邏輯功能，因此它的快速、高可靠性、耐用性和循環(huán)操作性可確保其保持在最佳性能。
[0021]ESD系統(tǒng)有可以監(jiān)控并報告該系統(tǒng)組件故障的全面診斷。這些故障在自身系統(tǒng)中有記錄并顯示在ESD系統(tǒng)報警器面板上，當(dāng)輸出或輸入模塊發(fā)生故障時，系統(tǒng)顯示的錯誤可根據(jù)現(xiàn)場特定安全標(biāo)準(zhǔn)來確定應(yīng)用方案，須手動激活緊急停止按鈕，這將取決于操作員在ESD系統(tǒng)根據(jù)流程的異常條件發(fā)出報警之后所作出的決定。設(shè)計中可預(yù)見到不同危險區(qū)域中按鈕的位置，以便進行最終停止。按鈕都加以保護，防止意外的操作，為斷電跳閘類型。實地按設(shè)置一個安全距離，使操作在不影響操作員安全的的情況下進行。ESD將確保在停止以后，解決所產(chǎn)生的應(yīng)急問題。受到影響的區(qū)域不能進行復(fù)位，直到開啟手動復(fù)位。在控制室的控制面板上有一個復(fù)位按鈕，此按鈕須直接和ESD系統(tǒng)的PLC相連，且所有的區(qū)域都是如此，需有用于記錄并顯示ESD系統(tǒng)各個不同組件的診斷信息的裝置，如此，在檢測出故障之前就可以確定組件的故障。這些信息通常是由它本身的配置工具、編程工具和ESD診斷工具提供的，在決定在線維護ESD元件線路(如現(xiàn)場變送器)的情況下，在維修持續(xù)期間必須禁止啟動各自的功能。此時，禁止條件顯示在報警器的面板中，在線更換處理器的模塊無需中斷流程或?qū)⑾到y(tǒng)復(fù)位。此系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)可拆除受損的模塊，并可以在不影響操作系統(tǒng)的情況下安裝或更換模塊，來自火氣系統(tǒng)并可以激活緊急停止序列的信號要通過電壓為24Vdc的硬接線進行點對點的相接，來自火氣系統(tǒng)的信號必須是通過斷電進行激活的類型。
[0022]接下來將指出組成ESD系統(tǒng)并且與其操作有關(guān)的設(shè)備、部件和配件的主要技術(shù)要求:
[0023]控制系統(tǒng)的模塊如下:
[0024]1、處理器:處理器的類型必須是模塊化、可插入的，與安全儀表等級(SIL)安全性能相關(guān)的關(guān)鍵應(yīng)用符合“SIL分析”的規(guī)定。處理器將能夠?qū)斎牒洼敵鼍€路進行測試和診斷，還包括處理器的邏輯性能。若檢測出異常，處理裝置須確保故障安全，當(dāng)某些元件發(fā)生故障時，處理器會繼續(xù)運行，而不會中止其安全性能，也不會對系統(tǒng)的完整性造成損壞。通過LED指示燈可以指示出正常-故障狀態(tài)，是可以用在要求高度可用性和可靠性的關(guān)鍵應(yīng)用中使用的處理器，處理器的電子是分離的，用以隔離故障傳播并避免常見的故障點，模塊的變化、故障模塊的更換、維修和配置應(yīng)在線完成，使流程中操作不會中止或不會處于未保護狀態(tài)，作為系統(tǒng)一部分的替代模塊的識別和配置應(yīng)自動進行。備用模塊的安裝應(yīng)受到完全地監(jiān)控和測試，處理器必須可以將編譯的應(yīng)用程序和它的源代碼儲存到對應(yīng)的內(nèi)存中，以便根據(jù)需要從控制器中進行修復(fù)，控制器將通過網(wǎng)絡(luò)控制和顯示面板相連，因此，必須有一個可以用來連接此面板的通信端口。
[0025]2、I/O模塊:輸入和輸出模塊可以被立即熱移除或熱插入，而不會對模塊造成任何損壞的風(fēng)險，也不會影響到系統(tǒng)和實地的布線，各模塊連接的端子塊都須是可拆卸的端子塊，任何輸入或輸出模塊的故障或替換都不應(yīng)影響到其他組件的運作或造成系統(tǒng)故障，輸入或輸出模塊必須有兩個獨立的電源線路作為顯示其各自狀態(tài)的最低要求。
[0026]I)離散輸入模塊:輸入電壓為24VDC，有低壓、高壓、過流和短路的保護電路，模塊至少須有兩道獨立的電路并顯示相關(guān)的報警狀態(tài)，每一個數(shù)字輸入和輸入模塊都應(yīng)有附帶熔斷指示的獨立保險絲，每一個模塊的數(shù)字輸入點在使用之前都要自動進行性能測試。每一個數(shù)字輸入點都要在固定的時間間隔內(nèi)進行自動測試，不能超過系統(tǒng)的安全期限。
[0027]2)離散輸出模塊:輸出電壓為24VDC，有低壓、高壓、過流和短路的保護電路，模塊至少須有兩道獨立的電路并顯示相關(guān)的報警狀態(tài)，離散輸出模塊可處理以下設(shè)備的輸出信號:電磁閥、警報器、繼電器。不管是通過單獨連接每個輸出點還是利用模塊的集成式設(shè)計，每一個輸出電路都有一個串聯(lián)的診斷“開關(guān)”。電壓反饋環(huán)路能自動驗證指令狀態(tài)和實地的指令狀態(tài)是否等同；為了每個樣品的合理運作，每個輸出點須自動測試。每個數(shù)字輸入點要用電流限制電路加以保護，并在手動干預(yù)關(guān)閉之后恢復(fù)正常操作。
[0028]3)模擬輸入模塊:輸入信號額定為4 - 20mA，兩個輸入信號之間評估一致的雙通道，通過安全設(shè)備網(wǎng)遠程通信監(jiān)控數(shù)據(jù)狀態(tài)。
[0029]4)模擬輸出模塊連接在PLC處理器的回路總線上，輸出模塊的輸出控制邏緝可以根據(jù)工程情況編程完成。提供一個開關(guān)量信號，使被控設(shè)備動作。
[0030]3、顯示面板:顯示面板用于顯示安全警報，這是面板視圖類型的配置，它可以通過控制網(wǎng)或類似網(wǎng)絡(luò)與ESD的驅(qū)動器進行連接。在控制室，ESD顯示面板顯示了實地變送器傳輸來的平均值和設(shè)定預(yù)報警與報警的能力數(shù)值，ESD任何部件的故障都由其本身系統(tǒng)記錄下來并在報警器屏幕上顯示，至少設(shè)置有一個系統(tǒng)故障通用警報。
【權(quán)利要求】
1.一種基于石化集-儲站的緊急關(guān)斷系統(tǒng)，其特征在于:所述緊急關(guān)斷系統(tǒng)包括容錯性的PLC處理器模塊，和其通過現(xiàn)場總線方式連接的輸入、輸出模塊，及信號連接的顯示面板；所述輸入、輸出模塊為離散輸入、輸出模塊和離散模擬輸入、輸出模塊；該離散輸入模塊和PLC處理器模塊信號連接，離散輸出模塊和設(shè)在不同現(xiàn)場的電動閥信號連接，離散模擬輸入模塊和設(shè)在不同現(xiàn)場的燃料儲罐的液位變送器、溫度傳感器、火災(zāi)自動檢測器，分配燃料線路上的壓力傳感器中的一種或幾種信號連接，而離散模擬輸出模塊和設(shè)在不同現(xiàn)場的緊急關(guān)斷閥、聲光報警器、控制閥信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的緊急關(guān)斷系統(tǒng)，其特征在于:所述輸入、輸出模塊連接的端子塊都是可拆卸的端子塊。
【文檔編號】G05B19/418GK203595932SQ201320684602
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】朱世飛, 鐘文, 付曉穎, 張新宇, 張利國 申請人:甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司