关于电工技术在化工安全中的应用资料.docx
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关于电工技术在化工安全中的应用资料
湖南工学院
本科考察论文
论文题目
:
关于电工技术在化学安全中的应用
姓名
:
田召君
学号
:
1260340130
班级
:
01班
年级
:
12级
专业
:
化学工程与工艺
学院
:
材料与化学工程
指导教师
:
郝文琦
完成时间
:
2013年11月08日
关于电工技术在化工安全中的应用
——以合成氨为列
田召君
摘要:
化工装置的生产条件往往存在较大的危险性,如果单纯的采用人工控制会带来巨大的安全隐患,因此有效安全系统对安全的重要性是不言而喻的,同时电工技术与安全装置的结合可以达到其保证安全的目的,所以本文尝试把电工技术应用到化工生产安全当中,建立一套快速、自动、有效的安全系统。
关键词:
化工电工技术安全系统
Abstract:
Chemicalplantproductionconditionsoftenthereisabigrisk,ifsimplyusingmanualcontrolswillbringahugesecurityrisk,sotheeffectivesafetysystemsimportanttosafetyareself-evident,andelectricaltechnologyandsafetydevicescombinationcanachieveitsaimtoensuresafety,sothistechnologytotrytoelectricalsafetyamongchemicalproduction,theestablishmentofarapid,automaticandeffectivesecuritysystem.
Keys:
ChemicalindustryElectrotechnicalSecuritySystem
绪论
窗体底端
8月31日10时50分左右,位于上海市宝山区丰翔路1258号的上海翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏事故。
截至14时事故已造成15人死亡,8人重伤,17人轻伤。
资料显示,坐落于上海西侧外环线附近一个工业园内的上海翁牌冷藏实业有限公司,是集水产进出口贸易、物流、收购、加工、冷藏、销售为一体的综合性大型企业。
液氨,是一种有强烈刺激性气味的无色液体,是一种重要的化工原料,在工业上应用广泛,具有腐蚀性且容易挥发,所以其化学事故发生率较高。
合成氨生产的产品、原料、中间产物中涉及到较多的危险化学质。
所以在合成氨的化工生产过程中需要一套安全有效的安全系统,用它进行监测、防护、报警保障工人的生命安全。
经验告诉我们一套有效的安全系统必然要自动化、智能化,所以我们的化工安全系统必然要用到电工技术,电工技术用到化工安全中能让安全系统自动有效,在现代化的化工工业中必不可缺,它将成为未来化工厂的基础设施之一。
本文综合考虑了合成氨过程中的危害因素,利用电工技术把监测、报警,防护等装置结合在一起,让它们智能合化、自动化构筑成一套智能安全系统,让化工生产得到有效的安全保障。
一.氨生产中危险有害因素
1.火灾、爆炸危险
1.1合成氨生产采用的主要原料为煤,属可燃固体,这些物质在常温下不易引起燃烧,但如遇高温可能引起燃烧,在煤堆场,大量的煤堆积在一起,热量如无法及时散出,煤可能产生自燃,而引发火灾。
1.2合成氨生产系统中存在大量的塔、槽、罐等静设备,由于其大部分承受高温高压,且压力和温度是经常变化的,同时参与工艺过程的介质绝大多数是易燃易爆、有腐蚀性和有毒的,因此如有操作失误、违章动火,或因密封装置失效、设备管道腐蚀,或因受设备、管道、阀门制造缺陷的影响等,将会引起泄漏,形成爆炸性混合物,造成爆炸事故。
1.3 合成合生产系统中存在大量的换热器,有的换热工作条件要求在高温高压条件下进行,有的工作流体具有易燃易爆、有毒、腐蚀性的特点。
如果换热器的设计不合理、制造缺陷、材料选择不当、腐蚀严重、违章作业、操作失误和维护管理不善,可能发生换热器发生燃烧爆炸、严重泄漏和管束失控等事故。
1.4 造气炉是合成氨生产系统的生成合成氨原料气的关键设备,由于半水煤气的主要成分有氢气、氮气、一氧化碳和少量的硫化氢、甲烷等,这些气体不仅极易燃烧、爆炸,有的还具有腐蚀性、毒性,而且造气炉在高温条件下运行,其操作条件恶劣、造气周期短,如果稍有不慎或违反操作规程等都有可能导致造气炉发生炉爆炸事故。
1.5 氮氢压缩机是合成氨生产的关键设备,压缩介质是易燃易爆气体,而且有高压条件下极易泄漏。
容易引起燃烧爆炸事故。
1.6食品二氧化碳的冷冻介质为液氨,液氨如有泄漏,可能会形成氨和空气的爆炸性混合气体,遇明火或高热,引起爆炸事故。
2.锅炉爆炸
在合成氨生产系统中有废热锅炉,如因严重缺水、水质不良、设备缺陷等原因,均有可能引发锅炉爆炸。
3.容器爆炸
在各生产装置中存在大量高压设备、压力容器,这些设备、容器如果本身设计、安装存在缺陷;安全附件或安全防护装置存在缺陷或不齐全;在使用过程中如发生侵蚀、腐蚀、疲劳、蠕变等现象;未按规定由有资质的质检单位检验或办理安全准用证;人员误操作等原因,均有可能发生容器爆炸事故。
4.中毒和窒息事故
在合成氨生产过程中,系统中存在的半水煤气、氨均为有毒物质,这些物质如大量泄漏,会造成大面积中毒事故。
5.灼烫
5.1高温水蒸汽作为一种最常见的热载体的贯穿了整个生产系统,其泄漏可能会造成人员的高温灼伤。
5.2氨(包括氨气和液氨)存在于合成以后的系统中,其经压缩冷凝后成为液氨,是生产中的一种重要的中间产品和制冷剂,常压下,-33.3℃时液氨就会挥发为气氨,挥发的同时吸收大量的热,因此,液氨触及人体,会造成皮肤严重冻伤。
液氨系统压力一般都在1.6MPa~2.0MPa之间,一旦泄漏,有可能造成严重危害。
二.传感监测装置
1.从一可看出各种危害气体的泄漏是影响安全的重要原因,我们因此需要一个有效监测装置——气体综合在线监测装置:
气体综合在线监测装置由传感器、控制器和显示报警器3部分组成。
装置的基本原理是:
采用由高准确度压力.、湿度及温度传感器组成三合一组合式传感器,经过A/D转换成数字量,再经单片机补偿运算及处理,当地通过显示器直接显示被测气体的密度和含水量,同时,通过RS-485等数据通讯方式接入变电站综合自动化系统中,并远传至无人值班站中心监控站,在变电站当地和远方的中心监控站进行实时监测,实现了对电气设备中气体密度和含水量的在线监测,减少气体的排放,保障电力设备的安全稳定运行,从而实现状态检测。
其原理框图见图1
图.1
图1的装置:
可以准确有效的对气体泄漏、对环境的温度、压力通过传感器将化学、物理信号转化成电信号其关键用到传感器。
2.传感器
近年来,随着光电技术的发展,传感器已经成为获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段,反射式光电传感器能够获取准确可靠的信息,反射式光电传感器已成为系列产品,其品种及产量日益增加,用户可根据需要选用各种规格产品,在各种轻工自动机上获得广泛的应用。
下面我们一起来了解一下反射式光电传感器的工作原理及其特点。
反射式光电传感器定义
反射式光电传感器是将红外发光管和硅光敏三极管等,以相同的方向装在支架上。
当红外线发光管通电发光时,光通过被照射物反射到硅光敏三极管窗口上,使硅光敏三极管导通,从而有一定大的电流输出,以此检测物体的有无。
适用于光电接近开关、光电自动控制、物体识别等方面,可做医用光电传感器件。
通过传感器我们把环境温度、气体浓度、容器压力、锅炉缺水与水质不良等危险信号转化成电信号,出带给模拟开关这样就能达到监测目的。
三.报警系统
1.当传感器监测到环境中的红外线后便输出热电信号,由于该信号非常微弱且夹杂有干扰信号,因此设计了特殊的信号处理电路(采用运算放大器,配合周边电路形成具有低通滤波功能的放大电路)分离出热电信号,并将其放大,然后对两级放大后分离出的电信号进行分析判断。
数据采集模块的电路图如图3所示
2.通信模块设计
在现代测试系统中,通讯方式较多。
本系统主要应用的场合是宾馆和居民小区的建筑,如果在现有的建筑中采用有线通讯,则需要在楼层间打孔、架线,给原有环境带来一定的负面影响,甚至给生活带来不便,难以维护。
因此系统的通讯方式采用无线通讯。
无线通讯具有微功率发射、高抗干扰能力和低误码率、传输距离远、透明的数据传输、多信道、多速率、高可靠性,体积小、重量轻等特点。
不仅解决了以上问题,而且提高了系统整体性能。
图4是通信模块的总框图,数传模块采用HAC-RS232,它属于单端通信,即采用不平衡传输方式。
这个模块的硬件设计分别包括单片机与RS232接口电路设计和计算机与RS232接口电路设计。
3.报警系统总的电路图如图5所示
四.自动措施装置
自动措施装置:
当发生安全故障(如氨气泄漏,起火)时,安全系统将自动对故障进行处理(氨气泄漏时或发生火灾,所在泄漏点的自动喷水灭火装置将启动)。
“自动喷水灭火系统“是一个专业术语,特指由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置(水流指示器或压力开关)等组件,以及管道、供水设施组成的自动灭火系统。
按规定技术要求组合后的系统,应能在初期火灾阶段自动启动喷水,灭火或控制火势的发展蔓延。
因此,此类系统的功能是扑救初期火灾,其性能应符合本规范的规定。
1.一般规定
自动喷水灭火系统的系统选型,应根据设置场所的火灾特点和环境条件、以及不同类型系统的技术特点确定。
露天设置闭式喷头时,其受热条件差、不易动作,所以露天场所不宜采用闭式系统自动喷水灭火系统的设计,应遵循下列原则:
闭式喷头、或用于启动系统的火灾探测器,应能有效探测初期火灾;湿式系统与干式系统,应在开放一只喷头后自动启动。
预作用系统与雨淋系统,应在火灾自动报警系统报警后自动启动; 作用面积内的喷头,应在规定的持续喷水时间内,按设计确定的强度持续喷水;喷头应均匀洒水,喷头的洒水不应遭受明显阻挡。
2.设计基本参数:
民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数,不应低于表1的规定。
其他参数表:
五.安全库、安全通道
安全库:
化工厂里面应设立安全库,安全库里面有防毒面具、防火服防化服等为员工准备的应急防护装备,一旦发生紧急事故安全系统将把安全库自动打开,让员工尽快得到防护具进行防护。
安全通道:
此门正常时间锁闭,在紧急逃生情况下,有语音和警灯引导人员由此门逃生(可由管理人员远程开启或按动此门旁的紧急按钮迅速开门逃生)。
整个通道的防护采用外侧满挂密目式安全网,内侧采用宽*厚=1000mm*0.8mm的彩钢板沿通道全场范围内进行围护。
六.智能中心处理器
一种中心数据库信息无线智能处理器终端,包括以CPU芯片为核心的CPU主电路,与CPU主电路联通的存储电路、IC卡读入接口、键盘输入接口、显示接口、以及无线信号收发电路,其特征在于:
所述无线信号收发电路包括滤波电路和调制解调电路,所述滤波电路的接收输出端和发射输入端与调制解调电路相应的数字电路同步接入口相连,所述调制解调电路的数据采集、发送端与CPU芯片的相应端口相连。
本系统中心处理器能够智能的对危害因素进行处理、分析,本迅速对系统各项进行自动化控制:
报警,自动措施,安全通道门,安全库。
七.化工安全系统整体情况
本系统以“中心处理器”为中心,分别连接“监测装置”、管理人员、“报警装置”、“安全门、安全库”、“自动措施装置”五个模块。
其图式如下:
其原理为:
传感监测装置把危害信号(气体浓度、环境温度、容器压力、锅炉缺水与水质不良)转化成电信号再转化成数字信号传入中心处理器,中心处理器对数字信号进行处理,分析危害程度{无危害/有危害(轻度危害/中度危害/重度危害)},根据危害程度对报警系统、安全库、安全通道、安全通道发出不同的命令(只要有危害就会给管理人员发送通知信号)。
管理人员可以通过控制中心处理器对各执行模块进行处理。
结语
我国化工行业安全生产事故多发,有其特定的主、客观原因,化工企业安全管理有助于保护劳动者的根本利益,有助于化工企业加强安全管理减少事故的损失提高经济效益推进现代化管理,有助于政府主管部门进一步掌握化工企业安全管理的发展趋势为制定宏观政策提供决策依据。
本文综合考虑了合成氨的主要危害安全因素,建立一套为电工技术为基础的化工安全系统。
本化工安全系统为化工作业的顺利进行提供良好有效的作业保障,为确保生产作业的安全以及设备的正常运转提供可靠保证。
这套系统以电工学为基础兼容化工、土木、建筑工程学等知识,由于我的学识水平有限,只能粗粗写下这篇论文,文中还有许多地方尚待完善。
参考文献:
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