李 政，王海崗

（中化泉州石化有限公司，福建 泉州 362103）

0 引言

煉化企業(yè)以石油煉制和化工生產(chǎn)為主，生產(chǎn)過程高溫高壓，工藝介質(zhì)有毒有害。生產(chǎn)過程中較易發(fā)生介質(zhì)泄漏。為了預(yù)防生產(chǎn)過程中，可能泄漏的可燃?xì)怏w、有毒氣體產(chǎn)生人身傷害以及火災(zāi)與爆炸事故的發(fā)生，必須設(shè)置檢測生產(chǎn)區(qū)域危險介質(zhì)泄漏情況的可燃?xì)怏w、有毒氣體檢測報警設(shè)施[1]，即GDS 系統(tǒng)（Gas Detection System，以下簡稱GDS）。

GDS 系統(tǒng)通常由固定式可燃/有毒氣體檢測器、可燃/有毒氣體報警控制器、指示聲光報警器組成，如圖1。固定式氣體檢測器安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，可燃/有毒氣體報警控制器通常安裝在現(xiàn)場機(jī)柜間，指示聲光報警器通常安裝在有人值守的控制室或者消防控制室。對于工廠面積較小或者GDS 系統(tǒng)組成較小時，也有將可燃/有毒氣體報警控制器和指示聲光報警器都安裝在控制室或者消防控制室的[2]。

圖1 GDS系統(tǒng)構(gòu)成示意圖Fig.1 Schematic diagram of GDS system structure

GDS 系統(tǒng)配置及系統(tǒng)部件的選擇要依據(jù)相關(guān)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)來完成，同時要符合相關(guān)法律法規(guī)的要求。規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)中有些條文是強(qiáng)制性條文，必須執(zhí)行。隨著社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，這些規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)條文內(nèi)容、法規(guī)要求也會適時修訂和調(diào)整。各級安監(jiān)部門以及企業(yè)自身，依據(jù)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)條文和法規(guī)要求來管理和約束煉化企業(yè)，不斷滿足生產(chǎn)安全的需要。

1 問題的提出

某煉化企業(yè)1500 萬噸/年煉油項(xiàng)目，2013 年設(shè)計(jì)建成[3]。生產(chǎn)過程控制采用了DCS 控制，控制系統(tǒng)采取CCR-FAR 方式布置。該企業(yè)各個裝置配置的可燃?xì)怏w、有毒氣體檢測器，及報警控制器的選型，GDS 系統(tǒng)的設(shè)置[3]，都符合GBT 50493-2009《石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計(jì)規(guī)范》條文要求。

1.1 2009版規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)條文對GDS的要求

按照規(guī)范GBT 50493-2009 的條文5.3.2 第4 條規(guī)定：“當(dāng)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警系統(tǒng)與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)合并設(shè)計(jì)時，輸入/輸出卡件應(yīng)獨(dú)立設(shè)置”。該條文說明指出，指示器和報警器可以獨(dú)立設(shè)置，也可以與其他儀表系統(tǒng)共用。指示報警系統(tǒng)可以是盤裝單元，也可以是專用的以微計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[4]。因此，該企業(yè)的GDS 系統(tǒng)可燃/有毒氣體報警控制器采用了生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)（DCS）設(shè)備，GDS 控制器與生產(chǎn)過程控制用控制器共用，但輸入/輸出卡件單獨(dú)設(shè)置，顯示報警畫面單獨(dú)設(shè)置，獨(dú)立于生產(chǎn)過程控制。建成投用后GDS 系統(tǒng)一直工作正常。

1.2 “116號文”對GDS的要求

2014 年底，國家安監(jiān)總局下發(fā)《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》（安監(jiān)總管三〔2014〕第116 號，以下簡稱116 號文）。該文件第四（十一）條，對GDS 系統(tǒng)配置提出明確要求：

第四（十一）條：嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和實(shí)施有毒有害和可燃?xì)怏w檢測保護(hù)系統(tǒng)，為確保其功能可靠，相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于基本過程控制系統(tǒng)[5]。

1.3 2019版規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)條文對GDS的要求

2019 年發(fā)布的GBT 50493-2019《石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，依據(jù)“116 號文”要求，對GDS 系統(tǒng)設(shè)置相關(guān)條文做了修訂。其中5.4.1 條：報警控制單元應(yīng)采用獨(dú)立設(shè)置的以微處理器為基礎(chǔ)的電子產(chǎn)品。條文5.4.1 說明中對此做了解釋：在可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)中，需根據(jù)裝置的規(guī)模、業(yè)主的安全管理要求，生產(chǎn)裝置的檢測點(diǎn)數(shù)量和檢測報警系統(tǒng)的技術(shù)要求，綜合考慮氣體報警控制單元的設(shè)計(jì)方案?？扇?xì)怏w和有毒氣體檢測報警系統(tǒng)與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)不能合并設(shè)計(jì)，是為了保證裝置生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)岀現(xiàn)故障或停用時，可燃?xì)怏w及有毒氣體檢測報警系統(tǒng)仍能保持正常工作狀態(tài)[6]。

1.4 新版法規(guī)頒布后對企業(yè)的影響

在2020 年以來的各級相關(guān)安全檢查和行業(yè)檢查時，檢察人員多次對該煉化企業(yè)的GDS 系統(tǒng)配置合規(guī)性提出質(zhì)疑，要求該煉化企業(yè)根據(jù)“116 號文”要求，適時對GDS 系統(tǒng)進(jìn)行合規(guī)性整改，將GDS 系統(tǒng)從DCS 系統(tǒng)中獨(dú)立出來。所謂合規(guī)性整改，是對GDS 系統(tǒng)實(shí)施整改，保證GDS 系統(tǒng)從氣體檢測器選型、報警控制器設(shè)置到指示聲光報警器的配置都要符合規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)的要求[7]。2021 年7 月該煉化企業(yè)所在的當(dāng)?shù)貞?yīng)急管理局組織安全檢查時，明確指出煉油企業(yè)的GDS 系統(tǒng)配置不符合《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》要求，需要限期整改。

2 改造方案選定

按照“116 號文”和GBT 50493-2019 的條文內(nèi)容要求，該煉化企業(yè)的GDS 系統(tǒng)中的可燃/有毒氣體檢測器、指示聲光報警器都符合要求，只是在可燃/有毒氣體報警控制器部分不符合規(guī)定，因此需要把可燃/有毒氣體報警控制器部分改造成獨(dú)立于生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)DCS 即可。

對GDS 系統(tǒng)中這部分設(shè)備設(shè)施進(jìn)行合規(guī)性改造，需要按照GBT 50493-2019 要求進(jìn)行。

在GBT 50493-2019 中，對報警控制單元有如下定義：

條文2.0.7 報警控制單元（alarm control unit）：接收探測器的輸出信號，顯示和記錄被檢測氣體的濃度，發(fā)出聲光報警信號，并能向消防控制室圖形顯示裝置等設(shè)備發(fā)送氣體濃度報警信號和報警控制單元故障信息的電子設(shè)備?？扇?有毒氣體報警信號參與消防聯(lián)動時，報警控制單元通常采用按專用可燃/有毒氣體報警控制器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制造并取得檢測報告的專用可燃?xì)怏w報警控制器[6]。

對條文2.0.7 的條文說明：報警控制單元可以采用微處理器為基礎(chǔ)的電子產(chǎn)品，也可以采用專用的可燃?xì)怏w報警控制器。專用的可燃?xì)怏w報警控制器是指符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 16808-2008《可燃?xì)怏w報警控制器》質(zhì)量要求且具有消防產(chǎn)品型式檢驗(yàn)報告的產(chǎn)品[6]。

依據(jù)上述內(nèi)容，對這部分的合規(guī)性改造可以有如下方案選擇[8,9]：

1）按要求選擇將指示報警設(shè)備改造成盤裝指示報警控制儀表。

2）按要求選擇將指示報警設(shè)備改造成壁掛式指示報警控制器。

3）按要求選擇將指示報警設(shè)備改造成單獨(dú)的PLC 或者DCS 設(shè)備。

鑒于該煉化企業(yè)的GDS 系統(tǒng)已經(jīng)使用了DCS 單獨(dú)的輸入/輸出卡件、單獨(dú)的顯示報警畫面，綜合考慮改造成本、改造的難易程度以及后期的設(shè)備管理等因素，只要把GDS控制器和電源模塊部分從DCS 中獨(dú)立出來，即可符合“116號文”和GBT 50493-2019 的條文內(nèi)容要求，這種改造方案簡單易行。

3 具體的改造方案

3.1 煉化企業(yè)煉油項(xiàng)目裝置

該煉化企業(yè)煉油項(xiàng)目裝置共包含：常減壓、輕烴回收、渣油加氫、MTBE、氣分、汽油加氫，產(chǎn)品精致、催化、連續(xù)重整、芳烴抽提、異構(gòu)化、制氫、加氫裂化、焦化、硫磺、聚丙烯、煤油加氫、柴油加氫、儲運(yùn)、空分空壓、供排水、碼頭等裝置。

3.2 橫河電機(jī)DCS[10]

該煉化企業(yè)各裝置的GDS 和DCS 系統(tǒng)采用橫河電機(jī)株式會社的CENTUM CS3000 控制系統(tǒng)（以下簡稱CS3000）。CS3000 具有功能強(qiáng)大、組態(tài)靈活、硬件可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種通過專用實(shí)時工業(yè)網(wǎng)絡(luò)V net，將諸如人機(jī)界面站HIS、現(xiàn)場控制站FCS 等連接在一起，依靠在人機(jī)界面站和現(xiàn)場控制站運(yùn)行相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)操作監(jiān)視和控制功能的實(shí)時控制系統(tǒng)。典型的CS3000 控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖2。

3.3 該煉化企業(yè)GDS系統(tǒng)改造前系統(tǒng)狀況

該煉化企業(yè)煉油項(xiàng)目DCS/原GDS 系統(tǒng)共劃分為15 個控制域，分布在14 個機(jī)柜間（FAR01 ～FAR14），全部煉油裝置的可燃?xì)怏w、有毒氣體檢測器，按照對應(yīng)的區(qū)域分布，進(jìn)入相應(yīng)的生產(chǎn)過程控制單元，進(jìn)行采樣、指示、報警、記錄。GDS 和DCS 的控制單元合用一個，GDS 的I/O輸入卡件及組態(tài)報警顯示畫面與過程控制系統(tǒng)相應(yīng)設(shè)備相對獨(dú)立。為了對可燃/有毒氣體檢測器進(jìn)行獨(dú)立有效管理，符合新版規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)的要求，需將對應(yīng)位置的氣體檢測控制單元單獨(dú)設(shè)置。

圖2 典型的CS3000控制系統(tǒng)架構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of typical CS3000 control system architecture

3.4 GDS系統(tǒng)合規(guī)性改造具體方案

通過統(tǒng)籌分析對比，該煉化企業(yè)選擇了在原有橫河CS3000 DCS 系統(tǒng)上進(jìn)行改造。新增GDS 控制器和電源模塊，原接入DCS 控制器的GDS 的I/O 卡信號轉(zhuǎn)為接入新增的GDS 控制器，從而組成完全獨(dú)立的GDS 系統(tǒng)。

選擇這種改造方案具有以下幾個優(yōu)勢：由于是在原有的控制系統(tǒng)上進(jìn)行改造，企業(yè)人員對設(shè)備的技術(shù)認(rèn)知上不需增加技術(shù)儲備；由于只是增加部分設(shè)備硬件，不需要購置軟件，改造的總體投資可控；由于改造不牽涉生產(chǎn)過程控制，可以隨時施工，改造的工期可控；改造新增加的設(shè)備硬件型號與原來的DCS 硬件型號完全相同，后期的維修維護(hù)管理上更加方便。

這樣的改造方案既能大幅度地降低采購成本，減少施工量，又能為完成改造提供時間上的保障，還有利于后期管理，確實(shí)是該企業(yè)的最優(yōu)選擇。

改造前與改造后對比如圖3 和圖4。

3.5 GDS合規(guī)性改造過程

1）按照規(guī)范條文要求，增加獨(dú)立的GDS 系統(tǒng)控制器和電源模塊，集成在新增加的GDS 控制器機(jī)柜。

2）原有GDS 系統(tǒng)通訊卡件、I/O 卡件、進(jìn)線電纜、機(jī)柜端子、端子板等利舊，其物理位置和接線不改動。

3）延長KS 數(shù)據(jù)通訊電纜，將DCS 系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)的相應(yīng)I/O 輸入卡件移接到新增加的GDS 系統(tǒng)控制單元節(jié)點(diǎn)上，滿足GDS 控制單元的獨(dú)立要求。

4）指示報警信號通過通訊卡及總線遠(yuǎn)傳到CCR 的原來獨(dú)立的操作站指示報警。

圖3 GDS和DCS共用控制單元（改造前）示意圖Fig.3 Schematic diagram of GDS and DCS shared control unit (before reconstruction)

5）重新進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài),下裝，整個GDS 合規(guī)性改造完成。

改造完成后，GDS 系統(tǒng)運(yùn)行良好，改造工作得到了安監(jiān)部門的認(rèn)可，GDS 系統(tǒng)合規(guī)性整改成功。

4 結(jié)束語

安全生產(chǎn)不是一句口號，特別對煉化企業(yè)更是極大挑戰(zhàn)。為了杜絕事故發(fā)生，僅僅依靠工廠管理及人員的監(jiān)控和監(jiān)管，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。通過設(shè)置高效、穩(wěn)定、靈敏的，符合規(guī)范要求的監(jiān)控儀器儀表等設(shè)備設(shè)施，可以輔助企業(yè)監(jiān)管設(shè)備的安全狀態(tài)和人員的安全行為。隨著社會發(fā)展，科技進(jìn)步，技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不斷推陳出新，相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備設(shè)施也需要隨之進(jìn)行合規(guī)性更新改造。

按照舊版本的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建設(shè)的老企業(yè)，在新版本規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施以后，可以依托企業(yè)自身基本情況，結(jié)合新版本規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，在多個適用的方案中選擇最有利于企業(yè)的改造方案，對設(shè)備設(shè)施實(shí)施合規(guī)性進(jìn)行改造。通過煉化企業(yè)GDS 系統(tǒng)安全合規(guī)改造,企業(yè)的可燃?xì)怏w、有毒氣體泄漏自動報警系統(tǒng)，技術(shù)上符合新版規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，方案上也得到了完善，性能更加穩(wěn)定，為企業(yè)人員生命和企業(yè)財產(chǎn)安全提供有力的保障。

圖4 GDS獨(dú)立控制單元（改造后）示意圖Fig.4 Schematic diagram of GDS independent control unit (after modification)