成品油管道ESD保护系统误触发原因探讨

成品油管道ESD保护系统误触发原因探讨

李怡心

（中国石油天然气股份有限公司管道郑州输油气分公司河南郑州450008）

摘要：成品油管道沿线建有具备各个功能的输油站场，为确保管道安全平稳高效运行，输油站场设有ESD保护系统，该系统在输油站场和管道沿线出现危急整个管道安全运行的事故时，会实现紧急截断功能，确保人员和设备安全。在管道正常运行期间，由于物的不稳定状态，ESD保护系统中的硬件设备出现故障后，会传输非正常信号，导致保护系统的误触发，使管道输油出现非计划停输。结合生产运行管理实践，探讨使系统误触发的各种原因，总结应对措施，减少ESD保护系统误触发概率，确保输油生产平稳进行。

关键词：成品油管道；ESD保护；误触发原因；应对措施

一、ESD保护系统功能概述

1.1ESD保护系统简介

ESD是EmergencyShutDown的缩写，指管道、系统或设备的紧急关闭或停运，其在输油站场一旦发生火灾、泄漏及管道沿线发生洪水、地震、泥石流、第三方施工破坏等均会危及整个管道安全运行的事故时，实现紧急截断的系统，其首要任务是最大程度的保障人员安全，管道安全，同时最小程度的减少系统停车。

1.2ESD保护系统分级控制功能

ESD保护系统按照功能保护的对象和区域划分为三级，分别是：

1、全线ESD：成品油管道全线紧急停输。

2、站场ESD：全站紧急关闭，同时关闭进出站阀门，截断输油站场与管线的联通，关闭站内所有动力设备并有效隔离。

3、设备ESD：关闭故障设备动力源，紧急停运故障设备。

1.3ESD保护系统触发指令

在紧急情况下，启动站场ESD系统，能迅速有效的将工艺站场与管道干线截断，防止事故扩大。站场指令发出时，ESD系统将按预定指令停泵、关闭进出站ESD阀。触发系统的主要指令包括：

1、控制室操作台上ESD按钮动作；

2、站内可燃气体探测器检测到可燃气体浓度超过最低爆炸下限的50%（高高报）时报警，并持续300s后仍然报警或经人工确认。

3、2个及以上工艺设备区、罐区的火焰探测器或可燃气体探测器浓度超过最低爆炸下限的25%（高报）时，同时报警，并持续300s后仍然报警或经人工确认。

4、发生火灾，经人工确认。

5、接到调度控制中心的ESD命令。

二、ESD保护系统组成

2.1硬件组成：

可燃气体探测器、火焰探测器、手动报警按钮、控制电缆、电液执行机构、浪涌保护器、PLCI/O模块、PLC控制器、ESD按钮。

2.2软件组成：ESD逻辑保护程序。

三、ESD保护系统误触发案例

3.1可燃气体探测器高高报警触发站场ESD

2015年10月31日，管道正常输油期间，输油站上位机提示报警信息“AT0206_AAHH，可燃气体探测器浓度高高报警”，值班人员在上位机上点击“确认误报”，报警信息未消除，随后站场进、出站ESD阀门关闭，触发站场ESD保护功能。运行人员现场查看，发现可燃气体探测器AT0206面板上显示字母“P”，经咨询厂家技术人员得知，字母“P”表示设备电源在重启。

原因分析：可燃气体探测器AT0206持续输出高高报警信号，导致ESD保护功能触发。技术人员更换了该探测器的主板和电源板，原故障电路板返回厂家进行性能检测，检测结果确认为设备本体缺陷导致探测器突然出现重启，启动电流较大，电流大于12mA时输出高高报警信号，进而触发站场ESD保护。

3.2电液执行机构接线虚接触发全线ESD

2017年2月27日，管道正常输油期间，输油站上位机提示报警信息“ESDV0105_ZSL，紧急截断阀门ESDV0105正在关闭”，同时在上位机工艺流程图上该阀门的图标为黄色闪烁状态，表明该阀门的阀位已经离开全开位置，处于正在关闭的状态。当阀门的图标由黄色变为红色后，提示报警信息ESDV0105关闭，触发全线ESD保护。此时，调度控制中心通知，由于该阀门异常关闭，触发管道全线ESD保护，ESD程序自动执行保护功能，管道上游的中间泵站和首站的输油泵全部甩泵，防止管道出现憋压，爆管事故。

运行人员立即到现场查看阀门运行状态，发现该阀门的机械阀位处于全开状态，并未关闭，且无任何异常现象，阀门的现场开关状态与上位机显示完全不一致。

原因分析：技术人员查看上位机报警信息，没有发现触发ESD保护系统动作的指令，ESD机柜中与ESDV0105阀相关控制回路中的浪涌保护器和I/O模块正常无故障。在检查该阀门电液执行机构控制箱各个电路板和端子接线时，发现用于传输阀门“全开到位”状态信号的线缆在端子排上松动虚接，没有牢靠紧固。

查看ESD逻辑保护程序，程序实时监测阀门的各种运行状态（就地/远控、故障、全开到位、全关到位、开阀命令、关阀命令）。当持续10s没有监测到现场阀门的“全开到位”状态信号，则程序默认阀门离开全开位置，正在关闭，ESD程序自动执行保护功能，向上游的中间泵站和首站的输油泵发出停泵命令。

3.3手动报警按钮信号线断开触发站场ESD

2016年6月15日，管道正常输油期间，输油站上位机提示报警信息“HS0102动作，手动报警按钮触发站场ESD保护”，同时在上位机工艺流程图上进出站阀门ESDV0101、ESDV0102图标为黄色闪烁状态，阀门处于正在关闭的状态。运行人员到现场查看后，确认这两个阀门在关闭，站场ESD保护触发。

原因分析：技术人员到现场检查手动报警按钮，发现接线盒存有少量积水，接线端子和信号线连接处锈蚀，并且信号线断开。手动报警按钮是二线制接线，接常闭信号（NC），正产运行时，向控制室ESD机柜输入常闭节点信号。运行人员在现场巡检发现危及站场安全的事故时，按下报警按钮，向控制室ESD机柜输入常开节点信号，触发预先设定的ESD逻辑保护程序，进出站阀门自动关闭，保护站场。手动报警按钮接线盒中信号线因锈蚀断开，相当于给PLC机柜输入常开节点信号，因此触发站场ESD保护。

四、应对措施

1、加强对参与ESD保护系统的火气系统设备（手动火灾报警按钮、可燃气体探测器和火焰探测器）的日常管理和检修维护，确保设备运行可靠稳定，发现缺陷问题及时处理。

2、每年开展仪表自动化春秋检工作时，应对ESD保护系统中各个硬件设备进行详细检查，确保设备外观完好，密封性能完好、电缆接线紧固无虚接松动，确保现场设备传输至控制室ESD机柜的信号准确。

3、对运行人员进行ESD保护功能相关知识培训，需要掌握触发保护功能的各种工况，能够辨别报警信息的真实性（如：偶发的一次性误报警、设备故障导致的持续性误报警、油气泄漏导致的持续性真实报警等），以及“确认报警”和“确认误报”按钮的正确使用方法。

五、结束语

1、ESD保护系统中各个硬件设备应选择工作性能可靠，故障率低，误报率低，在输油站场应用广泛的设备。

2、输油站场建设期间，运行管理人员应提前介入建设工作，掌握ESD保护系统各个设备的在每个环节的施工安装情况，排查工程缺陷问题，并及时整改。

3、工程投产交接验收期间，应对硬件设备的完好性能和系统调试工作进行确认，确保ESD保护系统功能达到设计要求。

4、运行管理期间，应加强设备的维检修管理，定期检测ESD保护系统中各个硬件设备的工作状况。

5、做好员工培训工作，熟练掌握ESD保护系统的组成，触发工况、辨识报警信息真实性和应急操作方法。