國內(nèi)自控設(shè)計存在的一些問題
1、可用性設(shè)計不足
目前，安全可靠性已深入人心。安全可靠性設(shè)計應(yīng)該是近15年來自控設(shè)計的一大特色內(nèi)容，一大理念進步。但是，存在顧此失彼的片面性，漠視可用性。
設(shè)計或許有不出安全事故就萬事大吉的雜念、可用性無關(guān)緊要的錯念。更重要是安全可靠性有標準，政府有檢查。可用性沒標準，政府沒檢查。對于生產(chǎn)企業(yè)，安全可靠性是生存的必要條件。可用性是生存的充分條件。兩者缺一不可。
目前，誤動作、誤停車已經(jīng)成為企業(yè)顯著危害，重點治理項目，至少筆者所在的中石油天然氣集團有限公司是這樣，它有資格具有代表性。
可靠性會馬上要設(shè)計院的命，可用性會逐步要設(shè)計院的命，社會、設(shè)計院也會追設(shè)計人的責(zé)。
漠視可用性表現(xiàn)：無設(shè)計，無評估，無計算，無驗證。例如：采用一取一、二取一的聯(lián)鎖；控制閥故障模式不正確。
舉例1：儲罐罐根閥，工藝裝置泵罐間火災(zāi)隔離閥，故障模式全為FC，導(dǎo)致誤停下游裝置進料，上游裝置出料，逼停裝置。對于非SIS功能控制閥，故障模式應(yīng)選用FL即可，保證可用性。
舉例2：工藝裝置加熱爐燃料氣管網(wǎng)壓控閥，故障模式選擇為FC，一旦該閥氣源故障將自行關(guān)閉，導(dǎo)致管網(wǎng)上所有爐子都熄火停爐。該閥故障模式應(yīng)該為FO，只有燃燒器前壓力控制閥故障模式才應(yīng)該是FC。
2、可靠性設(shè)計不足
上面談了對可靠性非常重視，但不意味著可靠性就做好了，其實只是重視做了，覺得沒責(zé)任了。
現(xiàn)實是經(jīng)過漫長、仔細的HAZOP、LOPA安全分析，安全評估，設(shè)計了大量的聯(lián)鎖保護。設(shè)計完畢后，儀表設(shè)備采購后，又進行了SIL驗證。投用前又進行了聯(lián)調(diào)、確認。安全生命周期、工作程序可謂講究，看似風(fēng)險被拿捏的死死的，被牢牢地摁在ALARP的桌子底下。再來些三取二配置，一大堆SIL，相當(dāng)于又踏上了一萬只腳，讓風(fēng)險永不翻身。
但是，事實證明，轟轟烈烈的SIS，當(dāng)了許多風(fēng)險的黑保護傘，程序正確代替了正確的措施。黑安全保護傘下行成了燈下黑。養(yǎng)兵千日、養(yǎng)尊處優(yōu)的SIS，到用兵一時的時刻，說好的保護層，安全兜底網(wǎng)，洞穿了，失效了，沒起作用，造成重大事故。實際上多少在役的SIS患有疾病，只是沒有機會發(fā)作而已，僥幸的占了事故為小概率事件的光。
問題表現(xiàn)多種多樣，如下幾種情況，設(shè)計必須要改進、提升：
①設(shè)計只注重靜態(tài)因果關(guān)系，不重視動態(tài)聯(lián)鎖過程。日常所謂的聯(lián)鎖保護因果表，僅僅是工藝對儀表要求的最終結(jié)果，即靜態(tài)關(guān)系。
舉例3：某高壓加氫裝置原料泵入口緩沖罐超壓爆炸
原料緩沖罐為低壓罐。原料泵為高壓離心泵。設(shè)計有緩沖罐液位低低或泵出口流量低低聯(lián)鎖關(guān)閉泵出口閥、停泵。某日泵出口低流量聯(lián)鎖時，各個SIS終端元件聯(lián)鎖命令同步發(fā)出，因為停泵速度快，關(guān)閥時間長，而設(shè)計忽略這些中間動態(tài)過程，導(dǎo)致在時間差內(nèi)介質(zhì)倒流，入口緩沖罐超壓、爆炸、著火，人員傷亡。
②缺乏標準化設(shè)計方案
舉例4：xx加熱爐停爐后燃料氣泄漏，遇火爆炸。
某裝置加熱爐，燃料為燃料氣。燃料氣管路設(shè)有一道切斷閥。聯(lián)鎖停爐時聯(lián)鎖關(guān)閉切斷閥。切斷閥因故障關(guān)閉不嚴，泄漏的燃料氣遇火爆炸。
關(guān)于加熱爐燃料氣切斷，國際上至少50年前就有了固定的標準化的切斷閥配置方案，即：兩道串聯(lián)的切斷閥，兩道閥之間加排放閥。
舉例5：污水處理場污泥干化車間發(fā)生爆炸。
污水處理場污泥干化車間，因為有粉塵，產(chǎn)生爆炸。我記憶中國內(nèi)工廠因爆炸造成死亡最大的一起事故就是一個工廠的粉塵爆炸事故。粉塵不僅有可燃爆炸的，還有有毒的，還有可燃且有毒的。粉塵檢測，難以把控，更依賴標準化設(shè)計。但現(xiàn)實是缺乏標準化設(shè)計。
舉例6：溫度計套管斷裂，介質(zhì)對外泄漏；雙法蘭變送器膜片破裂，毛細管破裂，介質(zhì)對外泄漏。
原因：溫度計套管因腐蝕斷裂，造成泄漏。雙法蘭變送器膜片、毛細管薄，因介質(zhì)腐蝕破裂，造成泄漏。腐蝕是復(fù)雜的，難以把控，需依賴標準化設(shè)計。但現(xiàn)實是缺乏標準化設(shè)計。以此類推，進行反思，我們自控方案標準化嚴重短缺。
3、設(shè)計自主性不清
目前，出現(xiàn)了一種設(shè)計文化，只簡單認標準，凡事則問有標準嗎？標準上沒說，這樣做行嗎？不能做啊！表面看來還挺有理，路子正，實則荒謬。沒鐐銬不會走路，沒帽子不敢出門，非得找個緊箍咒戴上。照此下去，下一步就到了一加一不敢說等于二，因為沒標準規(guī)范。設(shè)計師成了書呆子。成也規(guī)范，敗也規(guī)范。機械刻板，成為笑柄。
標準規(guī)范是底線，遵守規(guī)范只是及格設(shè)計，而我們的作品遠不應(yīng)該僅僅是及格，使命應(yīng)該是優(yōu)秀。大片空白需要我們書寫，天地廣闊需要我們耕耘。
設(shè)計者的責(zé)任應(yīng)該是收了用戶設(shè)計費，交換條件應(yīng)該是一手交錢，一手交優(yōu)秀設(shè)計。不信您回院去問問市場部是如何承諾用戶的，若非如此就是欺騙。
舉例7：變送器防爆等級雜亂
不同裝置需要的防爆等級不同，同一裝置不同區(qū)域需要不同的防爆等級。設(shè)計按照按區(qū)域等級確定變送器的防爆等級。這樣就造成儀表防爆等級多，互換性差，備品備件多。最嚴重的問題是容易搞錯，尤其在運維階段。留下安全隱患。
不同防爆等級的溫度、壓力、差壓變送器價格相同。如果設(shè)計選用等級一致，省錢，安全。而這樣的優(yōu)越性，被我們以按規(guī)范做設(shè)計的“專業(yè)性”給毀掉了。
舉例8：xx某液化氣汽車裝車泄漏。
曾經(jīng)發(fā)生過液化氣裝車過程中，快速接頭脫落，液化氣泄漏，爆炸起火，死傷多人，包括控制室人員。筆者采用可燃氣體檢測報警聯(lián)鎖關(guān)閉裝車控制閥，可以消除其中風(fēng)險。但是，卻遭到反對，反對的理由是標準規(guī)范沒有要求設(shè)置這個聯(lián)鎖。至于汽油裝車采用可燃氣體檢測報警聯(lián)鎖關(guān)閉裝車控制閥的方案就更不被同意了。好在山東省后來下文要求這樣做了，算有個堵反對者嘴的說法。
舉例9：儀表供電必須是雙UPS，SIS供電必須是雙UPS，甚至要求各控制系統(tǒng)UPS獨立。
憑什么這樣要求？凡是人身安全、環(huán)境安全需求的，應(yīng)該不打折扣地執(zhí)行。此為法律法規(guī)要求的。但這與此有關(guān)嗎？若無關(guān)，都可因地制宜，業(yè)主自算經(jīng)濟賬，自作決策。實際無關(guān)。
與此相似案例很多，如無人機柜間是否需要抗爆。
有多少以標準規(guī)范的名義， “順竿爬”的自我加碼思維模式，增加了投資，耽誤了生產(chǎn)。我相信我們的企業(yè)整改是全球最頻繁的，最繁忙的。但又有多少是確有必要的？無用整改意味著成本提高，成本提高意味著競爭力下降。
舉例10：控制閥備用風(fēng)罐只能用于安全可靠性目的。
沒錯，控制閥配備用風(fēng)罐，保證該閥外來氣源中斷時，還能執(zhí)行控制命令，運行到安全位置，實現(xiàn)故障安全。但是，換一個場景，控制閥通過彈簧機構(gòu)可實現(xiàn)FC或FO，已經(jīng)實現(xiàn)了故障安全，不再需要備用風(fēng)罐?？墒?，作為關(guān)鍵工位，該閥氣源意外中斷，造成誤停車，造成經(jīng)濟損失，會被故障安全“反噬”，犧牲可用性。此時可通過配置備用風(fēng)罐，補償可用性。這本是完美的方案，同時實現(xiàn)了可靠性和可用性。但是，這被僵化認為備用風(fēng)罐用于安全可靠性的“安全理念”、片面地執(zhí)行標準規(guī)范所頻遭反對。
4、設(shè)計使用性不足
設(shè)計重視正常運行，輕視運行維護。
舉例11：SIS控制閥無周期性檢測措施
安全儀表系統(tǒng)要求周期性檢測。周期宜與裝置檢修周期一致。石化裝置檢修周期3～4年。但是SIS控制閥的檢測周期一般最長一年。可見控制閥檢測周期與裝置檢修周期嚴重不同步。
對此，工程設(shè)計中有解決措施嗎？ 現(xiàn)實情況：相關(guān)設(shè)計極少極少。這怎么“自圓”我們自控設(shè)計人高調(diào)捍衛(wèi)的SIS安全生命周期呢?
SIS控制閥無法周期性檢測，必然導(dǎo)致在安全檢查中“露餡”，會被勒令停車，打破企業(yè)長周期生產(chǎn)的計劃。長周期生產(chǎn)是企業(yè)經(jīng)濟效益的生命線。對此，自控人是“罪魁禍首”，而且是明知故犯。特別令企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)氣憤的是誰都不清楚自控人給企業(yè)埋了這么大個“雷”。
舉例12：隨意設(shè)置報警致報警泛濫；報警缺乏分級致操作輕重不分
自從有了DCS，報警功能不再花錢，于是設(shè)計不加節(jié)制，隨便設(shè)計報警，能報則報，以至于報警多至泛濫，操作工不再理睬，埋下事故隱患，“完美”演繹了“狼來了”的傳統(tǒng)故事。報警不分級，報警鋪天蓋地，操作工不知道輕重緩急，耽誤大事。有意思的是，我們一手任報警泛濫，一手花大錢買報警管理系統(tǒng)。
5、設(shè)計投用率不足
設(shè)計的許多自動控制回路投不上，但是還是次次這樣設(shè)計。只要設(shè)計了，業(yè)主還不能自己修改取消。
讓設(shè)計出通知單修改掉，那不是說設(shè)計單位設(shè)計錯了嘛？！修改那是不可能的。投不上那是你沒本事，我設(shè)計沒錯。特別是裝置投產(chǎn)了，時間長了，還談出通知單，可能嗎？終身負責(zé)制是指負責(zé)安全，不負責(zé)投用率。
無奈的業(yè)主只剩下無奈。
自控投用率，不僅事關(guān)投資效益，影響自控達標率，影響企業(yè)、車間、個人利益，還事關(guān)合法合規(guī)，不是設(shè)計人員認為的無所謂小事。請看政府要求：
舉例13：加熱爐爐膛氧含量控制進風(fēng)量
過程滯后大，風(fēng)道、煙道檔板不靈活，氧含量控制進風(fēng)量的單回路控制根本投不上。
舉例14：復(fù)雜工藝采用簡單控制
以前，自控簡單追求單回路控制。但是，單回路控制如同頭痛醫(yī)頭，不可能都起作用。注定有的單回路控制永遠投不上。
要進一步提高自控率，最終還是應(yīng)在充分分析工藝過程的基礎(chǔ)上設(shè)計控制方案。目前看到，部分企業(yè)采用了智能控制，效果不錯，其重要技術(shù)是消除“孤軍奮斗” 單回路控制，而根據(jù)工藝過程采用多參數(shù)控制。
自控設(shè)計必須仔細評估每個控制回路的自控可行性。實際情況嚴重不足。甚至有的自控專業(yè)已經(jīng)不參與P&ID設(shè)計了。
業(yè)主必須認真審核P&ID?？上Ш苌賹徍丝刂苹芈返目尚行?。
筆者相信，今后對于不可投用的控制回路，設(shè)計肯定會被追責(zé)。哪個業(yè)主會永遠放任設(shè)計院亂花自己的錢？自己被無辜罰款？
未完，下一篇：林洪?。簢鴥?nèi)自控設(shè)計存在的一些問題及思考(二)
作者：林洪俊(教授級高級工程師，TUV安全工程師， 中國石油華東設(shè)計院副總工程師，中國石油天然氣集團公司高級技術(shù)專家。從事石油化工工程設(shè)計三十多年，主持設(shè)計了多項國內(nèi)外大型石化工程，編審了國內(nèi)石油化工行業(yè)主要儀表設(shè)計規(guī)范)
