我廠PVC裝置年產(chǎn)量23萬噸，以氯乙烯單體為原料，采用懸浮聚合間歇生產(chǎn)工藝。聚合單元有127 m3大型聚合釜8臺，聚合釜設(shè)計溫度為10 ℃～100 ℃，設(shè)計壓力為1.2 MPa，帶有攪拌器和冷卻水夾套。1998年對PVC裝置控制系統(tǒng)進行了DCS（Distributed Control System）改造，2013年對原DCS進行了升級，并對原來的ESD（Emergency Shutdown Device）進行改造。原ESD系統(tǒng)于1988年隨裝置投入運行，使用年限已25年，繼電器、開關(guān)、傳感器、執(zhí)行部件嚴重老化，可靠性大大降低，并且沒有事件記錄功能，給后面的事故分析增加難度。為了確保生產(chǎn)過程的安全運行，保證生產(chǎn)設(shè)備和人員的安全，ESD系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化生產(chǎn)，在石化行業(yè)體現(xiàn)尤為突出。ESD系統(tǒng)獨立于DCS，其安全級別高于DCS[1]。當生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，不需要經(jīng)過DCS，而由ESD直接發(fā)出聯(lián)鎖保護信號，避免危險擴散。  　　1 系統(tǒng)特點  　　1.1 控制系統(tǒng)簡介  　　橫河公司的ProSafe-RS安全系統(tǒng)符合IEC 60508和IEC 61511這些最新的國際標準的要求，取得了TV SIL3的安全認證。并且是符合IEC61511國際標準并且達到SIL3安全等級的安全儀表系統(tǒng)。其簡單的結(jié)構(gòu)就可實現(xiàn)安全系統(tǒng)的高安全性和高可靠性。橫河公司安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域包括：緊急停車系統(tǒng)（ESD）、過程停車系統(tǒng)（PSD）、消防系統(tǒng)（F&G）、燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）。  　　1.2 系統(tǒng)控制站構(gòu)成  　　整個ESD系統(tǒng)由1套ProSafe-RS組成。共2套冗余的控制器，55塊SDV144―DI卡和29塊SDV541（DO卡），所有的I/O卡件安裝在共2個CPU單元中和11個I/O節(jié)點單元中。信號經(jīng)過中間端子板接入ProSafe-RS系統(tǒng)的I/O卡件上。所有I/O點都按15%的余量備用。整個ProSafe-RS控制系統(tǒng)由1002D全冗余結(jié)構(gòu)組成?？刂普镜腃PU及控制總線為Pair--Spare冗余容錯結(jié)構(gòu)。I/O卡為1：1冗余配置，所有I/O卡件均能在線插拔和更換。  　　1.3 供電  　　系統(tǒng)采用了雙冗余的UPS電源供電，確保了ESD供電的穩(wěn)定性。UPS分別為SCS控制站、繼電器，I/O卡件、現(xiàn)場電磁閥、輔操臺供電。當停電時供電時長大于2 h，保證出現(xiàn)停電事故時，ESD系統(tǒng)的可靠工作。  　　1.4 安全獨立原則  　　獨立的控制回路，獨立于PLC、DCS系統(tǒng)。所以當PLC、DCS系統(tǒng)因掉電、系統(tǒng)故障無法發(fā)出加入指令時，新加的操作臺系統(tǒng)可以繼續(xù)發(fā)出加入指令，保證終止劑能夠順利地加入聚合釜。  　　1.5 順序事件記錄（SOER）  　　SOER事件記錄時間分辨率為1 ms級別。系統(tǒng)的SOER記錄功能可對ESD系統(tǒng)本身的故障或?qū)е侣?lián)鎖停車的各種事件進行記錄，提供給用戶對裝置停車原因進行分析的工具。SOER信息分兩種：一種是事件日志文件；一種是TRIP信號文件。  　　1.6 自診斷技術(shù)  　　ProSafe-RS的自診斷技術(shù)可在一個掃描期內(nèi)對系統(tǒng)的全部硬件進行診斷，在線診斷覆蓋率達到99%。CPU和I/O卡件的故障檢測信息均可顯示在操作站和工程師站上，故障模件的位置可被顯示出來。對卡件所接的現(xiàn)場回路的開路和短路進行檢測，并可將診斷信息發(fā)到安全工程師站上。  　　1.7 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)  　　PVC裝置過程控制系統(tǒng)采用的是橫河Centum VP，ESD系統(tǒng)以ProSafe-RS為核心。它們共用同一控制網(wǎng)絡(luò)，共用一個統(tǒng)一集成的操作窗口HMI。并且在同一網(wǎng)絡(luò)上的各控制器之間交換數(shù)據(jù)和通訊都是經(jīng)過TV安全認證的“安全通訊”方式。  　　2 控制原理  　　2.1 終止劑系統(tǒng)  　　該裝置有聚合釜8臺，每釜配4罐緊急終止劑，分別從釜的頂部、中部、底部加入。終止劑采用ATSC溶液。聚合反應(yīng)在帶有攪拌器和冷卻水夾套的聚合釜中進行，反應(yīng)過程伴隨著放熱壓力上升現(xiàn)象，若控制不當則會發(fā)生重大事故。事故狀態(tài)下加入的緊急終止劑，由ESD控制加入。緊急終止劑加入聚合釜后，與物料充分混合才能使聚合迅速終止，這要靠聚合攪拌來完成。但當聚合裝置發(fā)生停電故障時，就會停止攪拌。因此底部管線通高壓氮氣，必要時用高壓氮攪動漿料，但時間不可太長以30 s為宜。  　　2.2 聯(lián)鎖信號及動作  　　按危險程度及影響范圍分成一級緊急情況（EMG1）和二級緊急情況（EMG2）。  　　2.2.1 EMG1產(chǎn)生條件  　　（1）電力故障，控制系統(tǒng)自動產(chǎn)生EMG1信號。  　?。?）預料裝置將遭到火災或爆炸延續(xù)，操作員按EMG1開關(guān)。  　　（3）由于地震等原因，預料裝置將遭到破壞，操作員按EMG1開關(guān)。  　?。?）發(fā)現(xiàn)聚合釜大量泄漏氯乙烯，操作員按EMG1開關(guān)。  　　EMG1產(chǎn)生動作：  　?。?）所有聚合釜的所有過程全部變?yōu)榘胱詣樱⊿A）方式。  　?。?）處于聚合反應(yīng)的以EMG2終止。  　　2.2.2 EMG2產(chǎn)生條件  　?。?）EMG1信號對聚合中的聚合釜產(chǎn)生EMG2信號。  　?。?）聚合釜攪拌器跳閘或運行信號丟失產(chǎn)生EMG2信號。 　?。?）1號線電力故障，前4個聚合過程中的聚合釜產(chǎn)生EMG2信號。  　　（4）2號線電力故障，后4個聚合過程中的聚合釜產(chǎn)生EMG2信號。  　?。?）聚合釜出現(xiàn)異常時，操作人員按EMG2按鈕。  　　EMG2產(chǎn)生的動作：  　?。?）所有過程切換到SA方式。  　?。?）終止劑強制加入。  　?。?）起動DCS相關(guān)程序（聚合釜強制冷卻和回流冷凝器強制投用）。  　?。?）放空系統(tǒng)投用。  　　2.3 控制基本要求  　　2.3.1 終止劑加入過程  　　當生產(chǎn)中出現(xiàn)事故需要停止聚合反應(yīng)時，由自動控制裝置或操作人員手動加入終止劑。終止劑加入共分兩步：第一步EMG2信號產(chǎn)生時，靠近聚合釜的柱塞閥打開，并行的兩個切斷閥只打開上面一個，當液位下降到一半時再關(guān)閉它。第二步按下ADD按鈕打開另一切斷閥，剩余的終止劑全部加入釜內(nèi)。這里設(shè)置兩個切斷閥的目的是為了保證其中一個失效時另一個能安全工作。終止劑加入后，因攪拌器原因終止劑不能很好分散時，可手動打開氮氣閥，將高壓氮氣從底部加入點鼓入聚合釜，使終止劑與漿料分散及混合，提高終止效率。  　　2.3.2 系統(tǒng)初始條件  　　當初始條件滿足時，向DCS發(fā)送初始化信號，此信號作為批量控制程序自動進行條件之一。初始化條件：（1）所有終止劑罐液位保證滿罐。（2）罐壓力達到1.5 MPa。（3）與聚合釜連接處的管線壓力低于0.1 MPa。（4）終止劑罐出口管線上手閥為開信號，倒淋閥為關(guān)信號。（5）程控閥回迅為關(guān)信號。以上任何條件不滿足，聚合反應(yīng)批量控制程序不能起動。  　　2.3.3 報警信號設(shè)置  　　終止劑罐頂部安裝了壓力開關(guān)，當壓力低于設(shè)定值時，發(fā)出報警信號，操作人員一定要檢查N2壓力，防止事故發(fā)生時終止劑壓不進聚合釜。在加入點安裝壓力開關(guān)，其作用檢查根閥沒關(guān)死造成釜內(nèi)壓力泄漏。每個終止劑罐裝有3個液位開關(guān)，頂部液位開關(guān)保證正常狀態(tài)下終止劑滿罐，低報時工作人員應(yīng)及時補充。底部液位開關(guān)低報時說明終止劑加完，關(guān)閉所有閥門，防止高壓N2通過管線進入聚合釜造成壓力持續(xù)升高。  　　3 結(jié)語  　　全文對ESD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，聯(lián)鎖設(shè)置以及工藝原理等內(nèi)容加以闡述，與DCS之間的通信也作了介紹。2013年5月完成改造后的聚氯乙烯裝置ESD系統(tǒng)完全順應(yīng)了當今安全生產(chǎn)的發(fā)展要求，為生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運行提供了保障。  　　參考文獻  [1] 耿國強，黃鵬.ESD在PVC聚合裝置中的設(shè)計及應(yīng)用[J].聚氯乙烯，2009，37（4）：22-26.  [2] 龔義文.安全儀表系統(tǒng)在化工裝置中的應(yīng)用[J].自動化儀表，2010，31（12）：50-54.