HoneywellSM系统在制氢装置的应用及故障处理

周永祥

摘 要：通过对仪表安全系统，包括硬件及软件的现状和发展情况的调研，在对制氢装置联锁保护要求做详细分析的基础上，提出应用Honeywell SM系统完成制氢装置仪表安全系统实施方案，并系统地论述了其主要硬件结构、软件功能，并简述一起生产过程中出现的故障及排除过程。

关键词：安全系统；联锁；故障处理

1 概述

安全仪表系统，Safety instrumentation System，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，是工厂企业自动控制中的重要组成部分。 SIS是由传感器（如各类开关、变送器等）、逻辑控制器、以及最终元件（如电磁阀、电动门等）的组合组成。安全仪表系统（SIS）独立于DCS系统和其它子系统单独设置，采用故障安全型设计，确保装置的安全性和可靠性。

安全型控制器的厂家包括 Triconex、HIMA、ICS、Honeywell等。

2 工艺简介

制氢装置包括原料气压缩、脱硫、转换、中温变换四个部分。主要生产过程为：来自重整氢提浓装置的解吸气经压缩机升压后，与装置外来的天然气混合进原料气分液罐，预热至后进入加氢反应器，在催化剂的作用下发生氢解反应，然后再进入脱硫反应器，进行脱硫反应，精制的气体进入转化部分。

精制后原料气与过热中压蒸汽按一定水碳比混合，经转化炉对流段预热至550℃，再由上集合管进转化炉辐射段。在转化炉管内催化剂的作用下，原料气与蒸汽发生复杂的转化反应。高温转化气（870℃）经转化气蒸汽发生器后温度降至340℃，进入中温变换部分。

转化气进入中温变换反应器，在催化剂的作用下发生变换反应，中变气经各预热过程回收大部分的余热后，再经冷却降温至40℃，并经分水后进入变压吸附（PSA）单元。经PSA部分吸附塔的吸附及过滤，中变气变换为合格的产品氢。

3 系统介绍

Honeywell公司SIS系统Safety Manager（简称“SM”）在设计上具有多种配置方式，SM能保证在装置出现任何异常情况时，控制在一个安全的状态。在过程安全时间内，SM系统可以完成诊断整个系统，并执行两次以上应用程序。

安全控制器和常规的PLC有相似之处，都是完成逻辑和数学的运算，都有输入输出卡件，对输入信号扫描并按照特定的控制逻辑驱动现场最终控制元件，也有数字通讯端口。但常规的PLC从设计上并不具备故障容错和故障安全的性能，这就是最基本的区别。

安全的准则是：在操作运行的任何时间周期内，单一故障的存在不能影响安全。SM通过诊断功能实时的监控输出电路的状态（Status），并将其反馈给处理器。

为了保证装置的安全生产，中海石油宁波大榭石化有限公司6×104吨/年制氢装置设置有1套与装置安全等级相适应的独立的安全仪表系统（SIS）。即采用Honeywell Safety Management，其操作界面置于中心控制室，控制机柜放置在现场机柜间。两者通过冗余光纤进行通讯和连接。SIS控制站在机柜间与装置DCS控制站进行通讯。

4 事件经过

2016年7月4日制氢装置SIS系统收到PSA停车来信号（位号0213-YLL-PSA值由ON翻转为OFF），触发联锁：中变气去PSA切断阀0213-USV-10802A/B阀门关闭；中变气放空阀0213-USV-10803A/B阀门打开；转化炉解析气切断阀0213-USV-10902A/B阀门关闭。PSA单元停车。

仪表专业人员迅速反应，在确认PSA停车来信号为触发联锁原因且PSA单元实际未触发停车信号后，14：13：03在SIS系统内部强制PSA停车来信号（0213-YLL-PSA值由OFF翻转为ON），运行八部操作人员迅速恢复调整生产。

5 原因分析及事件处理

仪表专业人员组织维保及DCS、PSA厂家技术人员对PSA内部逻輯、DCS历史趋势等数据，发现PSA停机信号（位号YSS_PSA_TCLS在PSA单元由自动改为手动时触发）并未在联锁发生时发出触发信号。

进一步检查发现，PSA停机信号线缆到SIS系统线缆存在缺陷，在SIS机柜与DCS机柜约3米的信号线缆上存在两个中间接头，且接线方式不符合规范要求。在事件发生时，有第三方施工人员正在SIS机柜旁进行接线施工。施工过程中触碰信号电缆触发信号松动虚接断路，引起联锁动作。

6 结束语

Honeywell Safety Manager在本公司制氢装置的应用经过试生产阶段的考验，系统设计合理、运行稳定，能够满足制氢装置安全运行的要求。对设备管理及维护要求技术人员熟悉工艺过程、系统运行情况，在系统出现问题时能快速排除故障，为装置安全平稳运行提供支持。

参考文献

[1]金斌.安全仪表系统在芳烃联合装置联锁系统改造中的应用[J].石油化工自动化，2014，50（6）.