控制室的安全防护设计

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控制室的安全防护设计

黄衍平

从常规仪表到分散型控制系统的采用使得控制室的设计发生了一些变化，如需要单独设计机柜间，电缆数量的增加和敷设方式的改变也对地板的设计提出了不同的要求等等。但是，更加突出的问题是由于生产装置的大型化，控制室必须为从事操作的人员以及控制设备提供安全的连续操作场所，以使操作人员能够进行装置的正常操作，设置于在发生事故或外部发生爆炸时，也能实现装置的安全停车。为此，对控制室建筑物的设计提出了更加严格的防护要求。

近几年来，中国石化集团公司提出了工厂设计模式的改革，从政策上也对控制室的设计提出了一些要求。如从节省投资和减少占地的观点出发，要求尽量减少控制室的面积，采用综合建筑物把控制室包括在其中，不设参观走廊，操作室不做活动地板，不设多余的辅助用房等。但同时提出，随着装置大型化、联合装置的出现以及某些工厂发生过爆炸事故的教训，要求重视控制室的安全防护设计，提出了联合装置的控制室应采用“封闭式结构”建筑物。这样，安全防护设计标准如何确定已是一个值得研讨的重要问题。

1控制室设计的有关国外标准及安全防护内容

控制室设计的国外标准，目前已经见到的有：炼油厂仪表系统安装手册，API RP550-1977第12部分控制中心；美国仪表协会推荐规范ISA RP60-1985；过程仪表和控制API RP554-1995推荐规范第五部分控制中心。这些标准均可提供借鉴。

在API RP550-1977第12部分控制中心，叙述了对外部爆炸的防护：由统一操作的大型控制中心也会引起危险的集中。含有操作整个炼厂或者大量工艺单元所需的全部控制系统的建筑物一旦损坏，将造成大量设备的停工，因而在构筑设计中心时，使其具有适当程度的抵御爆炸的能力是合适的。紧接着，又提到对建筑物抗爆结构设计的考虑，即抗爆结构的实际设计标准取决于存在的潜在条件和需要保护的程度，这种结构的定义就是建筑物能承受在100英尺（30.48m）以外装置的爆炸，而爆炸的能量相当于1吨的TNT炸药，发生中等程度的结构损坏，但没有倒塌，这样就认为可以了。其意图是承受这样的爆炸时，人能保证人身的安全和工厂的操作。但流行的设计哲学喜欢使用动态的设计标准而不是静态的设计标准。

ISA RP60.1控制中心设施指出了来自工艺装置或储罐区的爆炸危险，在防护

结构一节中，对于防冲击波和碎片的考虑如下：

1）中等程度爆炸：外墙和屋顶应设计能抵御过压近似在0.5Psi（3.44kPa，

相当于0.35t/m 2

）静荷载或者3~5 Psi（20.7~34.5kPa，相当于2.11~3.5 t/m

2

）之

间的动荷载。单独支撑的屋顶应使用护墙，如果在爆炸面需要设防爆窗或可视板，应使用不碎材料，并且不大于10inch×10inch（254mm×254mm）。内墙应能抵御0.5Psi（3.44kPa）的过压静电荷。

2）严重的爆炸：外墙和屋顶应设计能抵御过压近似在3Psi（20.7kPa，相当

于2.11 t/m 2

）静荷载或者10~15 Psi（68.9~103.44kPa，相当于7~10.5 t/m

2

）之间

的动荷载。增加负荷时应考虑一个大的潜在的爆炸或者装置至爆炸源的近似要求，通常要求采用钢肋或者同等的结构，不应有窗。外门的设计和位置应予以特殊的考虑。

API RP554第5章控制中心：对于安全防护，提到控制中心应位于区域划分等级为“一般用途区域”。为防止可燃性气体如氢气、腐蚀性气体等进入控制中心，推荐建筑物保持在微正压状态。采用机械辅助结构的门，可提高安全性，易于保持正压状态，易于防爆。对于外部爆炸的防护，当发生炼厂烃类爆炸时，要求保证人身安全；保护计算机设备，以便在事故发生时仍能有序地紧急停车；保证操作人员能够坚守岗位；保留每一情况发生时的事件纪录。因此，在考虑新型控制中心的防爆要求时，很重要的一个因素就是要考虑到外部爆炸区域对控制中心内操作人员和控制设备所形成的威胁。

无爆炸危险场所控制室房间的最低要求为：

1）符合当地建筑物的规范和标准；

2）应为不可燃物质；

3）必要使用塑性材料制成屋顶

4）控制室内不允许进行实验测试工作；

5）建筑物内部的下水道不应与工艺污水下水道连通。

外窗不推荐使用。窗、门以及内部使用的玻璃材料要求如下：

1）窗户的框、架应为金属制品；

2）门、门框及内部的防火隔断应为金属制品；

3）内部所使用的玻璃（包括门、窗和隔断）应为ANSI Z97.1所规定的“安全玻璃”。

2《石油化工控制室和自动分析器室设计规范》SH3006-1998对于建筑物抗爆结

构设计的规定

在建筑物结构设计一节中，规定了对于存在爆炸危险的炼油、石油化工、化纤等工艺装置，其中央控制室建筑物的抗爆结构设计应符合如下要求。

联合装置的中央控制室建筑物应采用抗爆结构设计；

1）单一的工艺装置，根据存在的爆炸危险程度，中央控制室建筑物应采取相应的抗爆结构设计措施，如面向工艺装置一侧的墙采用防爆墙等。

2）对于按抗爆结构设计的墙，根据不同的抗爆要求，可采用配肋墙或钢筋防爆墙。

工程中抗爆结构设计的具体标准，应在设计时加以讨论确定。下表列出中央控制室采用抗爆结构设计的一些实例。

设计实例

序号装置名称抗爆结构设计标准（等

效静荷载/ t•m-2）

墙厚（钢

筋）/mm

层面厚（钢筋）设计单位

1 乙烯、苯乙烯、聚苯乙烯及

发泡聚苯乙烯等联合装置

1 240 采用井字梁结构BASF

2 聚乙烯（100kt/a）6（墙，中央控制室距离

装置110m）；3（屋面）

600 Kellogg-philip

3 聚丙烯（70kt/a）3（墙，中央控制室距离

装置90m）

500 Tecnimont-jinshan

4 聚丙烯（70kt/a）3（墙，中央控制室距离

装置90m）

400 Himont-BPEC

5 炼油厂（联合装置） 2.1（墙）、0.5（屋面）300 BDI

6 宁夏化工厂尿素装置200 LDI