浅谈SIS系统维护及操作旁路的设计

浅谈SIS系统维护及操作旁路的设计

王永刚

内蒙古通威高纯晶硅有限公司

摘要：当前，伴随我国科学技术的不断发展，自动化技术的发展在社会经济发展的各个领域当中，都有着非常广泛的应用。高晶硅产业作为我国社会经济的重要支撑点，对其进行技术方面的革新显得尤为重要，SIS安全仪表系统在高晶硅厂中的有效运用，对保证高晶硅厂日常安全稳定的发展起到了重要保障，本文就针对高晶硅厂SIS系统维护及操作旁路的设计和优化进行分析，希望对我国高晶硅产业的发展起到借鉴。

        关键词：高晶硅；SIS系统；维护；操作旁路；设计应用

引言

国家在快速的发展，社会在不断的进步，在旁路状态下，安全仪表系统（ＳＩＳ）的安全仪表功能（ＳＩＦ）及其安全完整性等级（ＳＩＬ）都受到限制，旁路的设计和操作管理成为ＳＩＳ中的关注焦点。

1、SIS安全仪表系统

        SIS是安全仪表系统，根据美国仪表协会（ISA）对安全系统控制系统的定义而得名，也称紧急停车系统（ESD）、安全联锁系统（SIS）或仪表保护系统（IPS）。安全仪表系统是指能实现一个或多个安全功能的系统，用于监视生产装置或独立单元的操作，如果生产过程超出安全操作范围，可以使其进入安全状态，确保装置或独立单元具有一定的安全度。安全系统不同于批量控制、顺序控制及过程控制的工艺联锁，当过程变量（温度、压力、流量、液位等）超限、机械设备故障、系统本身故障或能源中断时，安全仪表系统自动（必要时可手动）地完成预先设定的动作，使操作人员、工艺装置处于安全状态[1]。

2、仪表维护旁路开关的功能及设置原则

        维护旁路开关主要是为ＳＩＳ的变送器以及检测开关等现场仪表设备在线检修而设置的。在维护旁路开关投用期间，操作人员应有其他措施始终保持对工艺过程状态的检测和指示。当传感器被旁路时，操作人员也应有其他手段和措施触发该传感器对应的最终执行元件。操作旁路开关的投用应有明确的操作程序，并纳入到功能安全评估和现场功能安全审计的范围之内。维护旁路开关应设置在输入信号通道上；维护旁路开关的动作应设置报警和记录。对于“ＭｏｏＮ”表决机制的变送器信号，维护旁路开关逻辑设计要考虑降级模式对安全性和可用性的影响[2]。

3、仪表维护旁路开关的功能及设置原则

        维护旁路开关设置的主要目的是对SIS的变送器以及检测开关进行在线检修，在使用维修旁路开关的时候，在对整个工程状态指示和检测方面，相关人员需要采用必要的措施。如果旁路的是传感器，对该传感器所对应的执行元件的触发方面，也需要制定相关且必要的措施。旁路开关的操作和投用应该在明确的操作程序指导下完成，并对其功能安全性进行有效评估。通常情况下，维护旁路开关有3种设置方式，分别为：①软件开关设置在SIS的操作员站；②软件开关设置在本过程控制系统的操作员站；③硬件开关设置在助操作台。

4、仪表维护及操作旁路的设计应用

        4.1 加氢进料泵出口流量低低联锁

        据相关研究表明，SIS的3套流量变送器采用“2oo3”联锁形式，将采用软切除开关BYPASS形式的软维护旁路开关设置在每路输入信号处，但是软维护旁路开关不可以自动复位。在维护现场线路以及仪表的过程中，将BYPASS形式的软按钮调到“1”处，此时在暂时旁路输入改路信号，“2oo3”表决机制将会出现自动降级的情况，最终降级到“1oo2”或者“2oo2”联锁形式。在开工过程中，直馏航煤流量有最初的值数逐渐向工艺条件的正常指标转变，以联锁逻辑条件为依据，在开工时，加氢进料泵出口流量低低值很容易达到联锁停车条件的值，如果未及时将暂时旁路的信号，则会使相关元件执行最终操作，也就是加氢进料泵停止工作、加氢进料泵紧急阀门快速关闭、加氢进料加热炉停止工作，最终导致各项工作全部暂停。所以，需要将软操作旁路开关设置在加氢进料泵出口流量低低“2oo3”表决机制输出信号通道当中，在开工时，其可以防止因为流量值过低使得锁停车现象的发生。在设系统联锁土时，需要严格遵守安全型原则，其中“1”表示条件正常，“0”表示条件非正常[3]。

        4.2 加氢循环压缩机入口分液罐液位高高联锁

        将3套浮筒液位计设置在入口分液罐位置，使用的联锁形式为“2oo3”，在软维护旁路开关过程中，需要在其周围设置每路输入信号，软维护旁路开关使用的形式为软切除开关BYPASS，在这一过程中，其不具备自动恢复原位的功能。在维护现场线路和仪表的过程中，需要将BYPASS软按钮调整到“1”，然后将该信号输入到暂时旁路中，“2oo3”自动表决机制将会下降成为“1oo2”。以工艺流程为依据，在进行开工时，通常情况下，压缩机入口位置将不会存在液位高高状况，也就是压缩机入口分液罐液位高高脱离了正常的变化范围，初次之外，根据流程可知，混合氢的作用是清除循环压缩机入口分液罐机携带的多余液体，即油，防止因气体中掺杂液体导致压缩机受到损伤现象的发生。因此，在入口分液罐液位处于高高状态时，必须进行联锁操作，无论是否处于开工状况，其目的是保护压缩机。基于此，在设计联锁逻辑图时，不需要对操作旁路开关进行考虑。

        4.3 手动泄压启动联锁

手动泄压启动联锁使用的形式是中性控制室辅助操作台和现场设置应紧急泄压开关，不管紧急泄压操作的执行地点是现场还是辅助操作台，联锁动作都会被触发，鉴于按钮形式为硬按钮，该形式不需要维护以及检测仪表，所以没有设置维护旁路开关的必要，开工及特殊过渡工况下的工艺过程变量变化的情况并不存在于手动泄压联锁中，因此，也没有设置维护旁路开关的必要。

        4.4 安全联锁设计

        在对DCS系统进行分析和设计的工作当中，经常使用到的处理技术为冗余技术，这种技术控制系统设计的安全属性与稳定性，作者对安全性仪表系统也包含在内，在这项设计的工作过程中进行汇总，为了不断的提升控制测量技术的精确性，在该控制系统中分别增添了冗余双电控制系统，以及电力自动控制开关，在系统运行过程中如果储蓄罐中出现了明显的超温状况，其中对液态氨的泄漏问题进行及时性的分析和控制，并且及时的起到备用方案，对出现泄漏的液态氨进行吸收和处理，通过原有的电动切法来改变对冗余配置双电磁控制阀的控制功能。其中在V14105A和V14110的高晶硅储存罐中，对其中的控制系统进行准确的判断，对使用液位测量的控制方式，通常使用的是两种不同类型的系统控制方法，通过对SIS系统当中的储存规定，使用的是翻转式的液位控制以及设定的形式来进行控制，同时通过隔膜液面的精确测量方式，需使输入到其中的信号被SIS系统中的接受模块所接受，同时对SIS系统提出出联锁的液位值，在产生闭关性进料泵之后，再切断空气阀的开关指令，其具体的输出数据方式还是控制在DCS系统控制线路当中。通常情况下，所输出的结果是相对静止的，为了最大限度上保证线路的畅通，在出现线路故障的时候，就需要及时发出断开的命令，及时的将进料泵和进料阀进行切断，并且将V14105A和V14105液态氨传送给液压传输系统，同时将控制SIS系统的阀门进行切断，通过这种方式来实现联锁的双重性防护作用。

5、结束语

        综上所述，在设计旁路开关方案的时候，旁路设计的合理性对提升SIS可用性具有十分重要的意义，维护旁路设置的合理性对维护和检测现场仪表具有十分重要的影响，可以有效防止装置误联锁的情况发生，这种装置误联锁主要是由安全仪表维护造成；操作旁路设置的合理性对联锁合理切除具有深远的意义，对于装置误联锁到的发生具有防控作用，此时装置误联锁是由开工特殊工况造成。由此可见，只有合理配置操作旁路以及仪表维护，才可以为现场带来更多的便利条件。

参考文献：

        [1] 张路杰，翟红明，屠金财.液氨加氢和制氢装置SIS安全仪表系统在众泰煤焦化的应用研究[J].安徽高晶硅，2018（03）：103-104.

        [2] 熊金钢.关于高晶硅厂加氢和制氢装置SIS安全仪表系统的设计和优化分析[J].中国石油和高晶硅标准与质量，2018，38（07）：87-88.

        [3] 刘安琪，王效天，董梅.DCS与SIS在功能安全领域的对比分析[J].石油高晶硅自动化，2017，53（2）：34-37.