XIAOZHONGMING

来源：天津津滨石化设备有限公司  作者：董广凤，李丹，班军

       摘要：本文阐述了天津石化公司化工部油品装置中的罐区增加氮封系统的创新，同时利用霍尼韦尔公司EPKS分散控制系统实现了过程参数的集中采集、远程监视和实时控制。重点论述了系统的组成和控制方案，对更新改造的问题进行了分析和攻关。


       关键词：EPKS分散控制系统;氮封阀; 控制器; 防浪涌保护器


       0    引言


       油品在储运过程中，不可避免的存在油品损耗，同时储罐呼出的油气对环境和人身的伤害依然严重。特别是对油品容易氧化，需要保证油品品质的储罐，以上措施效果不佳。采用氮气充填于固定顶油罐的油气空间谓之氮封。因氮气的密度小于油气而浮于油气之上故而形成氮封。 2013年6月化工部对11台油品储罐进行仪表技术改造，将氮气密封技术应用在储罐上。本次改造为“中石化股份天津分公司化工部油品装置11台储罐增加氮封系统项目，将未实现氮封的油品储罐完成氮封改造。


       该工程包括现场仪表更新更换施工及南北罐区控制系统扩容改造组态调试。将现场6台光纤液位计以及相关光缆和控制室内相关的二次表盘柜进行拆除，现场更新为雷达液位计。新增11台压力变送器于储罐顶部，安装于防护箱内，变送器的远传显示表头安装于罐下利于观测的合适位置。11台储罐各增加氮封阀一台，根据罐内压力变化控制氮封阀门的开度。所有现场仪表信号送入油品控制室内现有DCS控制系统，由于现有DCS系统容量已满，需要扩容。北罐区控制室内新增EPKS C300机柜（C300系统）及操作站1套，替代原北罐区二次表机柜，并且在油品控制室内新增一对交换机，通过光缆实现与北罐区新增C300控制系统的连接。南罐区在原有C200控制系统的基础上新增一块AI卡即可，站台可利用现有备用点。


       1    工艺流程简介


       氮气密封技术就是用氮气补充罐内气体空间。由于氮气比油气轻，所以氮气浮在油气上面。当油罐进行大、小呼吸排气时，呼出罐外的是氮气而不是油蒸气。当罐内压力降低时，氮气则自动补充进罐，减少油品的蒸发损耗，避免油品接触氧化。如图1所示。

       2    仪表控制方案


       氮封阀属自立式调节阀，这样就做到既隔绝空气，又保证储罐不变形的目的。如图2所示。

       此次罐区氮封系统改造主要是为了消除安全隐患其中最重要的就是增加了罐顶压力远传到DCS上及就地显示。这样设计不仅在巡检过程中随时观察氮封投用的情况，同时可以在控制室监测氮封情况，并了解历史趋势及氮封投用记录等情况。


       这样设计的目的主要出于安全及环保角度考虑。通过实时监测压力，有效降低空气进入油罐内和油气排出油罐外的可能性。同时，在氮封阀损坏、定时检修时，通过实时监测油罐压力变化，有效防止环境污染和火灾爆炸事故的发生。


       将原有光纤液位计改为德国SIEMENS公司的LR250非接触式雷达液位计，精度等级可达到±3mm，实现更高精度的计量要求。


       控制系统方面将罐区北罐原有二次仪表改造为Honeywell EPKS分散控制系统，利用人机界面和控制运算功能以及数据通讯技术，将各油罐状态及氮封投用情况在控制室里进行连续监测、控制、操作和处理。


       项目目标是将新增仪表最终接入现有化工部油品DCS系统，南罐区和站台可以利用原系统进行扩容，从而节约投资。新改造的北罐区控制系统采用霍尼韦尔公司EPKS C300控制器对现场仪表进行状态监控，如图3所示的新增C300控制器。


       实现仪表参数进行自动控制和自动调节，同时完成硬件、软件及与油品控制室原DCS系统的通讯组态调试。如图4所示。

       在网络搭建及组态调试过程中遇到的问题及解决方案：1）北罐新增控制系统与油品DCS网络搭建。在原有控制系统的基础上，应用原有光纤，实现EPKS C300与原有DCS系统的网络搭建，如图5所示。

       其中，两个控制室之间的交换机通过光纤和光电转换器连接。首先，对光纤进行调试，利用光纤测试笔，确认利旧光纤的完好性。光纤利旧，不仅大大节约了成本，同时在光纤采购、光纤敷设等方面都缩短了工期，使项目的调试工作可以顺利进行。


       2）项目组态在装置未完全停车状态下完成。根据装置特点，油罐区不能完全停车来配合项目的实施，这就大大加大了控制系统组态的工作量及难度。改造前将部分回路接线挪至旧的C200系统机柜，随之仪表工程师将在C200系统里为这些回路进行建点组态，使它们能够正常显示，新机柜上电后，再将回路接线挪回至新机柜，这样控制系统的组态不仅配合着工艺生产的要求，同时每个点都必须组态调试两遍。


       3）解决模拟信号DCS上没有显示的问题。网络搭接、系统组态完成后，模拟信号在DCS上没有显示，通过分段排查，现场仪表进入控制室AI卡之前的信号正常，通过AIDCS服务器和操作站产生影响，因此需要对防病毒软件进行个性化配置，避免病毒扫描机制对系统的服务器和操作站的常规服务产生干扰；厂家都会对各种通用的病毒软件进行过系统测试，所提供的解决方案更加成熟可靠。


       2）病毒防护软件安装后需定期更新病毒属性库，有些属性库查杀病毒时会误删机器内的有用文件，厂家提供的方案和病毒库文件均已在系统中经过运行验证，在各自的系统中使用被证明是安全的，如HONEYWELL公司认证的防护软件为Mcafee或Norton的软件产品，EMERSON公司认证的病毒防护软件为SYMANTEC的产品。


       3    安全防护的管理手段


       上述技术措施能够比较有效地阻断计算机病毒由上层管理网络向控制系统的传播和非法用户的侵入，而发生在系统维护和管理过程中的病毒风险和危害则必须通过采取严格的管理手段来规避[4]。


       1）封堵计算机USB口。事实证明大量的病毒是通过使用U盘进行传播的，要切断此种类型的病毒传播必须将DCS、PLC操作站对USB口进行封堵，主机键盘和鼠标改用PS/2接口形式，维护期间拷贝文件采用光盘刻录的方式。


       2）对于系统主机进行Ghost备份，并将Ghost文件分别放在本机、相邻主机和活动硬盘中，一旦发现病毒即可切断网络连接快速进行系统恢复。


       3）应定期对系统组态数据库、流程图源文件和其它工程组态文件进行分层次备份，对于大容量的系统备份建议使用新的、专用活动硬盘，并规定只能用于控制系统备份，严禁与办公电脑交叉使用。


       4）对采用非标准以太网结构的控制系统建议不要将各操作站和服务器进行联网，防止计算机病毒通过以太网进行传播，如HONEYWELL的TPS系统。


       5）断开不必要的系统连接，如OPC、ModBusTCP等连接，尽量减少控制系统与其他网络的联系。


       6）严格系统的密码管理，并定期对系统密码进行修改。


       7）对于已经部署的病毒防护软件应定期对病毒属性库进行更新升级，以保证病毒软件的实际有效性，更新的周期和属性库的选择应参照系统厂家所提供的成熟方案进行。


       4    结束语


       控制系统的安全防护是当前石化企业仪表管理技术人员无法回避的课题，随着企业逐渐采取扁平化管理方式，系统互联和数据交换情况越来越多，病毒传播和非法侵入已成为控制系统安全运行的巨大威胁。本文针对上述课题从技术和管理两个方面简要阐述了企业所能采取的基本措施和安全防护原则，石化企业可根据各自系统特点和防护原则设计安全防护策略。