中心控制室及操作站搬迁的设计探讨

陈彦旭

(茂名瑞派石化工程有限公司，广东茂名525011)

2013年茂名石化建成并投用了炼油全厂中心控制室，实现了茂名石化人力资源共享，提升了企业管理水平和硬件水平，提升了信息化和自动化水平，进一步改善了一线操作人员的工作环境，充分展现了茂名石化现代化企业的良好形象。

1 中心控制室的功能设置

中心控制室长为67.5m，宽为63m，总建筑面积约7100m2，按两层结构设计。首层层高4.8m，二层层高5.4m，中间部分为主操作中心，使用面积约为1413m2。一层包括主操作中心、机柜间、工程师间、打印机室、生产调度室、调度会议室、前厅、餐厅、配电室、电信网络间、消防控制室、空调机房、更衣室、值班室、办公室、卫生间等。二层包括办公室、会议室、会客休息室、空调机房、茶水间、卫生间等。主操作中心设置5排操作台，每排安装55个操作台，共可安装操作台275个，目前安装了4排操作台，预留了1排操作台位置。

在主操作中心前方设置DLP大屏幕系统，DLP大屏幕系统主要由显示墙、多屏拼接控制器、控制管理软件等部分构成，其中显示墙由18台170.18cm投影显示单元以3行×6列的拼接组合而成。同时在大屏幕显示单元上方安装1块0.5m高的LED显示屏，宽度与大屏幕一致。大屏幕系统与各装置的DCS的其中1台操作站连接，装置的操作画面可在大屏幕上显示。大屏幕系统与计算机网络系统实现互联，兼容了视频会议、多媒体信息发布、流程画面显示、报警联动的应用需要。

为预防中心控制室外可能存在的可燃、有毒气体通过新风引入口进入中心控制室内的空调和通风系统，引起发生火灾、爆炸以及对人员造成危害。在中心控制室新风口设置可燃气体及有毒气体检测器，同时设置1套独立的PLC系统，用于可燃气体及有毒气体的监测和联锁。当可燃或有毒气体浓度超限时，PLC系统进行报警同时关闭排风机、新风机、进风管上的电动密封阀和排风管上的电动密封阀，使整个中心控制室处于全封闭的状态，而室内的空调系统断续运行，保证人员及设备安全。

2 中心控制室是否抗爆和爆炸负荷的确定

在项目初期，依据SH 3006—1999《石油化工控制室和自动分析器室设计规范》(项目建设时间在2012年，GB 50779—2012《石油化工控制室抗爆设计规范》是在2013年3月发布实施)中规定联合装置的中心控制室应采用抗爆结构设计，同时调查了国内近年建成的规模较大石油化工装置项目现场机柜间和控制室的设计原则，综合中心控制室周边工艺装置的布置情况，为保护中心控制室内部人员的生命安全，保护内部设备在爆炸危险发生后不受损坏，实现安全有序的安全停车操作，保留事件记录，决定按抗爆结构设计。

SH/T 3160—2009《石油化工控制室抗爆设计规范》中规定：“控制室抗爆设计采用的峰值入射超压及相应的正作用时间应根据石油化工装置性质以及平面布置等因素综合评估确定，若没有进行评估时，也可按照规范中的建议值取值，并在设计文件中说明。”由于设计单位没有安全专业，不能提出峰值入射超压及相应的正作用时间，为了有针对性地合理设计，以达到安全可靠、经济合理的目的，请有资质的安全评估单位进行了评估工作。评估单位采用工艺危害分析软件(PHAST)进行爆炸的模拟，计算得出周边装置危险设备发生蒸汽云爆炸时，作用在中心控制室的有效冲击波超压值： 前墙7.16kPa、后墙1.34kPa、侧墙及屋顶1.34kPa；作用在中心控制室的有效冲击波超压升压时间： 前墙52 ms、后墙190 ms、侧墙及屋顶34 ms。安全评估单位出具了安全分析报告，建议建设单位参考该结果并依照相应规范规定进行中心控制室的抗爆设计。

3 控制系统操作站搬迁工作

中心控制室建成后，将管辖区域内各生产装置的控制系统操作站从现场操作室搬迁至中心控制室，目前各生产装置原有的控制室改造为现场机柜室和外操间，现场机柜室与控制室之间采用冗余光缆的方式通信连接，同时将内操和管理人员集中到中心控制室，进行集中操作和管理。在2013年炼油全停检修期间，有37套生产装置的控制系统操作站进行搬迁，其中31套装置的控制系统操作站迁入新建中心控制室，5套装置的控制系统操作站迁入煤制氢联合控制室，1套装置控制系统操作站迁入重整联合控制室。37套装置共有73套控制系统的操作站需要搬迁，分别是： 36套DCS；25套SIS或CCS；10套PLC控制系统；2套CCC控制系统；73套控制系统分为9个不同的系统厂商品牌。

3.1 全厂光缆路由选择

各生产装置的控制系统操作站集中搬迁至中心控制室后，现场机柜室与中心控制室之间需敷设冗余光缆。各装置的现场机柜室遍布厂区，厂区内管廊和地面情况复杂，敷设方式非常复杂，因此光缆路由只有根据实地勘察，选择2条不同路径，优先选择一天一地的敷设方式(天上电缆桥架，地下电缆沟)。在选择光缆路由时，在确保光缆路由安全可靠的前提下，为了减少了电缆桥架和电缆沟的工程量节省安装费用，尽量利用原有的仪表电缆桥架和仪表电缆沟，新增电缆桥架尽量利用现有管廊作为支撑。由于光纤信号不存在电磁干扰的影响，所以光缆路由也尽量利用电气的电缆沟、电气电缆桥架和电气栈桥。

3.2 控制系统连接光缆设置原则

对光缆的设置原则，考虑过不同的方案，每套装置的现场机柜间与中心控制室之间不同控制系统敷设2根总光缆(冗余配置)或每个控制系统各敷设2根光缆(冗余配置)。如每套装置的不同系统敷设2根共用的总光缆(冗余配置)，在装置有DCS、SIS和CCS 3套系统的情况下，光纤盒只能设在其中一套系统的机柜，则从光纤盒跨机柜到另一套系统的远程I/O站的跳线很难保护,使其不受折断损坏。如每套装置的不同系统各敷设2根光缆(冗余配置)，则光缆数量多，光缆及敷设费用较高。为确保控制系统的安全，采用以下方案：

1) 装置控制系统只有DCS时，敷设2根光缆(冗余配置)。

2) 装置控制系统有DCS和SIS时，DCS与SIS共用2根光缆(冗余配置)，因SIS有远程I/O站，光纤盒安装在SIS的网络柜内，在SIS网络柜安装DCS的光电转换器，通过双绞线与DCS交换机连接。

3) 装置控制系统有DCS， SIS和CCS且CCS有远程I/O站， DCS与SIS共用2根光缆(冗余配置)，因SIS有远程I/O站，光纤盒安装在SIS系统的网络柜内，在网络SIS柜安装DCS的光电转换器，通过双绞线与DCS交换机连接；CCS单独敷设2根光缆(冗余配置)，光纤盒安装在CCS的网络柜内。

4) 装置控制系统有DCS，SIS和CCS且CCS没有远程I/O站，DCS， SIS与CCS共用2根光缆(冗余配置)；因SIS有远程I/O站，光纤盒安装在SIS的网络柜内，在SIS网络柜安装DCS和CCS的光电转换器，通过双绞线与DCS和CCS交换机连接。

采用以上方案，保证了控制系统的安全，也解决了跳线难以保护的问题(该方案不采用铠装跳线)，节省了光缆及敷设费用。

3.3 对一套装置中不同品牌控制系统的整合

一些装置存在控制系统类型多、品牌多的问题，在确定迁移方案时统筹考虑进行系统优化、整合，减少远程I/O站的费用。如2号催化的SIS目前是ICS的系统,主风机和气压机系统目前是TRICON的系统;3号催化的气压机系统目前是TRICON的系统,主风机和SIS目前是ICS的系统。该次操作站搬迁对系统进行优化改造，方案如下： 将2号催化的SIS(ICS系统)设备拆装到3号催化，改造为主风机和气压机控制系统，将3号催化的气压机控制系统设备(TRICON系统)拆装到2号催化,改造为SIS，这样2号催化的SIS及主风机和气压机系统都是TRICON的系统，3号催化的SIS及主风机和气压机系统都是ICS的系统，同一个系统厂家的SIS及主风机和气压机系统可以挂接同一个远程I/O站，这样2号催化和3号催化各减少了1套系统远程I/O站。通过以上方案，对控制系统进行了整合，方便工艺操作和仪表维护，减少了2套远程I/O站的费用，同时节省了远程I/O站的光缆敷设费用。

3.4 对联合装置中同一品牌多套控制系统的整合

在联合装置中，同一操作班组操作多套装置的控制系统，尽管控制系统是同一品牌，但因出厂时间不同，硬件和软件版本不一致，无法实现联网操作。如联合三车间的小六套(3号硫磺回收、4号硫磺回收、1号溶剂再生、2号溶剂再生、3号酸性水汽提、4号酸性水汽提)的DCS都是浙江中控技术股份有限公司的系统，但硬件和软件版本不一致，原1号溶剂再生、2号溶剂再生和3号酸性水汽提都是JX-300X系统，3号硫磺回收、4号硫磺回收和4号酸性水汽提都是JX-300XP系统。改造方案为： 将1号溶剂再生、2号溶剂再生和3号酸性水汽提的JX-300X系统升级为JX-300XP系统。改造后6套装置的DCS硬件和软件版本统一为最新版本，合并为同一个系统网络，实现相互联网。优化后，每个操作站可对6套装置中任何一套装置进行操作，方便工艺人员联合操作。同时现场机柜间至中心控制室的光缆数量由原来6对变为1对，节省了光缆及敷设费用。

3.5 可燃有毒气体声光报警独立设置方案

操作站集中搬迁至中心控制室后，为实现可燃有毒气体报警区别于其他工艺报警，采用以下方案：

1) 装置有SIS远程I/O站的，可燃有毒气体报警信号从DCS现场机柜的DO卡输出至SIS现场机柜的DI卡，再从中心控制室SIS远程I/O站的DO卡输出至驱动辅操台的蜂鸣器和指示灯，实现独立声光报警。

2) 有些装置只有DCS，没有SIS，中心控制室没有远程I/O站和辅操台，要实现可燃有毒气体报警，只能通过DCS组态设置来实现，在DCS操作站中设置独立的可燃有毒气体报警画面，设置独立的报警级别的报警声音，当可燃有毒气体报警时，可燃有毒气体报警画面优先自动弹出显示红色报警并闪烁。

3.6 火灾报警系统迁移及火灾监控管理

生产装置的控制系统操作站搬迁前，火灾报警控制器就近安装在装置附近的控制室，火灾报警控制器接收到报警信号，由操作人员确认后通知消防支队出警。操作站搬迁后，火灾报警控制器就近安装在装置的外操间，但外操间不保证操作人员24h值守。为解决火灾报警的监控问题及方便统一管理，采用以下方案： 将炼油区域各装置的火灾报警控制器信号通过光纤引至消防支队的现有接警室，在接警室设置火灾报警主机，由消防支队24h值守，同时在中心控制室生产调度室设置1台监控电脑，由总调值班人员同时监控火灾报警情况，在火警发生后总调负责通知到各生产装置岗位及时处理事故。

4 结束语

全厂中心控制室是一个系统工程，包括中心控制室的建设、现场机柜间的改造、控制系统的操作站搬迁、无线对讲系统的改造、火灾报警系统的迁移、调度系统的搬迁、管理制度上的改变以及人员的调整等，项目建设过程中重要方案需要公司领导决策，各个部门互相沟通配合。笔者参与了项目设计及施工的整个过程，整理出项目建设的一些经验体会，与大家探讨，供同行人员参考。

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