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石油化工氮封系統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增加氮封系統的創新，同時利用霍尼韋爾公司EPKS分散控制系統實現了過程參數的集中采集、遠程監視和實時控制。重點論述了系統的組成和控制方案，對更新改造的問題進行了分析和攻關。

       石油化工氮封系統儀表設計關鍵詞：EPKS分散控制系統;氮封閥; 控制器; 防浪涌保護器

       0 石油化工氮封系統儀表設計   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項目，將未實現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節閥采用分程控制，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節閥采用分程控制，防空管線增加阻火器。

       該工程包括現場儀表更新更換施工及南北罐區控制系統擴容改造組態調試。將現場6臺光纖液位計以及相關光纜和控制室內相關的二次表盤柜進行拆除，現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，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，根據罐內壓力變化控制氮封閥門的開度。所有現場儀表信號送入油品控制室內現有DCS控制系統，由于現有DCS系統容量已滿，需要擴容。北罐區控制室內新增EPKS C300機柜（C300系統）及操作站1套，替代原北罐區二次表機柜，并且在油品控制室內新增一對交換機，通過光纜實現與北罐區新增C300控制系統的連接。南罐區在原有C200控制系統的基礎上新增一塊AI卡即可，站臺可利用現有備用點。

       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。當罐內壓力降低時，氮氣則自動補充進罐，減少油品的蒸發損耗，避免油品接觸氧化。如圖1所示。

      2  儀表控制方案

       氮封閥屬自立式調節閥，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。

       此次罐區氮封系統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保角度考慮。通過實時監測壓力，有效降低空氣進入油罐內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，通過實時監測油罐壓力變化，有效防止環境污染和火災爆炸事故的發生。

       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，實現更高精度的計量要求。

       控制系統方面將罐區北罐原有二次儀表改造為Honeywell EPKS分散控制系統，利用人機界面和控制運算功能以及數據通訊技術，將各油罐狀態及氮封投用情況在控制室里進行連續監測、控制、操作和處理。

       項目目標是將新增儀表zui終接入現有化工部油品DCS系統，南罐區和站臺可以利用原系統進行擴容，從而節約投資。新改造的北罐區控制系統采用霍尼韋爾公司EPKS C300控制器對現場儀表進行狀態監控，如圖3所示的新增C300控制器。

       實現儀表參數進行自動控制和自動調節，同時完成硬件、軟件及與油品控制室原DCS系統的通訊組態調試。如圖4所示。在網絡搭建及組態調試過程中遇到的問題及解決方案：1）北罐新增控制系統與油品DCS網絡搭建。在原有控制系統的基礎上，應用原有光纖，實現EPKS C300與原有DCS系統的網絡搭建，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，使項目的調試工作可以順利進行。

       2）項目組態在裝置未*停車狀態下完成。根據裝置特點，油罐區不能*停車來配合項目的實施，這就大大加大了控制系統組態的工作量及難度。改造前將部分回路接線挪至舊的C200系統機柜，隨之儀表工程師將在C200系統里為這些回路進行建點組態，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，這樣控制系統的組態不僅配合著工藝生產的要求，同時每個點都必須組態調試兩遍。

       3）解決模擬信號DCS上沒有顯示的問題。網絡搭接、系統組態完成后，模擬信號在DCS上沒有顯示，通過分段排查，現場儀表進入控制室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的服務器和操作站的常規服務產生干擾；廠家都會對各種通用的病毒軟件進行過系統測試，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的有用文件，廠家提供的方案和病毒庫文件均已在系統中經過運行驗證，在各自的系統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的軟件產品，EMERSON公司認證的病毒防護軟件為SYMANTEC的產品。

       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絡向控制系統的傳播和非法用戶的侵入，而發生在系統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，一旦發現病毒即可切斷網絡連接快速進行系統恢復。

       3）應定期對系統組態數據庫、流程圖源文件和其它工程組態文件進行分層次備份，對于大容量的系統備份建議使用新的、活動硬盤，并規定只能用于控制系統備份，嚴禁與辦公電腦交叉使用。

  4）對采用非標準以太網結構的控制系統建議不要將各操作站和服務器進行聯網，防止計算機病毒通過以太網進行傳播，如HONEYWELL的TPS系統。

       5）斷開不必要的系統連接，如OPC、ModBusTCP等連接，盡量減少控制系統與其他網絡的。

       6）嚴格系統的密碼管理，并定期對系統密碼進行修改。

       7）對于已經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廠家所提供的成熟方案進行。

       4 結束語

       控制系統的安全防護是當前石化企業儀表管理技術人員無法回避的課題，隨著企業逐漸采取扁平化管理方式，系統互聯和數據交換情況越來越多，病毒傳播和非法侵入已成為控制系統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所能采取的基本措施和安全防護原則，石化企業可根據各自系統特點和防護原則設計安全防護策略。