故障安全控制系统在抚顺石油化工项目中的应用

[摘要]本文介绍了西门子(Siemens)公司的分布式控制系统PCS7集成F功能在抚顺石油化工工业生产过程中的应用。阐述了SIS系统的构架、原理、硬件配置、软件配置和控制系统完成的主要功能。西门子公司的PCS7具有过程控制系统的所有特性和功能，过程控制简单而安全，方便信息网络和现场总线及仪表的集成，功能设计模块化，系统的扩展性强，是化工工业生产过程中理想的集成运行平台。而SIS系统（F系统）则将工业生产过程中的风险最小化，为工业生产中的各项安全提供了有效的保障。

[关键词]紧急停车系统 安全仪表系统 仪表保护系统 工业以太网 安全矩阵 中央控室 就地／远程控制室 安全通信

一、引言

1．项目简介

本项目所在地抚顺石油二厂地处辽宁省抚顺市，隶属于中国石油天然气总公司抚顺石化公千万吨炼油、百万吨乙烯项目为中国石油特大型炼油化工一体化项目，项目集中原油加工、炼油结构构调整技术改造工程、100万t／年乙烯技术改造工程、热电厂“以大代小”扩能改造工程及配套目、石油一厂新区和化塑厂搬迁工程，是分别立项又相互联系的炼油和化工综合项目。其中炼油部分包括：在中国石油抚顺石化公司石油二厂内新建180万L／年柴油加氢精制装置、200万∥年蜡油加氢裂化装置、6万Nrr13/h制氢、50万∥年烃重组装置、异地改扩建800万L／年常减压蒸馏装置（北蒸馏）、240万L／年延迟焦化、80万∥年汽、煤油加氢精制装置及8000t/年硫磺回收装置，以及配套的原油罐区、原油罐区消防设施、中间原料油罐区、污水处理场、循环水场、空压站、消防泵站及泡沫站、炼油管控中心等公用工程及生产辅助设施。项目框架结构如图1所示。

图1项目框架结构图

目前，炼油项目有常减压、焦化加氢联合装置等工段已经成功开工运行，其他装置正在筹建投运过程中，石油二厂厂区及常减压装置界区外观如图2所示。

2．简要工艺介绍

炼油的过程就是从原油中提炼出各种石油产品的过程，一般需要经过多个物理和化学反应阶段，通常每个炼油过程都相对独立组成一个炼油生产装置。

炼油生产装置按生产目的分为原油分离装置、重油轻质化装置、油品改质及油品精制装置、油品调和装置、气体加工装置、制氢装置、化工产品生产装置以及产品分析检测中心等。

辅助设施包括：供电系统、供水系统、供水蒸气系统、原油和产品储运系统以及三废处理系统等。

炼油生产装置按生产目的可分为以下几类：

原油分离装置：原油加工的第一步是把原油分离为多个馏分油和残渣油，该装置即为常减压装置。

重油轻质化装置：为了提高轻质油收率，需将部分或全部馏分油和渣油转化为轻质油，这一任务主要由裂化反应过程来完成，如催经裂化、加氢裂化、焦化等。

化工产品生产装置：如氢烃分离、含H2S气体制硫、某些聚合物单体的合成等。

 图2厂区及装置外观图

产品分析中心：为了保证产品的出厂质量。

简要工艺生产流程框图如图3所示。

图3炼油工艺流程框图

二、项目及系统结构介绍

本项目全部采用SIEMENSPCS7控制系统，其中DCS系统使用417H全冗余CPU，SIS系统使417FH容错型全冗余CPU，F（容错）和H（冗余）两者相互独立又相辅相成，是西门子SIS系统的优势所在。

炼油项目包括1个CCR（中央控制室）和12个FRR（就地／远程控制室）。

整个系统的结构可以分为3层：

控制器层：通过现场总线层实现对现场仪表的监测和输出控制；

系统网络层：所有现场控制器、服务器、工程师站、操作员单站通过系统网络连接到一起。

终端网络层：所有服务器、客户机操作员站通过终端网络层连接到一起，客户机操作员站通：服务器获得控制器层的数据，并将操作员指令传达到控制器。

使用西门子公司自动化产品控制的设备及受控设备生产的产品。

炼油项目网络结构如图4所示。

图4项目网络结构图

在CCR中有4对冗余服务器，61个DCS客户机操作站，5个SIS客户机操作站，12个工程师站，2个资产管理站，1个OPC服务器，1个中央归档服务器，2个WebServer服务器，1个防病毒服务器，5台打印机。

在CCR中由西门子公司工业级以太网交换机SCALANCEX414-3E构成两级数据传输速率为1Gbit/s环型网络、系统总线与终端总线。在环型网络的某一个节点出现故障时，环形网络会在0.3s内重建通信通道。

在每个FRR中有1个工程师站，1个操作员单站，1个资产管理站，一个OPC服务器，1台打印机。

在FRR中由西门子工业级以太网交换机SCALANCEX414-3E构成一级数据传输速率为1Gbit/s环型网络、现场系统总线。在环型网络的某一个节点出现故障时，环形网络会在0.3s内重建通信通道。