随着化工项目的生产规模越来越大，原料的需求和成品的产量也与日俱增。化工项目中的原料、中间产品绝大多数都是易燃、易爆的液态危险化学品，液态化学品的最常见储存方式就是用储罐集中在罐区储存。

所以，罐区作为化工项目的原料、中间产品、产品的存储单元，在整个项目中尤为重要，罐区监控系统作为全厂控制系统的重要组成，也应该特别重视。

罐区工艺简介

与主装置相比，罐区所包含的设备种类和数量较少。一个比较完善的罐区主要由储罐、泵、附属火炬、控制室、配电室、变压器室和安全消防设施等组成。

通常工艺过程为原料通过计量和装卸设施卸至罐区，原料经过罐区泵送至装置中间缓冲罐，装置泵在设定的流量下将原料泵入装置开始生产，生产出的产品一般送入罐区贮存，然后经过高精度计量设施进行装车或装船。

罐区自动化监控及安全防护整体设计原则

在大型灌区生产运行过程中，由DCS、SIS、FGS共同构成一整套完整的自动控制与安全保护系统，他们的作用相辅相成、又相对独立。

DCS作为基本过程控制系统，主要对生产指标进行实时连续的监控和调节，同时也对工艺风险起道了第一道防护和报警提示的作用；SIS系统对工艺风险起到了第二道防护作用，其结果是安全联锁停车，使工艺装置回到安全状态，避免事故的发生；FGS的作用降低事故发生后的危害程度。

下图表示了他们之间的关系；所以IEC61508、IEC61511、ISA S84.01、GB-T50770-2013《石油化工安全仪表系统设计规范》等标准强烈推荐DCS、SIS、FGS系统应独立设置。

安全仪表系统的独立保护层

罐区安全仪表系统（SIS）应用

安全仪表系统（SIS）的设计是为了响应罐区装置发生危险时，如果不采取行动就会最终导致风险增加，在这些情况下，安全仪表系统必须产生及时、正确的输出，来防止任何危险发生或减轻后果，最大限度的保证人员、设备、生产装置和环境的安全。

罐区SIS系统的设计原则

l 可靠性原则

为了保证工艺装置的生产安全，安全仪表系统必须具备与工艺过程相适应的安全完整性等级SIL（Safety Integrity Level）的可靠度。对此，IEC 61508进行了详细的技术规定。对于安全仪表系统，可靠性有两个含义，一个是安全仪表系统本身的工作可靠性；另一个是安全仪表系统对工艺过程认知和联锁保护的可靠性，还应有对工艺过程测量，判断和联锁执行的高可靠性。

l 可用性原则

可用性是指安全仪表系统在一个给定的时间点能够正确执行功能的概率。为了提高系统的可用性，安全仪表系统应具有硬件和软件自诊断和测试功能。安全仪表系统应为每个输入工艺联锁信号设置维护旁路开关，方便进行在线测试和维护同时减少因安全仪表系统系统维护造成的停车。

l 独立性原则

随着安全标准的推出以及对安全系统重视度的不断提高，安全仪表系统的认证也变得越来越重要，系统的设计思想，系统结构都须严格遵守相应国际标准并取得权威机构的认证。安全仪表系统必须获得IEC 61508相应SIL等级的认证。

l 故障安全原则

安全仪表系统的元件，设备，环节或能源发生故障或者失效时，系统设计应当使工艺过程能够趋向安全运行或者安全状态。

l 诊断与在线维护原则

SIS应具有硬件和软件自诊断及测试功能。SIS应为每个输入工艺联锁信号设置维护旁路开关，方便进行在线测试和维护。

罐区SIS系统的控制

l 快速切断控制

进出贮罐的管线一般设置有快速切断阀，可以在出现问题的时候通过SIS系统快速隔离贮罐，例如当安装在罐顶的音叉液位开关发出联锁信号后，贮罐的进料紧急切断阀将关闭以确保贮罐不会溢流。

进出计量系统的管线一般也设置有快速切断阀，可以在出现问题的时候通过SIS系统快速隔离计量系统以确保整个计量系统的安全。

槽车上的液位信号也将与罐区SIS系统连结以确保槽车不至于溢流。

l 安全联锁

罐区安全联锁包括：超温、超压联锁，如：高压乙烯产品的低温安全联锁；乙烯球罐压力高于设定压力时的安全联锁。

l 辅助操作联锁

罐区一般有大量配套的物料输送泵，泵的压力、液位联锁值设置在SIS系统中，用于泵的启停。

罐区火灾及气体检测系统（FGS）应用

FGS系统是目前大型石化企业火灾自动报警和消防控制常用的集成系统，是检测火灾发生、可燃有毒气体泄漏的重要保障。在装置生产运行时，即使其他系统都失效，FGS系统也可以独立地正常工作，实现火灾气体检测报警和消防控制。

罐区FGS系统的设计原则

l 符合国际标准的FGS系统设计时应遵循的规范要求：

NFPA 72: National Fire Alarm Code.

EN 54-2: Fire Detection and Fire Alarm Systems - Part 2: Control and Indicating Equipment.

IEC 61508 - SIL3.

l FGS系统在设计上应独立于过程控制系统之外，以便在必要时能够快速及时采取措施消除危险。

罐区FGS系统典型现场元件

l 检测保护装置

– 可燃气体检测器（定点式/开路式）

– 硫化氢/有毒气体检测器

– 烟感/温感火灾探测器

– 火焰探测器（红外、紫外、复合式）

– 人为触发设备，例如，手动报警器等

l 报警装置：

– 声音报警器，如蜂鸣器、警报器、喇叭等；

– 视觉报警器，如报警灯等；

– 报警信息，如，SER，HMI，DCS显示等

l 装置动作：

– 启动灭火设备，如，消防水泵、喷淋阀等

– 触发联锁系统，例如，与SIS（ESD）的触发等

– 自动关闭空调通风系统

消防联动控制

罐区发生火灾时，现场火灾自动报警信号上传至FGS系统，控制室操作人员确认自动报警信号是否真实，若有火灾发生，控制室操作人员按动消防按钮，着火储罐所有消防水阀打开进行灭火，同时启动火灾广播、报警器，保证现场人员撤离，消防人员介入。

TSxPlus系统典型SIS/FGS应用网络图

TSxPlus系统业绩举例

1. 天津渤化石化有限公司，PDH主装置区/中控室/罐区改造SIS/FGS系统

2. 阳煤平原化工有限公司，化工一厂、化工二厂合成氨灌区SIS系统项目

3. 吉林市百桉科技有限公司，1000吨/年三氯化硼装置及灌区SIS系统

4. 山东林嘉化工科技有限公司，罐区GDS系统

5. 中化弘润石油化工有限公司，液化气球罐区项目SIS系统

6. 唐山旭阳化工有限公司，二甲醚装置SIS系统改造

7. 山东海容化工科技有限公司，液氯罐区项目SIS系统

8. 安庆飞凯高分子材料有限公司，50吨/年高性能光电新材料项目SIS系统

9. 浙江兴兴新能源科技有限公司，罐区SIS系统

10. 淄博精创化工科技发展有限公司，罐区SIS系统