改善SIS系统中阀门的可操作性

（新疆天业集团天智辰业化工有限公司，石河子市，832000） 李 津

SIS即安全仪表系统(Safety instrumented systems)，简称SIS，又称为安全联锁系统（Safety interlocking System）。主要为工厂控制系统中报警和联锁部分，对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制，是一种自动安全保护系统,它是保证正常生产和人身、设备安全的必不可少的措施,它已发展成为工业自动化的重要组成部分。安全仪表系统包括传感器、逻辑运算器和最终执行元件，即检测单元、控制单元和执行单元。SIS系统可以监测生产过程中出现的或者潜伏的危险，发出告警信息或直接执行预定程序，立即进入操作，防止事故的发生、降低事故带来的危害及其影响。

草酸二甲酯合成反应器是一种列管式的反应器，列管内装填催化剂，催化剂是贵金属钯，一氧化碳和亚硝酸甲酯在列管内反应，生成草酸二甲酯和一氧化氮，壳程中是一定温度的水，通过热水泵强制循环对反应器降温，带走反应热，维持稳定的反应温度，草酸二甲酯合成反应器是一种连续操作的反应器，需要连续加入原料，连续排出反应产物。当操作达到定态时，反应器内任何位置上物料的组成、温度等状态参数不随时间而变化。

草酸二甲酯合成反应器是化工生产中重要的生产设备之一，因此，设置了很多的监测控制点，当工艺参数发生异常的时候，比如超温、超压、循环气流量低、反应物浓度超标或者不足断料的时候，为了确保生产安全，设置了很多联锁，其中最重要的联锁之一就是反应器联锁，项目投产以来，每次正常停车时由于无联锁条件触发联锁，无法操作旁路阀门，每次开阀都需要断开保险端子，若操作失误则会误动作其它阀门，严重时可能导致停车，经技改，巧改联锁程序即可在保证生产安全的前提下，提高反应器旁路阀门的可操作性。

1 存在问题及解决方案

1.1 联锁描述

如图1所示，与反应器相关的阀门有5个：①阀为旁路切断阀，工艺参数异常时打开此阀，②阀为进口切断阀，工艺参数异常时关闭此阀，③阀为出口切断阀，工艺参数异常时关闭此阀，④阀为充氮切断阀，工艺参数异常时打开此阀，给反应器充氮气，保护催化剂，带走反应残留物，防止积炭反应，⑤阀为故障排气切断阀，工艺参数异常时打开此阀。正常情况下①阀关闭，②阀③阀打开，④阀⑤阀关闭。

反应器联锁的条件有反应器热点温度高、反应器出口温度高、反应器进口压力高、压缩机流量低、反应物浓度高等。上述任意一个联锁条件均会触发联锁，联锁触发后，需要执行切除反应器并吹扫反应器的联锁动作，联锁执行动作依次为：打开旁路切断阀①阀，①阀开反馈到位后关闭进口切断阀②阀，②阀关反馈到位后关闭出口切断阀③阀，③阀关反馈到位后打开故障排气切断阀⑤阀，⑤阀开反馈到位后打开充氮切断阀④阀，④阀打开60S，吹扫完毕后，关闭⑤阀，以上阀门动作过程中，下一个阀门的动作都是以上一个阀门的反馈到位作为条件，其中只有①阀的打开是需要联锁条件触发的，并且只要①阀动作，其它的阀门就会相应动作。

因为此联锁是SIS联锁，正常停车时必须先打开①阀，其它阀门才能相应动作，而SIS上却无法操作此阀门，开车初期我们均采用的是断开保险端子的方法，使得旁路阀门电磁阀失电，打开旁路阀门，但是容易操作失误，开错或者关错其它阀门从而导致停车。

图1 反应器相关阀门

1.2 技改目的

因压缩机是大型设备，启停都很麻烦，也需要时间，因此在不停止压缩机的前提下，正常停车时为防止压缩机憋压，必须先打开旁路阀门，需要打开旁路阀门时我们采取的是到机柜间断开○1阀电磁阀的保险端子，这个办法不仅耽误时间，而且因为端子数量较多，很容易操作失误，误打开或者误关其它阀门，严重时可能会导致误停车，为企业带来经济损失以及安全隐患。

SIS系统是故障安全型联锁系统，故障安全型系统，是指系统本身或者相关附件在发生故障时可以使被控设备回到安全状态。以继电器为例，一般的情况下，我们是要使继电器带电的，这样，一旦控制系统或继电器发生故障，继电器的弹簧会在失电时复位继电器，以保持输出安全有效。如果平常继电器不带电，那么在故障时带电动作的可靠性就不能得到保证，所以在发生故障时就不安全了，如果此时继电器故障，是不会触发联锁的。SIS中的仪表均应是故障安全型，联锁状态就应当是安全状态，旁路阀○1阀的联锁状态是打开，因此可以认为开阀是安全的。

因此，可在保证安全的前提条件下，手动控制此阀的打开，基于安全考虑，开阀的实现方式要么是联锁触发要么是手动打开，两种方式的优先级别是相同的。而关阀的实现必须是联锁优先于手动，即在工艺参数均正常无联锁触发的情况下，手动操作才有效。

1.3 解决方案

方案一：用改变接线的方式，在DCS或者SIS上增加一个数字量输出DO点，将控制此测点的继电器触点串接在SIS上控制①阀的继电器线圈上，从而实现联锁或者在上位机上手动开阀均可实现打开①阀，区别在于操作面板是在DCS还是SIS上，放在DCS上安全系数低，因此只能考虑将操作面板放在SIS上，SIS上要改变接线，并且需要增加测点。

方案二：通过修改程序的方式实现，程序修改后如图2所示。

图2 程序修改后接线连接方式

如上图所示，实际上或门和1#与门组合起来实现的就是触发器的功能，当联锁触发，并且工艺参数异常时，1#与门输出为0，此时，手动操作按钮无效，无论手动按钮是置1还是置0，①阀的电磁阀始终处于失电状态，即安全状态：打开。

当联锁触发后，工艺参数恢复正常时，必须手动复位后，1#与门才能输出为1，此时手动操作按钮有效，置1则电磁阀得电，①阀关闭，置0则电磁阀失电，①阀打开。

当工艺条件正常，联锁未被触发，即1#与门输出为1时，手动操作按钮有效，置1则电磁阀得电，①阀关闭，置0则电磁阀失电，①阀打开。

其中，中间变量不需要占用卡件通道，只是一个自定义的软点。

方案一和方案二均能够实现我们所需要的功能，但是方案一需要增加测点并且需要更改接线，而方案二不仅不用改变接线，而且不用在SIS上增加测点，减少了资源的占用，再者，考虑到改变接线的方法会造成故障点的增加，比如接线松动等情况都可能造成误动作，从而导致停车，为企业带来不必要的损失，因此最后决定采用方案二。

2 总结

在实际的工程运用中，安全始终是企业放在第一位的，尤其在化工企业中，SIS系统被广泛的运用，并且已经成为必不可少的安全措施，DCS系统的主要功能在于控制，SIS系统的主要功能在于保障安全，SIS联锁是必须投用的，但是有时候因为运用不得当，可能会带来很多操作上的不便，有时可能会导致误停车，为企业带来经济损失，严重时可能反而会带来其它的安全隐患，因此在SIS联锁的运用过程中，需要深思熟虑，切不可只图实现目的，应当全面考虑，谨慎更改接线以及修改程序，经实践检验，技改后一年以来，针对反应器旁路阀门的技改已获得广泛的认可，并且没再出现误操作的情况。