基于石化集-储站的紧急关断系统的制作方法
【专利摘要】一种基于石化集-储站的紧急关断系统，所述紧急关断系统包括容错性的PLC处理器模块，和其通过现场总线方式连接的输入、输出模块，及信号连接的显示面板；所述输入、输出模块为离散输入、输出模块和离散模拟输入、输出模块；该离散输入模块和PLC处理器模块信号连接，离散输出模块和设在不同现场的电动阀信号连接，离散模拟输入模块和设在不同现场的燃料储罐的液位变送器、温度传感器、火灾自动检测器，分配燃料线路上的压力传感器中的一种或几种信号连接，而离散模拟输出模块和设在不同现场的紧急关断阀、声光报警器、控制阀信号连接。本实用新型的体系结构符合SIL2要求，满足全面安全的最低水平要求，专用于石油、化工燃料库集-储站等易燃易爆场所。
【专利说明】基于石化集-储站的紧急关断系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一套专用于石油、化工燃料库集-储站等易燃易爆场所的紧急关断系统。
【背景技术】
[0002]紧急关断系统(ESD)是生产运行装置应对意外事件，在紧急情况下停车以保护装置安全的设施，在大中型油气处理厂中通常都设有ESD系统。ESD系统对装置实现安全保护的原理实际上是通过仪表系统跟踪可能引发装置和设备故障的事件，检测这些事件偏离正常运行参数的程度，判断事件引发故障的可能性，在事件可能引发装置或设备故障之前通过关断、泄放或停车操作来保证装置和设备的安全。对整个系统进行细致的因果分析，充分考虑可能引起故障的事件，合理采取关断及停车的措施。对事故引发事件考虑得不充分，会降低对装置安全保护的可靠性；而过多地设置连锁关断及停车连锁，不仅会提高工程造价，同时也会给装置的操作管理带来不便。
[0003]由于燃料分配站人员、设备高度集中，又是处于易燃易爆的危险环境中，对于人员、设备的安全保护要求特别高，在工艺生产装置出现故障或可燃气体泄漏、发生火灾时，及时、准确地自动对事故进行处理，把事故消灭在发生前或防止事故扩大，以保证人员安全，保护生产设备免遭破坏。
[0004]实用新型内容:
[0005]本实用新型提供一种基于石化集-储站的紧急关断系统，专用于石油、化工燃料库集-储站等易燃易爆场所，满足全面安全的最低水平要求，用以充分减缓被视为危险事件所产生的后果。
[0006]为此，采用如下技术方案:
[0007]—种基于石化集-储站的紧急关断系统，所述紧急关断系统包括容错性的PLC处理器模块，和其通过现场总线方式连接的输入、输出模块，及信号连接的显示面板；所述输入、输出模块为离散输入、输出模块和离散模拟输入、输出模块；该离散输入模块和PLC处理器模块信号连接，离散输出模块和设在不同现场的电动阀信号连接，离散模拟输入模块和设在不同现场的燃料储罐的液位变送器、温度传感器、火灾自动检测器，分配燃料线路上的压力传感器中的一种或几种信号连接，而离散模拟输出模块和设在不同现场的紧急关断阀、声光报警器、控制阀信号连接。
[0008]本实用新型符合SIL (安全完整性等级)分析确定的SIL等级，整个体系结构符合SIL 2要求，满足全面安全的最低水平要求，用以充分减缓被视为危险事件所产生的后果。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型控制框图。
【具体实施方式】[0010]下面结合附图及具体的实施例对本实用新型作全面的说明。
[0011]参照图1，本实施例以具有柴油、航空煤油、汽油、燃料油和液化石油气等产品的接收、存储和分配的集-储站为例，将现场分为燃料储罐区(包括柴油、航空煤油、汽油、燃料油)、液化石油气储存区、分配油泵区、燃料灌装区。
[0012]本实施例的设计思路:允许尽可能低的风险下开展运营作业的安全策略，旨在确保每时每刻人员的人身安全、流程设备和环境保护。在发生不测事件时需要紧急关断的情况，以安全的形式将其放置恰当，一直保持直至产生启动进程。
[0013]1、燃料储罐区:从储罐到注油台的燃料输送操作是由抽泵完成的，作为保护注油到储存罐的安全策略，紧急截断阀安装在向各储罐组以及球罐组分配燃料线路的端管上。每一个储罐和球罐都安装有雷达型液压变送器和温度传感器，用于测量储罐液位高度和温度信号，当某些储罐或球罐内出现高液位时，该液压变送器产生的高液位指示警报将显示在和容错性的PLC处理器模块信号连接的显示面板上并执行紧急关断阀的动作。操作员通过位于控制室的主控制板获取储罐的液位指示信息和温度指示信息。此外，根据液位发送器的信号，指示器可以产生储罐高液位或低液位报警。报警将显示在主控制柜的警报器面板上。
[0014]2、液化石油气的储存区域:作为保护液化石油气储存球罐完好无损的安全策略，在每一个球罐里都设置有一个差压液位变送器和火气探测器，差压液位变送器测量球罐液位高度，输出1~20πιΑ电流信号到容错性的PLC处理器模块，监测溢出条件并在紧急关断系统发出高危险级别警报，这将在图解面板有通知。在每个入口接头处都安装有紧急关断阀门会一直保持开启状态直到出现警报，此时紧急关断系统会自动向各自的紧急关断阀转达关闭指令，以制止接收流程，这一中止操作旨在避免后期的损坏及危险。火灾出现以警报该事件并自动发出该室内油泵停止的指令，且关闭油泵吸头部分的紧急隔离阀并自动启动涉及区域和相邻区域的水灭火系统。
[0015]3、分配油泵室 :下面以柴油分配过程为例进行说明:
[0016]在着手分配柴油之前，操作人员应该打开储罐出口管线上紧急关断阀，可以通过位于相应的储罐防火堤外本地站内的开启和关闭按钮对柴油储罐紧急关断阀进行本地操作。之后，启动分配泵并保持其流量为燃料灌装区内整个调度系统的校准值，柴油分配泵只可以通过位于现场的按钮进行本地启动。在分配泵的各吸入线路上分别安装一个本地压力指示器来核实泵的吸入压力，此外，还安装一个压力传感器用来核实泵的吸入压力，以便能够将吸入管道极低压报警信号UlOmA模拟信号)送到ESD系统，ESD系统通过离散输出模块发出信号停止分配泵。为了安全工艺，在泵的吸入端管线上安装一个由ESD系统驱动的紧急关断阀。当出现任一下列条件时，安全仪表系统将关闭截止阀:手动停止泵站、泵站内火灾探测、灌装台内手动停止以及灌装台内火灾探测。当启动手动紧急停止按钮时，将在安全仪表系统柜体内发出警报。
[0017]4、燃料罐装区:在将油罐车和相应的输油泵以及接地系统连接好之后，再执行向油罐车加载燃料的操作。在加载液化石油气的情况下，还应该完成油罐车同排气系统的连接，一旦油罐车准备好接收燃料，操作员就将同燃料产品销售相关的数据传送到罐装控制系统，通过罐装控制系统远程监控油罐车的装载过程。各输油臂分配的燃料流量将通过一个极为精确的计量，计量的主要元件有:一个温度元件、一个容积式流量计、一台流量计算机、一个压力变送器(仅用于测量液化石油气)和一个用于控制罐装的初始和最终装载的控制阀。流量计算机负责接收待分配燃料的期望值、最终分配体积以及将该体积值传输到罐装控制系统，灌装台上的操作员将需要分配的燃料信息输入流量计算机并决定开始分配程序，当确定已经加载到期望值时，流量计算机负责停止分配进程。
[0018]作为安全策略的一部分，每个燃料罐装区都会有两个手动操作按纽用以指挥紧急中断操作，一个手动操作按纽用于启动泡沫喷水灭火系统；覆盖了整个区域且仅当两个检测器在同时启动时才会有火灾警报，旨在减少假警报的发生；当输出或输入模块发生故障时，系统显示的错误须根据现场特定安全标准来确定应用方案。
[0019]上述容错性的PLC处理器、输入/输出、电源和通信模块都采用模块化设计，所有的这些模块的平均故障时间最少为15年。
[0020]所述容错性的PLC处理器是通过认证的PLC (可编程逻辑控制器)，作为SIL2的一个系统处理装置，有处理冗余、电源和监控及控制设备的输入能力，紧急关断系统(ESD)需要执行时序逻辑功能，因此它的快速、高可靠性、耐用性和循环操作性可确保其保持在最佳性能。
[0021]ESD系统有可以监控并报告该系统组件故障的全面诊断。这些故障在自身系统中有记录并显示在ESD系统报警器面板上，当输出或输入模块发生故障时，系统显示的错误可根据现场特定安全标准来确定应用方案，须手动激活紧急停止按钮，这将取决于操作员在ESD系统根据流程的异常条件发出报警之后所作出的决定。设计中可预见到不同危险区域中按钮的位置，以便进行最终停止。按钮都加以保护，防止意外的操作，为断电跳闸类型。实地按设置一个安全距离，使操作在不影响操作员安全的的情况下进行。ESD将确保在停止以后，解决所产生的应急问题。受到影响的区域不能进行复位，直到开启手动复位。在控制室的控制面板上有一个复位按钮，此按钮须直接和ESD系统的PLC相连，且所有的区域都是如此，需有用于记录并显示ESD系统各个不同组件的诊断信息的装置，如此，在检测出故障之前就可以确定组件的故障。这些信息通常是由它本身的配置工具、编程工具和ESD诊断工具提供的，在决定在线维护ESD元件线路(如现场变送器)的情况下，在维修持续期间必须禁止启动各自的功能。此时，禁止条件显示在报警器的面板中，在线更换处理器的模块无需中断流程或将系统复位。此系统应当可拆除受损的模块，并可以在不影响操作系统的情况下安装或更换模块，来自火气系统并可以激活紧急停止序列的信号要通过电压为24Vdc的硬接线进行点对点的相接，来自火气系统的信号必须是通过断电进行激活的类型。
[0022]接下来将指出组成ESD系统并且与其操作有关的设备、部件和配件的主要技术要求:
[0023]控制系统的模块如下:
[0024]1、处理器:处理器的类型必须是模块化、可插入的，与安全仪表等级(SIL)安全性能相关的关键应用符合“SIL分析”的规定。处理器将能够对输入和输出线路进行测试和诊断，还包括处理器的逻辑性能。若检测出异常，处理装置须确保故障安全，当某些元件发生故障时，处理器会继续运行，而不会中止其安全性能，也不会对系统的完整性造成损坏。通过LED指示灯可以指示出正常-故障状态，是可以用在要求高度可用性和可靠性的关键应用中使用的处理器，处理器的电子是分离的，用以隔离故障传播并避免常见的故障点，模块的变化、故障模块的更换、维修和配置应在线完成，使流程中操作不会中止或不会处于未保护状态，作为系统一部分的替代模块的识别和配置应自动进行。备用模块的安装应受到完全地监控和测试，处理器必须可以将编译的应用程序和它的源代码储存到对应的内存中，以便根据需要从控制器中进行修复，控制器将通过网络控制和显示面板相连，因此，必须有一个可以用来连接此面板的通信端口。
[0025]2、I/O模块:输入和输出模块可以被立即热移除或热插入，而不会对模块造成任何损坏的风险，也不会影响到系统和实地的布线，各模块连接的端子块都须是可拆卸的端子块，任何输入或输出模块的故障或替换都不应影响到其他组件的运作或造成系统故障，输入或输出模块必须有两个独立的电源线路作为显示其各自状态的最低要求。
[0026]I)离散输入模块:输入电压为24VDC，有低压、高压、过流和短路的保护电路，模块至少须有两道独立的电路并显示相关的报警状态，每一个数字输入和输入模块都应有附带熔断指示的独立保险丝，每一个模块的数字输入点在使用之前都要自动进行性能测试。每一个数字输入点都要在固定的时间间隔内进行自动测试，不能超过系统的安全期限。
[0027]2)离散输出模块:输出电压为24VDC，有低压、高压、过流和短路的保护电路，模块至少须有两道独立的电路并显示相关的报警状态，离散输出模块可处理以下设备的输出信号:电磁阀、警报器、继电器。不管是通过单独连接每个输出点还是利用模块的集成式设计，每一个输出电路都有一个串联的诊断“开关”。电压反馈环路能自动验证指令状态和实地的指令状态是否等同；为了每个样品的合理运作，每个输出点须自动测试。每个数字输入点要用电流限制电路加以保护，并在手动干预关闭之后恢复正常操作。
[0028]3)模拟输入模块:输入信号额定为4 - 20mA，两个输入信号之间评估一致的双通道，通过安全设备网远程通信监控数据状态。
[0029]4)模拟输出模块连接在PLC处理器的回路总线上，输出模块的输出控制逻缉可以根据工程情况编程完成。提供一个开关量信号，使被控设备动作。
[0030]3、显示面板:显示面板用于显示安全警报，这是面板视图类型的配置，它可以通过控制网或类似网络与ESD的驱动器进行连接。在控制室，ESD显示面板显示了实地变送器传输来的平均值和设定预报警与报警的能力数值，ESD任何部件的故障都由其本身系统记录下来并在报警器屏幕上显示，至少设置有一个系统故障通用警报。
【权利要求】
1.一种基于石化集-储站的紧急关断系统，其特征在于:所述紧急关断系统包括容错性的PLC处理器模块，和其通过现场总线方式连接的输入、输出模块，及信号连接的显示面板；所述输入、输出模块为离散输入、输出模块和离散模拟输入、输出模块；该离散输入模块和PLC处理器模块信号连接，离散输出模块和设在不同现场的电动阀信号连接，离散模拟输入模块和设在不同现场的燃料储罐的液位变送器、温度传感器、火灾自动检测器，分配燃料线路上的压力传感器中的一种或几种信号连接，而离散模拟输出模块和设在不同现场的紧急关断阀、声光报警器、控制阀信号连接。
2.根据权利要求1所述的的紧急关断系统，其特征在于:所述输入、输出模块连接的端子块都是可拆卸的端子块。
【文档编号】G05B19/418GK203595932SQ201320684602
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】朱世飞, 钟文, 付晓颖, 张新宇, 张利国 申请人:甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司