为了助力会员企业安全顺利复工复产，根据协会章程规定和培训工作计划安排，协会于4月28日在“钉钉”平台顺利举办2024年第二次线上直播培训《化工安全之自动化建设要点》。

在协会创会会长、专家咨询委员会召集人董国庆老会长的大力支持下，我们非常有幸邀请到浙江省天正设计工程有限公司总经理助理兼第一工程设计院副院长、第一化工事业部总经理、高级工程师俞洪明老师为我们专题授课。本次培训由协会秘书长孔敏开班致辞，来自151家会员企业800余名学员参加了本次直播培训。同时，为了让更多学员参与学习，多家会员企业设立分会场，采用直播投屏的形式开展企业集中培训，取得了显然的培训学习效果，受到会员企业的满意点赞。

为了方便各位学员回顾学习，现将《化工安全之自动化建设要点》培训要点整理如下。

1. 自动化系统规划

1.1. 信息系统架构

(1) 决策层，企业云、大数据分析实现智慧决策;

(2) 企业ERP层，企业综合管理信息网络，实现企业内的日常运行;

(3) 生产信息管理层(也称MES)，实现生产性数据的集成整合，管理各种生产管理数据及生产过程;

(4) 生产过程管理层(DCS、PLC)，实现生产过程的控制及联锁管理。

(5) 现场设备层，主要实现生产管理参数的转换和传送。

1.1.1. 信息系统架构-化工企业

1.1.2. 信息系统架构-炼钢企业

1.1.3. 信息系统架构-电力企业

1.1.4. 信息系统架构-布置分工

1.2. 系统规划步骤

1、自动化水平选择：根据生产工艺确定法规的要求，结合企业现状、项目资金情况及企业发展规划确定。

2、工厂控制系统架构：结合工艺确定控制系统的数量及通信网络结构、确定仪表信号形式。

3、控制室分布、电缆通路：根据控制系统的情况和信号传输的规划，确定控制室分布，考虑电缆通道及规模。

4、防爆策略、防雷策略、位号规则：结合企业现状及后续管理要求确定防爆防雷策略；以简洁易懂确定位号规则。

1.3. 自动化水平选择经验

1.4. 控制系统的架构选择经验

1.5. 控制室布置及电缆路径

1、电缆通道规划原则

①电缆通路尽量走地上。

②建议采用金属桥架，利于防雷。

③需要走地下尽量采用预埋钢管方式。

2、电缆通道规划规格

①确定仪表信号需要通过按照实际计算规划，适当预留。

②无法确定要不要的地方建议强电、仪表、弱电用通路各一个。

3、控制室布置

①建议在丙类及丙类以下建筑物内考虑设置分控制室或机柜间，甲乙类车间或装置在就近设置分控制室或机柜间，并在适当位置设置全厂性控制室；

②计划考虑智慧工厂建设的企业，考虑设置全厂性的控制及数据中心，设置全厂MES及数据库及工厂管理应用系统。

1.6. 系统规划防爆方式选择

关注点：隔爆为主，本安为主，发展的趋势。

1.7. 仪表位号系统

原则：易读易记易找、独一不重复、满足工厂习惯、设备编号匹配。

关注点：符合工厂物资编码要求、符合GMP验证编码要求。

2. 控制室建设要点

2.1. 规范文件依据

2.2. 控制室概述

1、中心控制室（CCR）：在工厂内除了具备(CR)的功能外，还具备生产管理、信息管理、先进控制、仿真培训等功能的综合性建筑。

2、现场控制室（LCR）：在工厂内公用工程、仓储系统、单元装置、成套设备等附近设置的具有生产操作、过程控制、安全保护等功能的建筑物。

3、现场机柜室（FAR）：在装置现场或附近设置的用于安装仪表、控制系统机柜及其它设备的建筑物。

2.3. 控制室功能

1、常规功能：操作室、机柜室、工程师室、空调机室、UPS室、电信设备室、备品备件室。

2、管理功能：生产调度、安全/消防设备、IT、HSE等。

3、辅助功能：交接班室、会议室、培训室、休息/餐厅、茶水室、更衣室、储藏室、卫生间，也可会考虑仪修间、办公室等

2.4. 控制室面积

1、原则

避免过小的空间，造成操作人员长时间产生挤压的“压抑感”，也要避免过大产生空间的“空洞感”。

功能间设备布置便于运行和维护，便于清洁，视觉整洁。

2、机柜间

2个机柜基础面积16平方米，再按照每增加一台机柜增加2.5平方米进行估算。

3、操作室

2个操作站的操作室，面积宜40~50平米，每增加一个操作站增加6平米左右，若有大屏建议按照开间增加2米进深。

2.5. 中心控制室位置

1、石化工厂布置规范

中央控制室宜布置在装置区外；

与装置区联系方便的地段；

应远离振动源和存在较大电磁干扰的场所；

宜远离厂区原料及产品运输道路

2、石化规

中央控制室宜布置在行政管理区。

3、控制室设计规范

宜布置在生产管理区

应远离高噪声源、振动源和存在较大电磁干扰的场所；

不应与变配电所相邻。

4、石油化工控制室设计规范

宜布置在生产管理区；

不应与变配电所相邻；

不应靠近运输物料的主干道布置；

宜单独建筑。

2.6. 现场控制室、机柜间位置

1、石化规

不得与设有甲、乙A类设备的房间布置在同一建筑物内；

装置的控制室与其他建筑 物合建时，应设置独立的防火分区

2、石化工厂布置规范

宜远离厂区原料及产品运输道路；

宜布置在装置一侧，地面不低于装置；

爆炸危险区域以外。

3、控制室设计规范（含石油化工）

不宜与区域变配电所相邻，如受条件限制相邻布置时，不应共用同一建筑物；

应远离高噪声源、振动源和存在较大电磁干扰的场所

4、精细规

不应设置在甲乙类厂房内，确实需要可贴临建造，独立安全出口；

注意应急〔2019〕78号文的要求；

2.7. 控制室抗爆

1、石化规

中央控制室应根据爆炸风险评估确定是否需要抗爆设计；

布置在装置区的控制室、有人值守的机柜间宜进行抗爆设计。

2、爆炸风险评估方法

现阶段常采用VCE爆炸风险分析，进行定量分析，作为控制室是否需要抗爆设计的依据。

3、石油化工控制室设计规范

对于有爆炸危险的石油化工装置，控制室建筑物的建筑、结构应根据抗爆强度计算、分析结果设计。

4、控制室设计规范

对于有爆炸危险的化工工厂，中心控制室建筑物的建筑、结构应根据抗爆强度计算、分析结果设计；

有爆炸危险的化工装置控制室、现场控制室应采用抗爆结构。

2.8. 控制室抗爆设计

石油化工建筑物抗爆设计标准GB/T 50779-2022

当前默认爆炸冲击波值入射压小大于3.0kPa时不考虑抗爆建筑设计。

2.9. 控制室电缆进线

控制室宜采用架空进线方式，当受条件限制或需要时，可采用电缆沟进线方式。

1、电缆架空敷设：穿墙入口处宜采用专用穿墙密封模块，满足抗爆、防水及防火要求；

2、电缆沟进线：室外沟底标高低于室内基础地面300mm以上，入口处和墙孔洞必须有防水密封处理；室外电缆沟应有泄水措施，宜设置保护围堰。

3、架空敷设室外地面上进线：

优势：后续增加电缆方便；防水、防污和防鼠性好，防可燃、有毒气体渗透好。

劣势：造价较高，建成后后续可变性较小。

4、架空敷设室外地面下进线

5、电缆沟进线方式

2.10. 控制室设计其它注意事项

1、抗爆结构的控制室设置无线通讯系统时，应设置无线信号增强设施；

2、抗爆结构的控制室设置无线通讯系统时，应设置无线信号增强设施；

3、UPS电池室的根据电池情况考虑少量氢气情况

3. 仪表选型的要点

3.1. 准备工作

1、信号类型的确定

Pt100/电偶

4~20mA

4~20mA+Hart

现场总线—FF/PROFI BUS

2、仪表电源的确定

仪表电源 —220V AC/24V DC

电磁阀电源—220V AC/24VDC

3、防爆策略

爆炸危险区/非爆炸危险区

隔爆/本安/增安/其它特殊

4、防雷策略

根据不同区域的防雷策略，确定哪些区域需要设置防浪涌保护器

5、仪表的目标档次

可以根据相应档次提出相关参数

3.2. 温度仪表选择

1、热响应时间与套管强度矛盾

温度测量一般直接接触工艺介质，需要克服介质的压力/高温/冲刷/震动/腐蚀等因素，保护管要增加强度，同时加厚保温管也会增加温度计的热响应时间。

2、推荐方案

带高压、强腐蚀及强搅拌的设备：建议设备带套管，仪表选择带补强管的铠装电阻/电偶并带压紧弹簧，过程连接卡套螺纹，必要时可加少许导热油。

其它场所：建议选择铠装电阻/电偶配法兰式温度计套管，配合间隙尽量小（0.5-1mm）。

3、工艺测量点的合理选取

在许多场合，受空间及设备管道的制约，温度测量点选择困难，如何选择具有代表性的测量点既能反映实际温度又能够测量准确。

4、推荐方案

管道上测温点：一般考虑选择铠装电阻/电偶配法兰式温度计套管，管道预留法兰。

注意：根据HG/T20570-2014中4.1.2条规定，管道测温点浸没深度不应小于50mm，最新的安装图册推荐管道扩大管做到DN100

5、传送信号

温度变送器模块已经越来越便宜，现在无论从精度、可靠性还是工程造价来看，建议现场选用变送器。

现场显示

在集中温度计安装位置方便观察的场所建议采用温度变送器带现场显示代替现场指示温度计。

3.3. 压力仪表选择

1、选型的建议1

真空场合压力变送器选择：在精细化工的部分高真空精馏场合经常会遇到几十帕的高真空，需要采用电子真空计进行测量，但无法在爆炸危险场所使用；爆炸危险场所选用变送器Rosement/ YOKOGAWA的绝对压力变送器能够测量到150+，ABB绝对压力变送器能够测量50+。

2、选型的建议2

真空场合差压测量液位：在部分高真空设备场合谨慎选用差压变送器测量液位，特别是双法兰隔膜式差压变送器。

同一个测量点既要变送远传信号有需要就地指示的场合宜分别选用压力变送器和就地压力表分别实现远传和就地显示。

测量气体压力大于2.5MPa,液体压力大于6MPa选用一般压力表时，外壳应具有泄压装置。

3.4. 流量仪表选择

1、选型建议

电磁流量计性价比高，质量流量计进度高。

总管计量场合:液体介质选用电磁、涡街为主气体测量建议使用热式质量流量计或涡轮流量计，蒸汽可考虑孔板流量计。

高粘度介质一般选用容积式流量计。

在工业场合的天然气计量优选选用涡轮流量计大口径中高压场合可考虑超声波流量计。

2、选型难点

①两相流介质流量测量

条件允许气液两相在的情况可以考虑选用质量流量计，能够进行两相流的其中一个介质测量，固液两相可以考虑特殊的孔板流量计。

②变压力的气相流量测量

气体流量的测量难，变压力气相介质的测量更加难，特别是变压力的低压流体，比如尾气测量。

对于这种情况最好是建议工艺不要测量，寻找替代控制方法，如果一定要测的话考虑质量流量计、热式质量流量计等直接测量质量的方式为好。

3.5. 液位仪表选择

1、选型建议

就地测量优先选用磁性液位计，应注意介质密度大于0.45g/cm3的条件，并且长度大于4m时应增加中间支撑。

集中测量在密度稳定场合首选差压式液位计，满足介电常数要求的介质也经常考虑雷达液位计。

在剧毒、液化烃等设备不适宜开口场合优先考虑外测式液位计。

2、选型难点

①界面的测量

界面的测量特别是密度差较小的界面测量比较困难，在密度差大于0.15g/cm3时优先考虑浮子式液位计或差压式测量；在密度差较小的场合考虑两种介质的介电常数、电导率，如果差别较大可采用雷达液位计、电容液位计。

②固体粉料位测量

常规采用雷达、电容液位计或采用阻旋、音叉点位控制，效果较差。现在市场上有声波技术实现三维扫描成像，效果较好。

4. SIS系统建设要点

4.1. 概述

1、安全保护层模型

2、操作参数保护层

4.2. 规范依据

4.3. 安全仪表系统组成

最基本的安全仪表系统由测量仪表、逻辑单元和最终元件三部分组成。另外，根据需要可设置有不同的人机接口和通讯接口组成完整的安全仪表系统。

每回路安全完整性等级(SIL)

实现完整的安全功能（SIF）

4.4. SIL概念

定义：安全完整性标注为SIL(Safe integrity level)，指某一个安全保护设施（功能）达到规定的安全功能可能性的一个度量。

SIL等级的直观认识

通俗来说可以理解为一个设施实现特定安全功能的可靠性，可以按平均，失效概率来说明一下各SIL等级的区别

4.5. 全生命周期管理

1、规划

系统初步规划，

过程危险分析和评估（Hazop）

安全回路分析和评估(SIL定级）

2、设计

安全仪表系统基础设计

安全仪表系统技术规格

安全仪表系统详细设计

3、集成、调试、投用

安群仪表系统集成（采买。安装）

评估验算（SIL验算）

调试与测试

4、操作维护

安全仪表系统定期测试

安全仪表系统改进、变更

5、停用

4.6. 专业分工

4.7. 安全仪表系统规划

是否设置安全仪表系统

1、分析计算判断

Hazop危险与可操作性分析-确定SIF功能

LOPA保护层分析-确定SIL等级

2、规范依据

国家安监总局40号令

第十三条  涉及毒性气体、剧毒液体、液化气体一二级重大危险源的设施。

4.8. 安全仪表系统设计原则

可靠适用原则，应防止设计不足或过度设计；

多个安全功能公用部分设备安全完整性等级高靠；

独立于基本过程控制系统，独立完成安全保护功能；

安全仪表系统应设计成故障安全；

逻辑控制器应取得相应功能安全认证；

石油化工安全仪表系统安全完整性等级不高于SIL3级。

4.9. 硬件选型导则

IEC61511允许安全仪表系统的设备可以采用“验证使用”或“经验使用”，只要有类似工况应用使用经验，表明该设备有足够低的危险失效概率，适用于安全仪表系统中。

安全仪表系统逻辑控制器应取得相应机构基于IEC61508的安全完整性等级认证。如TUV。

SIS系统的逻辑控制器采用“验证使用”选型原则，SIS系统的现场设备采用“经验使用”的选型原则，是当前SIS工程设计普遍采用的原则。

4.10. 现场测量仪表

1、独立设置要求

SIL1系统可与过程控制系统共用，SIL2系统宜与基本过程系统分开，SIL3系统应与基本过程系统分开。

2、冗余设置要求

SIL1系统一般单一仪表测量，SIL2宜采用冗余设置测量仪表，SIL3应采用冗余设置测量仪表。

3、信号

优先考虑4~20mA+Hart信号，不推荐开关触点型，不应采用现场总线或其他通讯方式。

4、供电

应由SIS系统供电

5、防护等级

IP65及以上

4.11. 执行机构选择

1、执行机构

控制阀（开关阀、调节阀），优先选气动阀；

电磁阀，长时间带电型

电机

2、独立设置要求

SIL1系统可与过程控制系统共用，

SIL2系统宜与基本过程系统分开，

SIL3系统应与基本过程系统分开。

3、冗余要求

SIL1系统一般单一控制阀，