仪表专业工程统一规定050110.docx
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仪表专业工程统一规定050110.docx
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仪表专业工程统一规定050110
密级:
□秘密□机密□绝密
文件编号:
SDCL-1ENG-PP-025
神华煤直接液化项目
仪表专业工程统一规定
1
2005年01月15日
0
发表使用
2004年12月20日
版号
用途描述
编制人
审核人
批准人
执行日期
主编部门:
设计管理部
参编人:
说明:
本文件解释权在设计管理部。
1目的
规范和统一神华煤直接液化项目的自控设计原则及工程技术要求等,作为详细设计或EPC承包商开展工程技术工作的依据之一,保证神华煤直接液化项目自控工程能高效、有序、高质量地进行。
2适用范围
本工程统一规定适用于神华煤直接液化项目先期工程详细设计及EPC阶段的自控工程,项目各参建方应共同执行本规定,任何例外情况都应该提交给神华公司审核、批准。
本规定对仪表和自控系统设计安装的要求为最基本要求,在执行本规定的同时还需遵照国际及行业的相关规定,当不一致时执行更严格的规定。
本规定作为神华煤直接液化项目有关合同部分的技术文件之一。
3标准规范
本工程的标准规范主要采用国内的有关标准,部分国内没有相应标准的或一些引进的设备采用国际标准。
设计、采购、施工和检验采用的主要标准规范如下(详见神华项目程序文件《标准规范清单》SDCL-1ENG-PP-010):
序号
标准编号
标准名称
1
GB/T2624-1993
(1996)
流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量(附加1996年第1号修改单)
2
GB/T2625-1981
过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号
3
GB50058-1992
爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
4
GB50160-1992
(1999年版)
石油化工企业设计防火规范(1999年版)
5
SH3005-1999
石油化工自动化仪表选型设计规范
6
SH3006-1999
石油化工控制室和自动分析室设计规范
7
SH/T3018-2003
石油化工安全仪表系统设计规范
8
SH/T3019-2003
石油化工仪表管道线路设计规范
9
SH3020-2001
石油化工仪表供气设计规范
10
SH3021-2001
石油化工仪表及管道隔离和吹洗设计规范
11
SH3063-1999
石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范
12
SH/T3081-2003
石油化工仪表接地设计规范
13
SH/T3082-2003
石油化工仪表供电设计规范
14
SH/T3092-1999
石油化工分散控制系统设计规范
15
SH3126-2001
石油化工仪表及管道伴热和隔热设计规范
16
SH/T3104-2000
石油化工仪表安装设计规范
17
SH/T3105-2000
炼油厂自动化仪表管线平面布置图图例及文字代号
18
SHB-Z06-1999
石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则
19
IEC60534-2(1978)
在安装条件下不可压缩的流体的阀口径计算公式
20
ISAS75.01-1985
控制阀口径计算流量公式(1995年修改)
21
SH3501-2001
石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范
22
SH3521-1999
石油化工仪表工程施工技术规程
23
SH/T3404-1996
管法兰用紧固件
24
GB50169-92
电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范
25
GB50093-2002
自动化仪表工程施工及验收规范
4设计基础数据
4.1测量单位
测量单位采用国际单位制(SI计量标准)。
除部分国外BED的装置的个别单位不能统一外,其他单元的设计文件应统一采用常用单位如下:
a)流量测量单位:
液体kg/h、t/h、m3/h
气体Nm3/h、Nm3基准条件为0.101325Mpa(A)、0℃
蒸汽kg/h、t/h;
b)压力测量单位:
MPa、kPa、Pa;(差压采用kPa)
c)液位测量单位:
mm;
d)温度测量单位:
℃;
e)密度测量单位:
液体及蒸汽kg/m3;气体kg/Nm3;
f)运动粘度测量单位:
mm2/s;
g)动力粘度测量单位:
mPa·s。
4.2仪表传输采用标准信号:
a)气动信号:
20kPa~100kPa;
b)电动信号:
4mA~20mA(DC)。
4.3自然条件
自然条件祥见神华煤液化项目程序文件《场地资料》SDCL-1ENG-PP-005。
5仪表和控制系统选型原则
5.1总则
5.1.1根据装置的生产规模、流程特点、操作要求和自动控制水平要求,选择技术先进、性能可靠、价格合理、售后服务和技术支持良好的自控设备和系统。
5.1.2选用的仪表必须是国家或国际技术监督部门认可、取得制造许可证的合格产品。
优先选用通过GB/T19000或ISO9000标准质量体系认证的公司或生产厂商提供的产品。
国内产品不能满足质量或功能要求的情况下,应选用国外优质产品。
神华项目管理将确定一份“神华项目仪表厂商名录”,详细设计或EPC承包商对仪表设备供应厂商的选择应遵照神华提供的“神华项目仪表厂商名录”的要求,特殊情况应报经神华同意。
5.1.3通常情况下仪表的选型按本统一规定进行;对于专利商(或国外BED承包商)有特殊要求的,应遵照其文本形式的特殊要求进行。
如煤液化及加氢稳定装置(T-Star)部分需遵照AXENS的特殊要求,煤制氢装置部分需遵照Shell的特殊要求。
5.1.4DCS、SIS、安全栅、可燃和有毒气体报警器,神华已签定这部分的MAV保护伞协议,神华煤液化公司将提供有关技术规定和统一报价,各详细设计或EPC承包商应执行MAV的相关规定。
5.1.5本项目大部分工艺介质属易燃、易爆,有些装置还有有毒介质,危险区域所使用的仪表应满足防爆要求,各装置根据电气专业的危险区域划分确定相应的防爆等级;装置区优先选用本安型仪表,不能满足本安型的部分选用隔爆型,分析仪表、部分流量计、电磁阀等仪表选用隔爆型;当可选的仪表不能满足本安或隔爆防爆要求时,应采用正压通风防爆方式。
5.2温度仪表
5.2.1量程
温度刻度应采用直读式。
温度仪表正常使用温度应为量程的50%~70%,最高测量值不应超过量程的90%。
5.2.2就地温度仪表
就地温度指示仪表一般选用带外保护套管的双金属温度计,转向型。
温度范围为-80℃~500℃,刻度盘直径一般选用100mm。
5.2.3集中检测温度仪表
一般场合选用符合IEC584标准J型或K型热电偶,为便于统一,对于含氢的装置除炉子烟气部分采用K型外,其他部分采用J型热电偶;对于非含氢装置或单元统一采用K型热电偶;特殊场合可根据具体情况选用其它分度号的热电偶。
根据各单元的具体情况也可选用符合IEC571标准Pt100热电阻(三线制,热电阻值为100Ω,0°C时),如:
窄范围或高精度的场合,温度补偿、压缩机轴系温度等。
热电偶的允差等级为Ⅰ级,热电阻的允差等级为A级。
温度指示回路一般均不配温度变送器,温度检测元件的低电平信号直接进DCS输入卡件。
温度控制回路或其他有特殊要求的回路需加温度变送器,一般采用带变送功能的安全栅,即低电平信号(mv或热阻信号)输入,4~20mADC输出的安全栅。
对反应器、加热炉等温度检测点多而且较集中的部位,若信号不用于控制或联锁保护时,可采用多路温度采集器。
多路温度采集器安装在现场,通过通讯的方式与DCS连接。
温度套管的最低材质要求为1Cr18Ni9Ti不锈钢。
取源要求见附录B2。
测温元件的接线盒材质一般为不锈钢或铝,电气连接口为1/2”NPT。
5.3压力仪表
5.3.1量程
测量稳定压力时,正常操作压力应为量程的1/3~2/3。
测量脉冲压力时,正常操作压力应为量程的1/3~1/2。
测量压力高于4.0MPa时,正常操作压力应为量程的1/3~3/5。
5.3.2就地压力仪表
一般选用弹簧管压力表,径向无边,刻度盘直径一般选用100mm,特殊需要时可选用150mm;精度选用1.5级,精密测量和校验用压力表的精确度为0.4级、0.25级或0.16级。
弹簧管压力表受压检测部分一般选用不锈钢材质,特殊情况按介质的特性选择。
特殊介质的压力测量仪表的选用规定如下:
a)微压测量宜采用膜盒压力表,或差压压力表(一端连大气压)。
b)乙炔、氨及含氨介质的测量,应选用专用压力表;
c)氧气的测量,应选用氧气压力表;
d)硫化氢和含硫介质的测量,应选用抗硫压力表;
e)对于粘稠、易结晶、含有固体颗粒或腐蚀性的介质,应选用隔膜压力表或膜片压力表,隔膜或膜片的材质应根据测量介质的特性选择;
f)安装于振动场所或振动部位时,宜选用耐振压力表。
5.3.3压力(差压)变送器
(1)要求采用标准信号传输时,应选用压力(差压)变送器,精度为0.1级。
(2)微压、负压测量,可选用差压变送器。
(3)对于粘稠、易结晶、含有固体颗粒或腐蚀性的介质,应选用法兰式压力(差压)变送器。
当采取灌隔离液、吹气或冲洗液等措施时,宜选用一般的压力(差压)变送器。
(4)压力变送器功能的详细要求见5.7节。
5.4流量仪表
5.4.1量程
最大流量的刻度读数不应超过90%。
正常流量的刻度读数应为50&~70%。
最小流量的刻度读数不应小于10%。
5.4.2气体、液体、蒸汽流量仪表
(1)差压式流量计
一般流体的的流量测量,宜选用标准节流装置。
标准节流装置的选用应符合GB/T2624或ISO5167的规定;测量低雷诺数流体的流量选用1/4圆孔板;
一般情况下取压方式采用法兰取压方式,法兰取压口直径Φ23。
此外,根据使用条件和测量要求可采用其它取压方式;
差压范围的选择应根据计算确定,校准压差范围等级宜为:
6、10、16、25、40、60、100kPa。
(2)流量计类
应根据不同用途、精度要求和介质情况选用符合有关规范的相应流量仪表:
a)在小流量、微小流量的场合,不粘附且透明的流体流量测量,当量程比不大于10∶1,可采用金属转子流量计;
b)洁净气体、蒸汽和粘度较低(不大于5mm2/s)的液体的流量测量,可选用涡街流量计;
c)大管径的流量测量,如进出装置的循环水可选用超声波流量计、涡街流量计或电磁流量计,精度0.2级;
d)质量流量计不受流体温度、压力、密度或粘度变化的影响,能提供精确可靠的质量流量计量,精度0.1级;计量精度要求高时选用质量流量计。
e)粘度较大的介质可选用楔式流量计或容积式流量计,含固体颗粒的介质采用楔式流量计。
f)特殊场合可根据介质情况选用其他类别的流量仪表。
5.5计量仪表设置原则
根据工厂对原料/产品的准确计量和对外贸易、对内部装置物料平衡及生产经营的要求。
考虑到装置的实际运行情况和未来工厂的管理特点,对计量仪表选用的基本要求是:
经济、合理、适用,达到生产经营的要求标准。
5.5.1对进出厂物料计量仪表的要求:
(1)固体物料计量
进出厂的固体物料静态准确度不低于0.1级,动态不低于0.5级。
可用轨道衡、地中衡、台秤。
(2)液态物料计量
进出厂的液态原料和产品计量准确度不低于0.1—0.2级。
可选用质量流量计、容积流量计。
(3)蒸汽流量计量
进出厂蒸汽流量准确度为1级。
可选用孔板(差压法)、涡街流量计,对过热蒸汽应带压力、温度补偿;对饱和蒸汽带压力补偿。
(4)进厂天然气计量准确度为1级,可选用孔板流量计,并进行压力、温度补偿。
(5)根据需要单独设立计量专用仪表。
5.5.2对装置区之间或车间之间的计量仪表要求:
(1)固体物料计量
进出车间或装置的固体物料计量准确度不低于1级。
可选用电子称重仪、台秤、皮带秤。
(2)液态物料计量
进出车间或装置的液态原料和产品计量准确度不低于1级。
可选用孔板(差压法)、涡轮流量计、容积流量计。
(3)蒸汽流量计量
进出车间或装置蒸汽流量准确度为1级。
可选用孔板流量计、涡街流量计。
(4)厂内各装置、各单元的物流计量应能够满足装置物料平衡、能量平衡及能耗计算的需要。
5.5.3水流量计量准确度不低于2级。
可选用孔板(差压法)、超声或电磁流量计、阿扭巴流量计、转子流量计、涡街流量计。
5.5.4气体流量计量
(1)对于成分变化不大的气体准确度不低于1级,可选用孔板(差压法)、涡街流量计,当压力和温度有变化时应带压力和温度补偿装置。
(2)对于成分变化较大、比重变化较大的气体其准确度为1级,可选用涡街流量计,并进行压力、温度补偿。
5.5.5可根据工艺介质和实际测量工程具体情况选用仪表性/价比高的相应计量仪表,如:
质量流量计、容积式仪表、超声波流量计、电磁流量计。
原料、成品可优选质量流量计。
5.5.6计量仪表的信号应能传送到相关装置的DCS系统,以便为工厂管理系统提供物料计量数据。
5.6物位仪表
5.6.1就地指示液位仪表
一般液位测量选用玻璃板液位计或磁浮子液位计。
(1)玻璃板液位计的选用一般应遵照下列原则:
a)当测量深色、粘稠并与管壁有沾染作用的介质时不宜使用玻璃板液位计。
b)一般选用透光式,洁净、透明、低粘度和无沉积物介质的液位指示也可选用反射式;
c)对于易冻、易凝介质,应选用带蒸汽夹套式;
d)低温介质易造成结霜时,应选用防霜式。
e)玻璃板液位计的法兰间距一般为500mm、800mm、1100mm和1400mm。
最大长度不应大于1700mm,如果测量范围大于1700mm,可采用几个液位计上下重叠安装,对于有盲区的玻璃板液位计上、下重叠≮200mm。
(2)磁性浮子液位计的选用一般应遵照下列原则:
a)测量粘度高于600mPa.s的介质不宜使用磁性浮子液位计。
b)最大长度不宜大于4000mm。
c)介质密度400~2000kg/m3,介质密度差应大于150kg/m3。
5.6.2远传指示液位仪表
远传液位测量一般选用差压变送器或双法兰差压变送器,当差压变送器不能满足最小量程要求时(如测量界位和小量程的液位)可选用智能电动外(或内)浮筒液(界)位变送器;液(界)位开关选用外浮筒液位开关或音叉液位开关。
含固体颗粒介质的液位测量采用超声波液位计、导波雷达液位计或放射性料位仪等。
罐区液位测量采用雷达及伺服液位计等,用于控制或一般指示的其精度应在±3mm之内,用于计量的精度在±1mm之内。
当液位测量只需要得到报警或联锁信号时,可采用开关类液位仪表。
检测固体料位的内容,如煤粉,飞灰,渣粒等料位,常用有放射性料位计(料位开关),电容料位计(料位开关)等;其它物位仪表根据介质情况及应用场合也可适当选用。
5.7变送器
各类变送器,包括压力、差压、流量、液位变送器等,优先选用智能变送器,二线制4~20mA(DC),附加HART通信信号输出,以实现远程在线量程修改等维护功能。
变送器的一般要求如下:
a)外壳材料:
不锈钢或铝合金+聚氨酯涂层。
b)接液部分材质:
最低要求为316SS
c)工艺连接口:
1/2–14NPT
d)电气连接口:
1/2”NPT
e)带现场指示表头(一般为数字表头,无法满足时采用模拟表头)
f)带安装支架(一般可采用碳钢,必要时采用不锈钢)
g)对于需要配三阀组的差压变送器,一般应由变送器供应商成套。
5.8调节阀
根据具体的工艺条件选用不同材质的单座/双座调节阀、蝶阀、球阀、闸阀、角阀及三通阀等。
调节阀压力等级、阀体材质等级应不低于所在工艺管线的等级,不采用铸铁阀体的调节阀。
5.8.1基本尺寸
Cv(阀流通能力)计算,按ISAS75.01标准进行计算阀门尺寸,通常阀门尺寸和流通能力按下列各点考虑决定,正常操作时阀在最小流量时的开度不小于:
10%。
一般调节阀不使用下列阀体尺寸:
11/4″,21/2″,31/2″,5″。
调节阀正常操作时噪音不超过90dBA,在间歇和/或紧急操作时不大于115dBA,最大允许声压级(dBA)的测量是在距管道表面1米且在阀出口下游1米处测得的。
5.8.2型式
根据下列不同场合选用调节阀的型式:
a)在要求泄漏量小、阀前后压差较小的场合选用单座调节阀;
b)在泄漏量要求不严、阀前后压差大的场合选用双座调节阀;
c)在阀前后压差较大、介质不含固体颗粒的场合选用套筒调节阀;
d)高压差调节阀一般采用角型调节阀;
e)次要对象、调节精度要求不高的场合可选用自力式调节阀;
f)含固体的场合选用球阀;
g)特殊场合根据具体需要确定。
5.8.3上阀盖型式
根据下列不同的操作温度选用上阀盖型式:
a)操作温度为-20℃~200℃时选用普通型;
b)操作温度高于200℃时选用散热型。
c)操作温度低于-20℃时选用长颈型。
5.8.4组件材料的选择
(1)阀内件在一般情况下选择不锈钢,特殊情况下可根据需要选择不同的材料或进行特殊处理。
(2)操作温度低于200℃时选用“V”型聚四氟乙烯填料;超过200℃时选用柔性石墨填料。
5.8.5执行机构的选择
执行机构的选择如下:
a)一般情况下选用气动薄膜执行机构;
b)要求执行机构有较大的输出力且要求响应速度较快时,一般在联锁系统采用气动活塞式执行机构。
c)执行机构应能满足最低环境温度下长期正常工作的要求。
执行机构及其弹簧范围等应能克服阀的前后的最大压差。
5.8.6辅助部件的选择
辅助部件的选择如下:
a)一般随调节阀配阀门定位器,按需要选择能满足要求的气源压力。
定位器一般采用智能电/气阀门定位器(HART协议),电气连接口为1/2”NPT;
b)在未设置切断阀和旁路阀的场合选用手轮机构;但对安全联锁用的紧急切断阀或安装在禁止人进入的危险区内的调节阀不得设置手轮机构,专利商或国外BED承包商有特殊要求的除外。
c)根据具体需要,配电磁阀、阀位开关,锁定继动器、先导继动器、升压继动器、储气罐等应作为执行机构的一部分成套提供,以满足要求的行程速度、故障安全动作等。
5.9安全栅
当现场变送器、检测元件等仪表为本质安全型仪表时,应采用隔离安全栅;某些特殊仪表的安全栅根据所选仪表要求定。
当发送信号与接受信号采用不同供电回路(信号地均不浮空)时,其之间应采用隔离器。
安全栅选型的详细规定见MAV的有关规定。
5.10分析仪表
加热炉烟气氧含量测量选用插入式氧化锆氧含量分析仪。
根据工艺要求和控制技术的需要选用所需的分析仪表,如在线气相色谱仪、红外热导、磁氧(O2)等分析仪表,它们将根据需要安装于分析小屋内,如果为了缩短采样时间把分析小屋布置在防爆区内,相应的设施(包括空调)应符合防爆要求,分析小屋应采用正压通风。
主采样系统通常由分析器供货商提供;与样品相接触的配管和部件材料一般为不锈钢,根据样品组份和工况要求也可采用其他材料。
应提供采样旁路用于吹扫样品和缩短采样滞后时间。
系统通常应带有压力调节器、流量计、过滤器和排放阀以及附加的加热器和冷却器,因而保证样品恒定的压力和/或温度,干净,无烟雾和灰尘颗粒等,以满足分析器的要求。
管道安装的直插式在线分析仪表(如粘度计等)应设置付线系统。
5.11安全仪表
在装置区、压缩机区等易发生可燃、有毒气体泄漏或聚积的场所,根据工艺或安全等主体专业提供的泄漏点分布,按《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》(SH3063-1999)要求设置可燃、有毒气体检测器。
检测变送器的防护等级不低于IP65,采用隔爆型,防爆等级应满足危险区的划分。
可燃、有毒气体报警仪表及系统选型和配置规定见MAV的有关规定。
各装置应有独立的监测器分布图。
根据各装置的具体情况配备适量的便携式环境检测仪表。
5.12机组等特殊设备包的控制系统
5.12.1压缩机组、特殊泵等转动设备的控制系统
压缩机组、特殊泵等转动设备的控制系统的设置按其复杂程度区别对待,原则上,往复式机组、特殊泵的监控和安全保护分别由相关装置的DCS和SIS实现。
离心机组监控和安全保护系统随机组设备成套提供,拟采用机组综合控制系统(ITCC),人机界面设置在相关的联合控制室;各装置的机组综合控制系统(ITCC)要与装置的DCS通过接口单元通讯;为使全厂的机组控制系统尽可能的统一,在机组设备订货时,机组控制系统的配置应按神华对机组控制选型的有关规定向设备供应商提出要求。
机组的一次元件/仪表(就地安装仪表)和机旁盘由机组制造商成套提供。
5.12.2特殊工艺设备包的控制系统
原则上尽可能减少控制系统的数量,工艺设备包的监控等均归入到装置(或单元)的DCS,以便于操作、维护和管理。
但部分单元中可能会有一些特殊的工艺设备包必须带专有的控制系统,这些专有控制系统一般由PLC构成。
为使全厂PLC的类型尽可能的统一,在工艺设备包订货时,对专有控制系统的选型应按神华的规定提出要求,其目的主要是减少全厂的系统品种、有利于今后的维护,以及保证系统的质量;专用控制系统应与DCS通过接口单元通讯,在DCS上实现监控。
5.13机组等特殊设备包配套仪表
凡压缩机组、特殊泵等配套所需的一次仪表/元件,包括就地仪表盘、仪表板、检测元件、变送器、接线盒、监测显示仪表等(安装在压缩机本体及压缩机成套带管线上)及安装用材料都随机组配套订购,并尽量与装置部分统一。
设备供应商与EPC承包商的分工界面一般为接线盒。
其他特殊设备或特殊的工艺系统配套的一次仪表(就地安装仪表),包括就地仪表盘、仪表板、检测元件、变送器、监测显示仪表、及安装用材料等都配套订购,并尽量与装置部分统一。
5.14分散控制系统DCS
5.14.1全厂操作方式
全厂设若干个联合控制室(简称为UCR)和部分就地控制室(简称为LCR),不采用全厂性的中心控制室,各装置或单元的控制系统操作界面设置在各联合控制室或就地控制室,在各联合控制室和就地操作室对相关的生产装置、公用工程及储运系统进行集中操作和管理。
各联合控制室的DCS控制系统通过网络设施采用OPC接口方式与全厂的管理网络进行通讯,即与设在厂部综合管理楼的调度站等管理系统进行联网,DCS为全厂的管理网络提供过程信息;以使管理、生产调度人员随时了解过程信息。
联合控制室的划分按工艺装置的操作关系、全厂平面关系等因数进行,部分特殊单元按操作要求设就地控制室。
全厂的联合控制室及就地控制室的划分见附录A。
5.14.2DCS具体要求
DCS的配置、工程设计、组态等的详细要求见神华签订的MAV的有关规定。
5.15安全仪表系统SIS
5.15.1安全仪表系统的工程设计参照《石油化工安全仪表系统设计规范》SH/T3018-2003进行,同时考虑到目前国内绝大部分炼油化工装置项目没进行过程的安全度等级评估和确定,安全仪表系统(SIS)也没完全按SIL相关的要求来做。
基于此情况,与SIL相关的内容作如下要求,即SIS控制系统应满足MAV技术文件的技术要求,执行元件的选择及回路配置
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