硝化自动化设计专项方案Word下载.docx
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《关于规范化工公司自动控制技术改造工作意见》(苏安监[]109号);
《关于在全市化工生产公司开展高度危险工艺装置加装DCS专项行动告知》(盐安监[]47号)等文献规定,有限公司硝化反映属于重点监管危险化工工艺。
受有限公司委托,本院对其硝化反映装置进行自动化控制设计。
依照有关规范和设计规定,对照该公司所采用危险化工工艺详细特点,拟定重点监控工艺参数,装备和完善自动控制系统,拟定该公司硝化反映装置必要加装集散控制系统(DCS)和紧急停车系统(ESD)。
在本次自动化控制设计方案编制过程中,得到了滨海县安全生产监督管理局指引,得到了有限公司积极配合与协助,在此表达诚挚感谢!
三、有关设计规范和根据:
(1)《过程检测和控制系统用文字和图形》(HG20505-92);
(2)《自动化仪表选型》(HG20507-92);
(3)《石油化工仪表安装设计规范》(SHT3104-);
(4)《石油化工自动化仪表选型设计规范》(SH3005-1999);
(5)《仪表供电设计规范》(HG20509-92);
(6)《信号报警、连锁系统设计规定》(HG20511-92);
(7)《仪表配管、配线设计规定》(HG2-92);
(8)《仪表系统接地设计规定》(HG3-92);
(9)《仪表及管线伴热和绝热保温设计规定》(HG20514-92);
(10)《工业自动化仪表工程施工及验收规范》(GBJ93-86);
(11)《自控安装图册(上、下册)》(HG/T21581-95);
(12)《控制室设计规定》(HG/T20508-)。
(13)《关于发布首批重点监管危险化工工艺目录告知》(安监总管三[]116号);
(14)《关于规范化工公司自动控制技术改造工作意见》(苏安监[]109号);
(15)《关于在全市化工生产公司开展高度危险工艺装置加装DCS专项行动告知》(盐安监[]47号)
四、硝化工艺简述:
反映类型
放热反映
重点监控单元
硝化反映釜、
分离单元
工艺简介
硝化反映是有机化合物分子中引入硝基(-NO2)反映。
工艺危险特点
(1)反映速度快,放热量大。
大多数硝化反映是在非均相中进行,反映组分不均匀分布容易引起局部过热导致危险。
特别在硝化反映开始阶段,停止搅拌或由于搅拌叶片脱落等导致搅拌失效是非常危险,一旦搅拌再次开动,就会突然引起局部激烈反映,瞬间释放大量热量,引起爆炸事故;
(2)反映物料具备燃爆危险性;
重点监控工艺参数
硝化反映釜内温度控制、硝化剂滴加调节控制,搅拌速率检测;
冷却水控制;
蒸汽控制;
紧急卸料控制;
安全控制基本规定
反映釜温度报警和联锁;
自动进料控制和联锁;
紧急冷却系统;
搅拌稳定控制和联锁系统;
安全泄放系统等。
五、硝化工艺控制规定:
1、重点监控工艺参数:
硝化反映釜内温度、硝化剂流量和搅拌状态
2、安全控制基本规定:
硝化反映釜温度报警和连锁;
硝化剂进料控制和连锁;
搅拌控制和连锁;
热量系统(加热和降温)控制和连锁。
3、采用DCS控制方式:
将硝化反映釜内温度、搅拌速度和反映釜硝化剂进料调节阀门、蒸汽阀门、冷却水阀门、搅拌电机形成连锁关系;
当反映釜内温度超标时,系统可以自动报警并自动停止硝化剂进料,关闭蒸汽阀门,打开冷却水阀门,将硝化反映釜内温度将至适当温度范畴内。
4、采用ESD控制方式:
该硝化反映装置除了安装集散控制系统(DCS)以外,还应装备紧急停车系统(ESD),并设有紧急放料系统,在DCS依然无法控制反映装置正常状况下,ESD可以及时启动,对该反映装置实行紧急停车和紧急放料。
六、有限公司自动化控制系统设计方案:
依照有限公司针对该硝化反映装置进行自动化控制系统改造规定,和国家有关法规规定,结合我院近年来积累安全自动化控制系统设计经验,编制了有限公司硝化反映装置自动化控制系统(涉及DCS集散控制系统和ESD紧急停车系统)设计方案。
1、自动化控制系统设计思路:
该公司当前硝化反映装置生产过程完全是人工控制,整个硝化反映装置安全完全依赖于操作工技能和素质,不拟定因素较多,风险较大,安全系数较低。
在实行自动化控制系统改造后,可以极大提高生产过程安全性和稳定性,无论是生产装置自身浮现故障危险,还是人为因素导致危险以及某些不可抗拒因素引起危险,自动控制系统都可以作出对的反映,并及时给出相应逻辑信号,使生产装置进行自动调节和安全联锁;
在特别紧急状态下可以实行紧急停车和紧急放料,从而制止危险发生和事故扩散,从而使事故危害减少到最小。
2、自动化控制系统设计方案简述:
、DCS控制方案:
控制硝化反映过程,核心是硝化反映装置温度控制,应当及时将硝化反映装置温度、搅拌与硝化剂流量、冷却水和蒸汽进行连锁,可以将硝化反映装置温度及电流信号及时传播到DCS控制系统,系统依照生产工艺对反映温度详细规定,及时对硝化剂流量、冷却水和蒸汽进行调节。
依照温度实际数值与设定值进行比较与判断,如异常则执行相应动作;
当温度超高,先声光报警,同步切断硝化剂进料阀门和蒸汽阀门,再打开冷却水进出口阀门进行降温;
各控制指令相应相应独立工艺参数,所有控制指标、控制逻辑可依照实际生产状况进行调节、修改;
整个控制过程独立于操作,具备最高控制优先级,保护工艺、设备安全,保证安全、清洁、文明生产。
DCS系统逻辑关系方框图如下:
、ESD控制方案:
当该硝化反映装置在DCS系统无法进行有效控制状况下,即反映装置温度超过了极度危险设定值后来,ESD可以及时启动,对该硝化反映装置进行紧急停车和紧急放料。
当反映装置温度超高限或者搅拌电机停机任一状况发生时,ESD系统及时连锁切断硝化剂调节阀门。
硝化剂调节阀需打开时,在ESD系统中,必要经现场人员确认后手动开阀,并对ESD复位后,ESD自动投入连锁控制保护状态。
在ESD系统中,设立紧急停车按钮,紧急停车启动时,ESD自动投入连锁控制保护状态。
对连锁控制项目按启动条件和动作时序分组,将受相似条件触发及需同步动作输出合用同一切换开关。
手动切换开关具备3个位置,其排列位置为执行单元(故障安全型):
自动-脱机-手动。
电机开停:
自动(开/停)-脱机-手动停;
切换开关由一位置切向另一位置过程中应先保持原状态。
ESD系统逻辑关系方框图如下:
、自动控制系统网络框图如下:
3、自动控制过程阐明:
、自动化控制系统应采用电源开关(配电箱)单独设立。
、自动化控制系统应采用UPS不间断电源供电。
、自动化控制系统中检测仪表及执行器,应以隔爆型仪表为主,局限性某些采用正压或其他防爆办法。
、为保证执行器在任何故障状态下都处在过程安全位置,其电路应设计成故障安全型电路,即正常通电,故障断电动作。
、电磁阀必要选用高可靠性电磁阀,并保证接线施工质量。
、对送往电气控制盘用以开停电机触点,应将隔离用中间继电器励磁电路设计为故障安全型。
、自动化控制系统接地,为独立接地系统,信号系统需加装防雷保护。
、ESD系统应当独立于DCS系统,涉及设立专门工作站和专门氢气切断阀门。
DCS系统与ESD系统之间采用控制器间硬连线通信方式(Modbus通信等),将DCS数据传到ESD系统中。
七、自动化控制系统可靠性与实用性:
自动化控制系统由监控中心工业控制计算机、通讯网络、现场智能控制器、现场仪表构成,具备参数收集、联锁控制、组态、信号传播、监督、预警干预、报表生成、流程显示、历史趋势显示、现场及远程报警等功能。
本方案采用先进分布式和模块化设计理念,运用成熟软硬件产品完毕整个系统体系架构搭建。
通过实时数据库,实现监控数据高效记录、长期存储、海量查询和数据解决等;
并使用数据转存功能,为上层应用系统提供稳定数据源。
1、维护工作量小
自动化控制系统涉及终端为智能型控制器,精度高,稳定性好,可大大减少维护人员工作量,减少维护开支。
2、独立可靠系统
自动化控制系统为分布式安全控制系统,顾客通过以便灵活组态就可以实现需要功能。
单台服务器故障,不会祸及整个系统,只对局部实时数据有影响;
同步,顾客主机房服务器和通讯网络故障,也不会导致现场事故。
3、组态灵活,操作以便
自动化控制系统可所有自行组态,可以通过设备按键或者有关组态软件进行组态。
计算机上图表,如网点分布图、数据日报表、月报表等,以及报表格式、功能选取、数据采集点增减等等,均可由软件应用方工程师来设立。
防爆箱操作键盘完全与现场工艺相应,操作简便,安全。
4、系统实时监督功能
公司有关职能部门从网络计算机上就可以实时理解各采集点数据状况。
对于个别异常数据点,可及时进行分析和调查,找到问题因素,为公司切实节约能源开支。
对于突发事故,职能部门可立即找出事故地点进行及时解决,并可依照记录历史记录找寻事故因素,以保证公司内部装置安全。
5、自动化限度高
采用自动化控制系统后,作业现场整洁有序,公司自动化流程会有很大提高。
所有数据在现场智能仪表和监控软件上均可以查询,各种报表和所有数据记录所有由监控软件自动完毕。
八、自动化控制系统技术特点:
1、本设计方案具备良好稳定性、可维护性、独立性,设计合理。
2、数据采集记录终端拥有独立数据存储功能,实现历史数据本地存储和查询,与上层监控软件互相独立,可自成一套稳定数据采集记录体系。
3、本设计方案具备良好可扩展性,其中监控软件设计适应大型应用需求,适应此后业务扩展。
并可在软件不变状况下,通过直接变化硬件配备而成倍提高系统整体性能指标。
4、监控软件提供数据转存功能,按实际需求开发数据转存工具,为后来ERP系统提供精准、稳定一线数据。
5、动态监控数据画面,集数据点地理分布显示、详细数据调取,动态报警、报警历史与一体,令监控及管理工作变及时、直观。
6、各种监控方式集成监控环境,提供了实时趋势、历史趋势、动态棒图,全方位满足顾客监控需求。
7、强大报表系统,同步支持C/S、B/S模式,支持Excel内所见即所得报表模板组态,以便顾客扩展报表系统。
8、支持Web发布功能,以便顾客数据浏览。
9、关系数据库转存:
监控软件可以按规则将保存在历史数据库中数据转储为信息系统所支持关系数据库,并通过特定开发转存软件,对数据进行解决,而后写入到ERP数据库,为公司信息化提供真实而精准数据。
(数据转存)
10、权限管理:
权限管理是整套软件重要构成某些,通过权限管理与权限认证,让顾客在系统权限容许范畴内访问和修改自己所相应资源,从而保证系统安全性。
九仪表清单
序号
名称
口径
介质
数量
备注
1
一体化温度传感器
10
硝化反映釜温度;
双支
2
电动调节阀
DN40
水
20
冷却水进出口阀门
3
高温电动调节阀
DN25
蒸汽
蒸汽进出口阀门
4
硝化剂
硝酸进料调节阀
5
电动切断阀
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