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石油化工氮封系統(tǒng)儀表設計本文闡述了天津石化公司化工部油品裝置中的罐區(qū)增加氮封系統(tǒng)的創(chuàng)新，同時利用霍尼韋爾公司EPKS分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)了過程參數(shù)的集中采集、遠程監(jiān)視和實時控制。重點論述了系統(tǒng)的組成和控制方案，對更新改造的問題進行了分析和攻關。
石油化工氮封系統(tǒng)儀表設計關鍵詞：EPKS分散控制系統(tǒng);氮封閥; 控制器; 防浪涌保護器
0 石油化工氮封系統(tǒng)儀表設計 引言
油品在儲運過程中，不可避免的存在油品損耗，同時儲罐呼出的油氣對環(huán)境和人身的傷害依然嚴重。特別是對油品容易氧化，需要保證油品品質(zhì)的儲罐，以上措施效果不佳。采用氮氣充填于固定頂油罐的油氣空間謂之氮封。因氮氣的密度小于油氣而浮于油氣之上故而形成氮封。 2013年6月化工部對11臺油品儲罐進行儀表技術改造，將氮氣密封技術應用在儲罐上。本次改造為“中石化股份天津分公司化工部油品裝置11臺儲罐增加氮封系統(tǒng)項目，將未實現(xiàn)氮封的油品儲罐完成氮封改造。所有甲醇罐頂放空連通，在排放總管上設氮封。你要是心疼氮氣用量就將自立式氮氣發(fā)改為壓力分程控制閥，一路控制排放，一路控制氮氣補入。這樣多花不了幾個錢。你也可以按照相同的方法去考慮別的儲罐氮封設置。一個參考建議，我們儲存的是TCE；在氮封管線與儲槽之間加個冷凝器，這樣就可以回收物料。然后進氣和出氣都用調(diào)節(jié)閥采用分程控制，防空管線增加阻火器。
一個參考建議，我們儲存的是TCE；在氮封管線與儲槽之間加個冷凝器，這樣就可以回收物料。然后進氣和出氣都用調(diào)節(jié)閥采用分程控制，防空管線增加阻火器。
該工程包括現(xiàn)場儀表更新更換施工及南北罐區(qū)控制系統(tǒng)擴容改造組態(tài)調(diào)試。將現(xiàn)場6臺光纖液位計以及相關光纜和控制室內(nèi)相關的二次表盤柜進行拆除，現(xiàn)場更新為雷達液位計。新增11臺壓力變送器于儲罐頂部，安裝于防護箱內(nèi)，變送器的遠傳顯示表頭安裝于罐下利于觀測的合適位置。11臺儲罐各增加氮封閥一臺，根據(jù)罐內(nèi)壓力變化控制氮封閥門的開度。所有現(xiàn)場儀表信號送入油品控制室內(nèi)現(xiàn)有DCS控制系統(tǒng)，由于現(xiàn)有DCS系統(tǒng)容量已滿，需要擴容。北罐區(qū)控制室內(nèi)新增EPKS C300機柜（C300系統(tǒng)）及操作站1套，替代原北罐區(qū)二次表機柜，并且在油品控制室內(nèi)新增一對交換機，通過光纜實現(xiàn)與北罐區(qū)新增C300控制系統(tǒng)的連接。南罐區(qū)在原有C200控制系統(tǒng)的基礎上新增一塊AI卡即可，站臺可利用現(xiàn)有備用點。
1 工藝流程簡介
氮氣密封技術就是用氮氣補充罐內(nèi)氣體空間。由于氮氣比油氣輕，所以氮氣浮在油氣上面。當油罐進行大、小呼吸排氣時，呼出罐外的是氮氣而不是油蒸氣。當罐內(nèi)壓力降低時，氮氣則自動補充進罐，減少油品的蒸發(fā)損耗，避免油品接觸氧化。如圖1所示。
2 儀表控制方案
氮封閥屬自立式調(diào)節(jié)閥，這樣就做到既隔絕空氣，又保證儲罐不變形的目的。如圖2所示。
此次罐區(qū)氮封系統(tǒng)改造主要是為了消除安全隱患其中zui重要的就是增加了罐頂壓力遠傳到DCS上及就地顯示。這樣設計不僅在巡檢過程中隨時觀察氮封投用的情況，同時可以在控制室監(jiān)測氮封情況，并了解歷史趨勢及氮封投用記錄等情況。
這樣設計的目的主要出于安全及環(huán)保角度考慮。通過實時監(jiān)測壓力，有效降低空氣進入油罐內(nèi)和油氣排出油罐外的可能性。同時，在氮封閥損壞、定時檢修時，通過實時監(jiān)測油罐壓力變化，有效防止環(huán)境污染和火災爆炸事故的發(fā)生。
將原有光纖液位計改為德國SIEMENS公司的LR250非接觸式雷達液位計，精度等級可達到±3mm，實現(xiàn)更高精度的計量要求。
控制系統(tǒng)方面將罐區(qū)北罐原有二次儀表改造為Honeywell EPKS分散控制系統(tǒng)，利用人機界面和控制運算功能以及數(shù)據(jù)通訊技術，將各油罐狀態(tài)及氮封投用情況在控制室里進行連續(xù)監(jiān)測、控制、操作和處理。
項目目標是將新增儀表zui終接入現(xiàn)有化工部油品DCS系統(tǒng)，南罐區(qū)和站臺可以利用原系統(tǒng)進行擴容，從而節(jié)約投資。新改造的北罐區(qū)控制系統(tǒng)采用霍尼韋爾公司EPKS C300控制器對現(xiàn)場儀表進行狀態(tài)監(jiān)控，如圖3所示的新增C300控制器。
實現(xiàn)儀表參數(shù)進行自動控制和自動調(diào)節(jié)，同時完成硬件、軟件及與油品控制室原DCS系統(tǒng)的通訊組態(tài)調(diào)試。如圖4所示。在網(wǎng)絡搭建及組態(tài)調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案：1）北罐新增控制系統(tǒng)與油品DCS網(wǎng)絡搭建。在原有控制系統(tǒng)的基礎上，應用原有光纖，實現(xiàn)EPKS C300與原有DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡搭建，如圖5所示。
其中，兩個控制室之間的交換機通過光纖和光電轉換器連接。首先，對光纖進行調(diào)試，利用光纖測試筆，確認利舊光纖的完好性。光纖利舊，不僅大大節(jié)約了成本，同時在光纖采購、光纖敷設等方面都縮短了工期，使項目的調(diào)試工作可以順利進行。
2）項目組態(tài)在裝置未*停車狀態(tài)下完成。根據(jù)裝置特點，油罐區(qū)不能*停車來配合項目的實施，這就大大加大了控制系統(tǒng)組態(tài)的工作量及難度。改造前將部分回路接線挪至舊的C200系統(tǒng)機柜，隨之儀表工程師將在C200系統(tǒng)里為這些回路進行建點組態(tài)，使它們能夠正常顯示，新機柜上電后，再將回路接線挪回至新機柜，這樣控制系統(tǒng)的組態(tài)不僅配合著工藝生產(chǎn)的要求，同時每個點都必須組態(tài)調(diào)試兩遍。
3）解決模擬信號DCS上沒有顯示的問題。網(wǎng)絡搭接、系統(tǒng)組態(tài)完成后，模擬信號在DCS上沒有顯示，通過分段排查，現(xiàn)場儀表進入控制室AI卡之前的信號正常，通過AIDCS服務器和操作站產(chǎn)生影響，因此需要對防病毒軟件進行個性化配置，避免病毒掃描機制對系統(tǒng)的服務器和操作站的常規(guī)服務產(chǎn)生干擾；廠家都會對各種通用的病毒軟件進行過系統(tǒng)測試，所提供的解決方案更加成熟可靠。
2）病毒防護軟件安裝后需定期更新病毒屬性庫，有些屬性庫查殺病毒時會誤刪機器內(nèi)的有用文件，廠家提供的方案和病毒庫文件均已在系統(tǒng)中經(jīng)過運行驗證，在各自的系統(tǒng)中使用被證明是安全的，如HONEYWELL公司認證的防護軟件為Mcafee或Norton的軟件產(chǎn)品，EMERSON公司認證的病毒防護軟件為SYMANTEC的產(chǎn)品。
3 安全防護的管理手段
上述技術措施能夠比較有效地阻斷計算機病毒由上層管理網(wǎng)絡向控制系統(tǒng)的傳播和非法用戶的侵入，而發(fā)生在系統(tǒng)維護和管理過程中的病毒風險和危害則必須通過采取嚴格的管理手段來規(guī)避[4]。
1）封堵計算機USB口。事實證明大量的病毒是通過使用U盤進行傳播的，要切斷此種類型的病毒傳播必須將DCS、PLC操作站對USB口進行封堵，主機鍵盤和鼠標改用PS/2接口形式，維護期間拷貝文件采用光盤刻錄的方式。
2）對于系統(tǒng)主機進行Ghost備份，并將Ghost文件分別放在本機、相鄰主機和活動硬盤中，一旦發(fā)現(xiàn)病毒即可切斷網(wǎng)絡連接快速進行系統(tǒng)恢復。
3）應定期對系統(tǒng)組態(tài)數(shù)據(jù)庫、流程圖源文件和其它工程組態(tài)文件進行分層次備份，對于大容量的系統(tǒng)備份建議使用新的、活動硬盤，并規(guī)定只能用于控制系統(tǒng)備份，嚴禁與辦公電腦交叉使用。
4）對采用非標準以太網(wǎng)結構的控制系統(tǒng)建議不要將各操作站和服務器進行聯(lián)網(wǎng)，防止計算機病毒通過以太網(wǎng)進行傳播，如HONEYWELL的TPS系統(tǒng)。
5）斷開不必要的系統(tǒng)連接，如OPC、ModBusTCP等連接，盡量減少控制系統(tǒng)與其他網(wǎng)絡的。
6）嚴格系統(tǒng)的密碼管理，并定期對系統(tǒng)密碼進行修改。
7）對于已經(jīng)部署的病毒防護軟件應定期對病毒屬性庫進行更新升級，以保證病毒軟件的實際有效性，更新的周期和屬性庫的選擇應參照系統(tǒng)廠家所提供的成熟方案進行。
4 結束語
控制系統(tǒng)的安全防護是當前石化企業(yè)儀表管理技術人員無法回避的課題，隨著企業(yè)逐漸采取扁平化管理方式，系統(tǒng)互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換情況越來越多，病毒傳播和非法侵入已成為控制系統(tǒng)安全運行的巨大威脅。本文針對上述課題從技術和管理兩個方面簡要闡述了企業(yè)所能采取的基本措施和安全防護原則，石化企業(yè)可根據(jù)各自系統(tǒng)特點和防護原則設計安全防護策略。
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