導航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 機械安全論文>>正文

制氫裝置安全儀表系統(tǒng)工程設計

文檔作者：唐雅蓉文檔來源：中國石化工程建設公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月28日
下載地址：點擊這里	文件大?。?183.84 KB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?83.84 KB 共3頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：沖壓自動化生產(chǎn)中模具安全檢測裝置設計

上一篇：氯堿裝置的安全分析技術(shù)

文本預覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

讖 羧恭 石油化工設計 Petrochemical Design
制氫裝置安全儀表系統(tǒng)工程設計
唐雅蓉
(中國石化工程建設公司，北京100101)
摘要：制氫裝置涉及易燃易爆氣體和較高的操作溫度和壓力，對生產(chǎn)過程的安全性要求比較高，相應
地對裝置的安全儀表系統(tǒng)設計要求也比較高。筆者結(jié)合工程實踐，對安全儀表系統(tǒng)的總體邏輯結(jié)構(gòu)作了
簡要介紹；對安全儀表系統(tǒng)一些主要的設計原則作了詳細說明；對制氫裝置安全儀表系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制方
案設計，安全儀表系統(tǒng)選型，聯(lián)鎖邏輯設計以及組態(tài)和調(diào)試等過程進行了具體的討論；并且敘述了在制氫
裝置安全儀表系統(tǒng)的設計過程中的設計經(jīng)驗和遵循的標準規(guī)范。
關(guān)鍵詞：安全儀表系統(tǒng)安全聯(lián)鎖系統(tǒng)緊急停車系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯制氫裝置
安全儀表系統(tǒng)(Safety Instrument System)，也
稱安全聯(lián)鎖系統(tǒng)(Safety Interlock System)或緊急
停車系統(tǒng)(Emergency Shutdown System)，是石油化
工裝置安全生產(chǎn)的保護系統(tǒng) j。
安全儀表系統(tǒng)主要由信號檢測部分、邏輯處
理部分和動作執(zhí)行部分構(gòu)成。信號檢測部分用于
檢測聯(lián)鎖輸入信號。聯(lián)鎖輸入信號對聯(lián)鎖輸出的
影響，或者說聯(lián)鎖輸出對聯(lián)鎖輸人信號的響應，就
是聯(lián)鎖邏輯關(guān)系，這種聯(lián)鎖邏輯關(guān)系由邏輯處理
部分實現(xiàn)，通常由軟件實現(xiàn)，一般采用布爾運算。
聯(lián)鎖動作執(zhí)行部分由一些執(zhí)行聯(lián)鎖動作的設備組
成，當聯(lián)鎖被觸發(fā)時，這些設備完成具體的聯(lián)鎖動
作，實現(xiàn)對裝置和人員安全等的保護。
1 安全儀表系統(tǒng)設計原則
1．1 獨立性原則
安全儀表系統(tǒng)原則上應與過程控制系統(tǒng)
(DCS)分離而獨立設置。在正常情況下安全儀表
系統(tǒng)是”靜止的”，不采取任何動作，但是當參數(shù)發(fā)
生異常波動或故障時，它會按照已定的程序采取
相應的聯(lián)鎖動作，使裝置停在安全水平線上。安
全儀表系統(tǒng)的安全等級要高于過程控制系統(tǒng)
(DCS)。特別是復雜裝置和重要機組的安全儀表
系統(tǒng)更應獨立于DCS之外，使之不依賴于DCS就
能獨立完成緊急停車及安全聯(lián)鎖功能。
1．2 故障安全型原則
故障安全型(Fail To Safe)是當系統(tǒng)發(fā)生故障
時，被控制系統(tǒng)或設備自動轉(zhuǎn)入預定安全狀態(tài)。
開關(guān)類檢測儀表在正常工況和供電條件下其接點
應是閉合的或?qū)顟B(tài)的，聯(lián)鎖執(zhí)行機構(gòu)應是帶彈
簧復位的單作用方式(Fc或FO)，電磁閥或中間繼
電器正常狀態(tài)是勵磁的。根據(jù)具體的工藝過程，系
統(tǒng)發(fā)生故障時，這些儀表或設備應處在安全狀態(tài)。
1．3 采用冗余容錯結(jié)構(gòu)
容錯是指系統(tǒng)在元部件出現(xiàn)故障時，仍能繼
續(xù)運行的能力。容錯系統(tǒng)應具有檢測和報告故障
的能力，同時在局部故障狀態(tài)下依然能持續(xù)正常
運行。安全儀表系統(tǒng)，需要在硬件結(jié)構(gòu)上采用冗
余結(jié)構(gòu)實現(xiàn)容錯，通常采用三重化冗余結(jié)構(gòu)。
1．4 中間環(huán)節(jié)最少
從聯(lián)鎖信號檢測到聯(lián)鎖邏輯計算再到聯(lián)鎖動
作執(zhí)行，應盡可能減少中間環(huán)節(jié)，減少由中間環(huán)節(jié)
帶來的出錯的可能。在防爆等級許可的情況下，
盡量采用隔爆型儀表，減少由于安全柵而產(chǎn)生的
故障源，減少誤停車。
2 制氫裝置安全儀表系統(tǒng)設計
2．1 安全儀表系統(tǒng)選型
制氫裝置涉及易燃易爆氣體和較高的操作溫
收稿日期：2010—09—13。
作者簡介：唐雅蓉，女，1997年畢業(yè)于齊齊哈爾大學工
業(yè)自動專業(yè)，工學學士，工程師，從事儀表自動化的設
計工作。聯(lián)系電話：010—84876751；E—Mail：tangyarong．
sei@ sinopec．com
· l0· 石油化工設計 第28卷
度和壓力，因此，對生產(chǎn)過程的安全性要求比較
高，需要設置獨立的安全儀表系統(tǒng)對關(guān)鍵設備進
行保護。根據(jù)以往的經(jīng)驗和對不同產(chǎn)品性能的比
較，我們選擇TRICON的安全儀表系統(tǒng)。該系統(tǒng)
基于j重模塊冗余結(jié)構(gòu)的容錯控制器，將3路相
互隔離和具有自診斷功能的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)集成為
一個系統(tǒng)，用j取二表決電路來提供高度完善、無
差錯、不問斷的過程操作，不會因為單點的故障而
導致系統(tǒng)失效。
2．2 聯(lián)鎖控制方案
根據(jù)具體的工藝條件設置聯(lián)鎖控制方案，也
就是根據(jù)工藝要求確定需要聯(lián)鎖保護的設備以及
具體的聯(lián)鎖觸發(fā)條件和設備的聯(lián)鎖執(zhí)行動作。對
于制氫裝置，反應爐、廢熱鍋爐和原料氣壓縮機等
都是需要聯(lián)鎖保護的設備，圍繞這些設備和工藝
操作條件，可以進一步確定聯(lián)鎖觸發(fā)條件和聯(lián)鎖
執(zhí)行動作。為了說明問題的方便，本文對聯(lián)鎖觸
發(fā)條件和聯(lián)鎖執(zhí)行動作描述作了簡化，略去了具
體儀表和設備的位號以及觸發(fā)聯(lián)鎖的具體工藝參
數(shù)值。整理涉及到的聯(lián)鎖觸發(fā)條件和聯(lián)鎖執(zhí)行動
作，如表1所示，黑色圓點代表聯(lián)鎖條件觸發(fā)對應
的聯(lián)鎖動作。
表1 制氫裝置聯(lián)鎖條件和聯(lián)鎖動作對應表
聯(lián)鎖動作
聯(lián)鎖條件 暈器
緊急停車按鈕 ● ● ● ● ● ● ● ● ●
轉(zhuǎn)化爐膛壓力高高 ● ● ● ● ● ● ● ●
燃燒空氣壓力低低 ● ● ● ● ● ● ● ●
燃料氣 力低低 ● ● ● ● ● ● ● ●
引風機入口溫度高 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
壓縮機入口分液
罐液位高高 ● ● ● ● ● ●
低分氣液位高高 ● ●
水碳比低 ● ● ● ● ● ●
汽包液位低低 ● ● ● ● ● ● ● ●
汽包壓力高高 ● ● ● ● ● ● ● ●
空氣預熱器出
口壓力低低 ●
2．3 聯(lián)鎖邏輯設計
對上一小節(jié)中聯(lián)鎖觸發(fā)條件和聯(lián)鎖執(zhí)行動作
對應邏輯關(guān)系進行歸并整理，可以畫出聯(lián)鎖邏輯
岡。為了表述方便，這里把所有主要的聯(lián)鎖邏輯
整理到一張圖中，如圖1所示，圖中【ANDI為與門，
【一 為或門，J昔J為非門，1—200—3 1為RS觸發(fā)器，為
L Ll_
3取2邏輯。同樣為了說明方便，圖1中也忽略
了具體輸入信號和輸出信號的位號，并忽略了報
警邏輯。在實際工程項目中，這些內(nèi)容都需要在
聯(lián)鎖邏輯圖中具體體現(xiàn)出來，通常也需要把鄰近
的或者功能相似的聯(lián)鎖邏輯放到一起，整理出多
張聯(lián)鎖邏輯圖，以便于組態(tài)和調(diào)試。圖中聯(lián)鎖輸
入信號正常為1，聯(lián)鎖為0；旁路信號正常為0，旁
路為1。
2．4 組態(tài)和調(diào)試
在聯(lián)鎖邏輯設計完成之后，需要進行組態(tài)和
調(diào)試。組態(tài)的主要內(nèi)容是設置系統(tǒng)參數(shù)，硬件配
置和通訊通道的連接。根據(jù)設計的聯(lián)鎖邏輯，使
用安全儀表系統(tǒng)提供的編程軟件進行聯(lián)鎖邏輯的
描述，并保存組態(tài)文件。TRICON的安全儀表系統(tǒng)
提供功能方框圖、梯形圖以及ST語言等多種組態(tài)
方式。組態(tài)的過程就是邏輯編程的過程，邏輯編
程采用功能方框圖實現(xiàn)，這種語言用線連接功能
塊形成回路，功能塊之間通過連接線傳遞二進制
和其他類型的數(shù)據(jù)。聯(lián)鎖邏輯是安全儀表系統(tǒng)的
關(guān)鍵部分，關(guān)系到系統(tǒng)的邏輯程序是否能完全滿
第28卷 唐雅蓉．制氫裝置安全儀表系統(tǒng)工程設計
輸入信號 聯(lián)鎖邏輯0切斷 輸出信號
丌
開
壓
開
B
=
壓 C
2∞ 3
開
口
}開
壓縮機入口分液罐液位高高A
壓縮機入13分液罐液位高高B
壓縮機入口分液罐液位高高c
0R
0R
分氣液
水炭比低
旁路開關(guān)
汽包液位低低
開
汽包壓力高高
路開
空氣預熱器出口壓力低低A
==== ==— =
空氣預熱器出口壓力低低B
空氣預熱器出口壓力低低C
開
OR
AND
AND
AND
天然氣進裝置壓控
配
關(guān)原料氣進對流段前緊急
切斷閥
壓燃料氣緊急切斷閥
切斷閥
關(guān)中變氣緊急切斷
切斷
中壓蒸汽配入流控閥保位
并切手動
開并切手
動卸荷至O％
弓
停鼓風機
停壓縮機
圖1 制氫裝置聯(lián)鎖邏輯圖
足工藝的聯(lián)鎖控制要求，全部聯(lián)鎖邏輯在投用前 參考文獻：
都需經(jīng)過反復的調(diào)試確認。
調(diào)試過程總體可分為兩個階段：首先離線模
擬測試，然后在線測試。離線模擬測試是邏輯程
序運行在模擬環(huán)境下，通過給強制信號的方式來
檢驗邏輯是否正確、人機界面動態(tài)連接是否正確
及報警功能是否完善等。在線測試除了要完成離
線測試的各項工作外，重點是檢查邏輯程序的輸
入和輸出能否滿足現(xiàn)場各種設備的需要。
張華莎．安全儀表系統(tǒng)邏輯設計淺談[J]．石油化工自動化，
2003(4)：3～7．
王為華，宋江南等．SHB—Z06—1999石油化工緊急停車及
安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設計導則[s]．北京：中國石化出版社，2000．
IEC 61508，F(xiàn)unctional safe~ of electrical／electronic／programmable
electronic safety—related systems．
IEC 6151 l，F(xiàn)unctional safety—Safety instrumented systems for
the process industry sector．
黃步余，王建民等．SH／T 3018—2003石油化工安全儀表系
統(tǒng)設計規(guī)范[S]．北京：中國石化出版社，2004．

網(wǎng)友評論 more

機械安全論文最新內(nèi)容

03-05