工厂中心控制室整合改造

李志峰 邹春雨 杨发义 李贞强

（中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司烯烃厂）

目前集中控制已成为现代化炼化企业控制方式发展的趋势，通过集中控制，可提升运行管理水平，提高操作效率，也可缓解公司指令层层传达协调效率低、操作人员年龄老化、一线操作人员不足的现状。2017年，辽阳石化分公司设立烯烃厂、尼龙厂控制室整合改造项目，对烯烃厂、尼龙厂区域各装置控制室进行整合，实现集中控制，同时使全厂的重要决策均由此发出。

1 现状和设计原则

辽阳石化分公司烯烃厂现有4套生产装置，包括裂解装置、聚乙烯装置、乙二醇装置和链烷烃装置；1套储运设施为乙二醇EO罐区。尼龙厂现有9套生产装置，包括2套硝酸装置、2套环己烷装置、2套醇酮装置、2套己二酸装置和1套N2O减排装置；1套储运设施为乙二醇罐区。

1.1 控制室及控制系统现状

烯烃厂目前有10个控制室，31套控制系统（含在建项目），各装置的控制系统分别采用DCS、PLC、ESD及 ITCC等系统，其中有 5套DCS、2 套 ESD、9 套 ITCC、2 套 GDS 和 13 套PLC。尼龙厂目前有6个控制室，14套控制系统（含在建项目），其中有7套DCS、3套ITCC、2套GDS和2套PLC。DCS系统涉及的厂家为HONEYWELL、YOKOGAWA 和 艾 默 生 ；PLC、ESD 和ITCC涉及的厂家为通用GE、康吉森、罗克韦尔AB、SIEMENS、美国 CCC及ABB等。

目前，烯烃厂共有操作站、工程师站（不包括筹建的装置）60多台，尼龙厂共有操作站、工程师站接近60台。部分装置采用的常规盘装仪表目前备件已停产，出现故障依靠旧件拼凑维修使用，此控制方式难以适应安全平稳生产的要求，此次将升级改造成DCS控制。

多套HONEYWELL公司DCS系统 （TPS）由于运行时间长、老化严重、故障率高，存在安全生产隐患，此次也进行升级改造，同时对不满足装置安全联锁需要的系统进行SIL改造，对单电源供电的系统进行双UPS改造，对机柜照明和风扇全部采用市电。彻底解决新旧设计标准不一致的问题，满足生产需要。

1.2 中心控制室的设计原则

中心控制室的设计原则为：a.严格执行国家和行业的标准规范和规定；b.优化管理、集中控制，实现全部生产装置在中心控制室的集中操作和监控；

c.中心控制室预留适当空间，满足年产30万吨高性能聚丙烯建设分步实施和企业未来发展需求；

d.在设备选型上，遵循技术先进成熟、性能可靠、选型统一的原则，采用性价比高的设备，尽可能减少工程投资；

e.充分利用现有资源，坚持低投入的原则，充分依托现有装置资源，降低成本和减少物耗；

f.合理利用能源，选用符合国家标准的设备和材料，节能降耗；

g.环境保护、劳动安全及职业卫生等方面符合国家和当地的有关标准和规定。

2 中心控制室方案

计划新建一座全厂中心控制室，将烯烃厂现有的4套生产装置和尼龙厂现有的9套生产装置的控制系统、烯烃厂公用装置控制室PLC系统迁移至中心控制室，并适当考虑对原有系统进行升级或更新改造，将烯烃厂链烷烃装置常规仪表改造为DCS系统，增设现场机柜室，DCS操作站设在中心控制室；生产装置和公用工程设施的光通信系统、调度电话系统、火灾报警系统、扩音对讲系统、电视监控系统及计算机网络系统等迁移至中心控制室；在中心控制室为烯烃厂年产30万吨高性能聚丙烯装置（新建）的控制系统预留安装位置；为新建中心控制室和现场机柜室配套给排水、采暖空调、供配电及电信系统等工程。

按照控制分区可划分为两个部分，一部分为主体中心控制室，建设位置位于辽阳石化研究院中试基地东侧的预留地内，新建中心控制室为抗爆结构，主出口面向东侧中线公路；另一部分为烯烃厂链烷烃装置内控制室改造，拆除部分原有控制室建筑，并在西侧新建链烷烃装置现场机柜室。中心控制室采用两层钢筋混凝土抗爆结构，一层层高为4.8m，二层层高为6.3m，室内外高差1.2m，建筑总高度12.3m。建筑面积3 816m2。一层为操作室、机柜室、UPS室、电信设备室、仪表备件室、配电室、空调间、更衣室、卫生间、工具间；二层为风机房、会议室、调度中心、调度值班室、应急指挥中心、安全保卫中心、交接班室。

3 自动控制

生产装置及公用工程设施采用中心控制室和现场机柜室分离设置方式。控制系统操作站设置在中心控制室，控制站设置在相应的现场机柜室，所有现场仪表信号传输到现场机柜室，再从现场机柜室传到中心控制室。从现场机柜室到中心控制室的信号采用冗余光缆（不同路径）连接。在中心控制室进行全部的控制、监视、报警、联锁及报表等操作［1］。

根据工艺装置的需要，在各现场机柜室设置监视站和工程师站，用于系统调试、开/停车、日常维护和非正常情况下的生产操作。

中心控制室操作室（大厅）建筑面积962m2，按联合装置或生产流程划分成多个操作区域，每个操作区域布置控制系统操作站/监视站等人机界面及辅操台、打印机/架等。操作站/监视站采用双屏液晶显示器。中心控制室机柜室内部布置各种机柜，主要包括网络机柜、远程I/O站机柜、配电柜及其他辅助机柜等。改造后，原有控制室内的操作间将作为外操间使用。

为保证在紧急状况下的用电安全，中心控制室仪表电源取自经双供电回路供电的两组独立的UPS不间断电源系统，UPS后备电池供电时间不少于30min。现场机柜室仪表电源取自经双供电回路供电的一套UPS不间断电源系统，UPS后备电池供电时间不少于30min。UPS输出到配电柜，由配电柜配电到用电设备。对于操作站，中心控制室同一装置的设备应按照冗余要求分别从两组UPS对应的分配电柜取电，DCS系统、ESD系统、PLC系统、压缩机控制系统、可燃气体及有毒有害气体报警系统的操作站采用独立的供电回路。非UPS用仪表、控制柜内照明及风扇等采用市电供电，其电压等级为 220V（AC）±22V（AC），频率为 50Hz±1Hz。

在中心控制室的空调引风口分别设置可燃气体检测器，在现场机柜室的空调引风口分别设置可燃气体、有毒气体检测器，并在现场和中心控制室DCS操作站上显示、声光报警。

在中心控制室、现场机柜室分别设置了工作地接地板和保护地接地板，并采用等电位连接方式接至电气专业的低压配电系统接地网（接地阻值不大于4Ω）。

现场机柜室（即原有控制室）与中心控制室之间采用冗余的多芯单模光缆进行传输。各控制系统分别采用各自的光缆，实现了安全、可靠、分散、易于施工和维护的网络布局，大幅提高了网络的通信能力和抗干扰性能。光缆采用两种不同路径进行敷设［2］。新增电缆选用阻燃电缆，新增光缆采用铠装光缆。为减少外界磁场、电场等对仪表传输信号的干扰，仪表信号电缆采用阻燃屏蔽电缆，采用封闭式敷设形式。

4 信息管理

辽阳石化分公司现有办公自动化（OA）和制造执行系统（MES）两套网络系统，这两套网络之间通过防火墙隔离。OA拓扑为双核心、冗余链路到汇聚层；MES采用单核心星形结构。核心层和汇聚层之间的链路带宽为千兆；汇聚层和接入层之间的链路带宽为百兆。两大网络系统中共有网络设备和客户端约7 000台。

4.1 计算机局域网

新建中心控制室局域网信号引自信息中心机房。综合布线采用开放性结构，能支持语言、数据、图像及监控等系统中信号的要求，系统采用综合型，即采用光缆和六类线混合组网。系统主干线路带宽为1 000Mbit/s，分支线路带宽为100Mbit/s。电话系统的线路纳入综合布线。在中心控制室操作室、工程师室、办公室区域设置计算机和电话信息插座，供网络和电话系统使用；在机柜室、UPS室设置计算机信息插座，供网络系统使用。中心控制室内计算机局域网络与电话系统采用综合布线，网络布线采用六类标准的电缆和设备。

4.2 生产信息系统

辽阳石化炼油与化工运行系统于2008年10月上线运行，共包括工艺技术管理、计量管理、生产绩效管理、生产运行信息平台、化工生产批次管理、设备管理、WPKS工作中心、工厂基础信息管理、实时数据库及其应用、运行管理、物料平衡管理、公用工程、生产统计、生产调度及实验室信息管理等20个子模块。

新建中心控制室信息系统硬件建设主要是MES的扩展实施。在新建中心控制室设5套MES操作站，数据经由16芯单模光缆引至信息中心机房，最终并入公司信息总网。

4.3 信息安全

信息系统根据公安部、工信部、安监总局有关规定设置防火墙和防病毒软件，防火墙和防病毒软件由系统技术商成套设置，保证企业网络安全。

5 防护措施

5.1 建筑安全卫生防护措施

中心控制室、现场机柜室耐火等级、火灾危险性、构件的燃烧性能和耐火极限、防火分区及安全疏散等均满足《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）、《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160—2008）、《石油化工生产建筑设计规范》（SH/T 3017—2013）和《石油化工控制室设计规范》（SH/T 3006—2012）中的相关规定［3］。

中心控制室设置多个直接对外出口，满足防火疏散要求。中心控制室、现场机柜室内设有磷酸铵盐干粉灭火器和二氧化碳干粉灭火器。

5.2 采暖通风安全卫生防护措施

按照 《石油化工控制室设计规范》（SH/T 3006—2012）的要求，对操作室、机柜间等房间的温湿度、空气洁净度进行设计，保证操作环境良好、设备平稳运行。中心控制室通风系统、防排烟系统等与火灾自动报警系统联锁。

5.3 电气电信安全卫生防护措施

中心控制室、现场机柜室各房间满足照度标准，中心控制室、现场机柜室内所有灯具采用EPS电源供电，EPS电源应急时间不少于60min，保证操作环境良好、设备平稳运行。

电缆选用A级阻燃交联聚乙烯绝缘电缆，用于应急照明的电缆采用耐火电缆。中心控制室、现场机柜室内部无机械损伤的场所选用非铠装电缆，户外选用铠装电缆。所有用电设备金属外壳、电缆铠装外皮、电缆保护管、电缆桥架及电缆支架等均做保护接地。

设备布置满足安全防护距离的要求，这样可有效降低工频电场带来的潜在威胁。中心控制室设有火灾自动报警系统，并与房间内通风系统设置联锁。中心控制室设有电视监控系统，可以配合火灾自动报警系统对各重点区域进行火灾监视。

5.4 自控仪表安全卫生防护措施

注重设备选型，选用结构合理、安全可靠、低噪声、低能耗的设备。

中心控制室设火灾自动报警系统，在主要出入口设置手动报警按钮、声光报警器，在机柜室、电信设备室和UPS室架空地板下设缆式感温探测器，在各办公室、操作室、空调机房、走廊设点型感烟探测器，信号的传输采用总线式。

中心控制室火灾报警信号动作时，火灾报警控制器联锁关闭所有电动防火调节阀，并自动切断室内空调与通风设备（排烟风机箱、送风风机箱除外）的配电回路；空调通风设备配电回路、电动防火调节阀和70℃防火调节阀的状态信号均反馈至火灾报警控制器。排烟风机箱、送风风机箱的启动、停止按钮直接连接至多线联动控制盘，可直接手动控制排烟风机、送风风机的启停。当室外新风入口处的可燃、有毒气体探测器动作时，仪表DCS向集中火灾报警控制器输出干接点信号，火灾报警控制器输出24V（DC）有源信号联锁关闭电动气体密闭切断阀，同时联锁关闭新风净化机和吊顶式新风机组；电动气体密闭风阀、新风净化机组和排风机关闭的状态信号均反馈至火灾报警控制器。

火灾自动报警系统与门禁系统、扩音对讲系统联网。当值班人员确认火警后，门禁系统打开控制门禁，扩音对讲系统发出语音或声响提示。

6 结束语

2019年7月大修期间对烯烃厂、尼龙厂各装置控制室进行了整合，对存在安全生产隐患的控制系统进行了全面整改，使上下游协调沟通更方便，有助于控制系统、火灾自动报警系统、扩音对讲系统、电视监视系统、无线通信系统和信息系统的集中监控与管理，实现企业信息的高度集中化管理、信息互通、信息共享，有利于生产管理和各专业间的协调配合，实现管理模式与效果的整体提升，将具备感知、预测、优化及协同等能力，更好地保障装置的安全平稳生产，为企业建设智能化工厂打下坚实基础。