緊急停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、緊急停車系統(tǒng)摘要緊急停車系統(tǒng)ESD( Emergency Shutdown Device)是一種專用的安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。 它獨(dú)立于生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)，當(dāng)裝置出現(xiàn)緊急情況時(shí)，直接發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號(hào)對(duì)工藝流 程實(shí)行聯(lián)鎖保護(hù)或緊急停車，以避免危險(xiǎn)擴(kuò)散造成巨大損失。它已被廣泛的應(yīng)用于冶金、 石化、電力等行業(yè)。研究這種緊急停車系統(tǒng)變得尤為重要和迫切。本文首先敘述了緊急停車系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程，說(shuō)明在石油化工行業(yè)采用ESD系統(tǒng)的 必要性以及應(yīng)用現(xiàn)狀。介紹了緊急停車系統(tǒng)的特點(diǎn)，然后比較幾種常見(jiàn)的容錯(cuò)及表決方 式，探討了緊急停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和原則，介紹國(guó)外主要的ESD標(biāo)準(zhǔn)。研究了瑞士 ABB的Safeguard 40

2、0系統(tǒng)和德國(guó)HIMA的HIMatrix系統(tǒng)兩種典型的緊急停車系統(tǒng)， 比較其優(yōu)缺點(diǎn)學(xué)會(huì)如何選型。分別從硬件組態(tài)、邏輯編程、軟件組態(tài)和系統(tǒng)調(diào)試等方面 詳細(xì)介紹其技術(shù)實(shí)現(xiàn)，研究了緊急停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要過(guò)程和手段。目前，緊急停車系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各石化企業(yè)的大機(jī)組聯(lián)鎖或工藝聯(lián)鎖中，該項(xiàng)目 緊急停車系統(tǒng)的研究，為同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與改造提供了一定的參考和指導(dǎo)。ABSTRACTEmergency shutdown system ESD (Emergency Shutdown Device) is a dedicated security interlock system. It is independent o

3、f the production process control system, when the device is an emergency, a protection interlock signal directly to the implementation process interlock or emergency stop to avoid the risk of proliferation caused huge losses. It has been widely used and metallurgical, petrochemical, power and other

4、industries. Emergency shutdown system of this kind become more important and urgent.This paper firstly describes the emergency stop system development process, using in petrochemical industry that the necessity of ESD system and application situation. Introduces the characteristics of emergency park

5、ing system, then the comparison of several common fault tolerance and the voting method, discusses the emergency stop system design method and principle, introduces the main ESD standards. Introduces the Swiss ABB HIMA Safeguard 400 system and Germany HIMatrix system of two typical emergency parking

6、 system, to learn how to compare the advantages and disadvantages of the selection. Separately from the hardware configuration, logic programming, software configuration and system commissioning, etc, the paper introduces its technology to achieve studied the main emergency stop system design proces

7、s and means.At present, the emergency stop system has been widely used in various petrochemical enterprise of large units interlocking or process, the project emergency interlocking parking system research, the design and reconstruction TongLeiXiang purpose for which provides a certain reference and

8、 guidance.目錄 TOC o 1-5 h z 摘要III HYPERLINK l bookmark4 o Current Document ABSTRACTIII1緒論6 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 1.1論文研究目的及意義6 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 1.2緊急停車系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀6 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 1.3論文的主要研究?jī)?nèi)容71.4本章小結(jié)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2緊急停車系統(tǒng)概述錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.1緊急

9、停車系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.2緊急停車系統(tǒng)主要的通用安全標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2. 2緊急停車系統(tǒng)的特點(diǎn)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.3緊急停車系統(tǒng)的必要性錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.4緊急停車系統(tǒng)的構(gòu)成錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.5幾種常見(jiàn)的的緊急停車系統(tǒng)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.5.1雙重冗余系統(tǒng)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.5.2三重冗余系統(tǒng)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.5.3三重冗余模塊系統(tǒng)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.5.4四重冗余模塊系統(tǒng)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.5.5表決方法及其與安全性、可用性的關(guān)系錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.6緊急停車系統(tǒng)在石化行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2.7本章小結(jié)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3緊急停車系統(tǒng)

10、設(shè)計(jì)方法研究錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.1緊急停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.2緊急停車系統(tǒng)的可靠性分析錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3緊急停車系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3.1可行性研究錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3.2基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)階段錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3.3詳細(xì)工程設(shè)計(jì)階段錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3.4 ESD系統(tǒng)及安全連鎖應(yīng)用軟件組態(tài)、生成階段錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3.5安裝、調(diào)試、投運(yùn)階段錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.4本章小結(jié)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4典型的緊急停車系統(tǒng)介紹錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。ABB緊急停車系統(tǒng)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。ABB公司介紹錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。ABB公司緊急停車系統(tǒng)的發(fā)展錯(cuò)誤！

11、未定義書(shū)簽。ABB Safeguard 400的基本原理錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。ABB Safeguard 400系統(tǒng)硬件錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。HIMA緊急停車系統(tǒng)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。HIMA公司介紹錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。HIMA公司緊急停車系統(tǒng)的發(fā)展錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。HIMA ATRIX系統(tǒng)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。HIMatrix F35錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。HIMatrix F2 DO 16 01錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。HIMatrix F3 DIO 20/8 02錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。4.3本章小結(jié)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5 LNG接受站緊急停車系統(tǒng)研究錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。LNG接受站工藝流程錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.1.1LNG接收

12、站ESD級(jí)別錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。ESD各級(jí)的啟動(dòng)和動(dòng)作錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。ESD復(fù)位原理錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.2典型的壓縮機(jī)安全策略錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.2典型壓縮機(jī)ESD邏輯設(shè)計(jì)中的重要考慮錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。LNG分輸站工藝流程及其連鎖控制錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.3緊急停車系統(tǒng)方案及系統(tǒng)選型錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.3.1緊急停車系統(tǒng)方案錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.3.2系統(tǒng)選型錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.4系統(tǒng)的安裝與調(diào)試錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.5緊急停車系統(tǒng)的維護(hù)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。5.6本章小結(jié)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。6結(jié)論與展望錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。致謝錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。如有需要聯(lián)系QQ： 9

13、241099231.1論文研究目的及意義本課題旨在研究緊急停車系統(tǒng)ESD(Emergency Shut Down System)的發(fā)展過(guò) 程，主要產(chǎn)品在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀；以及緊急停車系統(tǒng)的硬件、軟件組 態(tài)技術(shù)和設(shè)計(jì)緊急停車系統(tǒng)的主要過(guò)程與手段。20世紀(jì)中期以來(lái)工業(yè)企業(yè)越來(lái)越向大規(guī)模集約化和連續(xù)性的方向發(fā)展，尤 其是石油化工、發(fā)電、冶金、軌道交通等行業(yè)1。大規(guī)模的連續(xù)性的工業(yè)生產(chǎn)使 得能源、資金、人力資源的利用率得到極大的提高，工藝流程中設(shè)備較多、設(shè)備 間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、部分關(guān)鍵設(shè)備價(jià)格高昂，一旦這些關(guān)鍵設(shè)備發(fā)生故障將造成巨大人 身傷害和財(cái)產(chǎn)損失，于是大規(guī)模及超大規(guī)模的生產(chǎn)系統(tǒng)的安全保護(hù)變的越

14、來(lái)越迫 切和必須。而緊急停車系統(tǒng)是90年代發(fā)展起來(lái)的一種專用的安全保護(hù)設(shè)備，它能對(duì)生 產(chǎn)裝置可能發(fā)生的危險(xiǎn)采取措施，對(duì)繼續(xù)惡化的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)，使生產(chǎn)裝置 進(jìn)入一個(gè)預(yù)定義的安全停車工況，從而使危險(xiǎn)降低到可以接受的最低程度以保證 人員、設(shè)備、生產(chǎn)和裝置的安全，特別是在緊急狀態(tài)下，能使裝置正確無(wú)誤地自 動(dòng)地安全停車，防止事故發(fā)生。因此，在石油化工、發(fā)電、冶金、軌道交通等行 業(yè)選擇緊急停車系統(tǒng)作為安全保護(hù)系統(tǒng)，是保證生產(chǎn)可靠性與安全性，提高經(jīng)濟(jì) 效益的必要手段之一。通過(guò)研究緊急停車系統(tǒng)，了解到緊急停車系統(tǒng)如何在石化行業(yè)中起到安全連 鎖的作用，如何避免不期望事件的發(fā)生。同時(shí)能夠很好地了解到緊急停車系

15、統(tǒng)在 石化行業(yè)的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外各廠家緊急停車系統(tǒng)的研究，可以找出差距，努 力開(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)緊急停車系統(tǒng)。1.2緊急停車系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀緊急停車系統(tǒng)(Emergency Shut Down System， ESD)是對(duì)石油化工、發(fā)電、 冶金、軌道交通等行業(yè)等生產(chǎn)裝置可能發(fā)生的危險(xiǎn)或不采取措施將繼續(xù)惡化的狀 態(tài)進(jìn)行自動(dòng)響應(yīng)和干預(yù)，從而保障生產(chǎn)安全，避免造成重大人身傷害及重大財(cái)產(chǎn) 損失的控制系統(tǒng)。緊急停車系統(tǒng)包括傳感器、邏輯控制器和最終執(zhí)行元件，能夠 按照一定的安全完整度等級(jí)(SIL, Safety Integrity Level)實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)安全功能 (SIF，Safety Instrument

16、ed Function)的系統(tǒng)。它是生產(chǎn)過(guò)程中的一種自動(dòng)安全保護(hù) 系統(tǒng)。它是由國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61508及IEC 61511定義的專門(mén)用于 安全的控制系統(tǒng)囹。緊急停車系統(tǒng)(ESD)是一種獨(dú)立于集散控制系統(tǒng)(Distributed control system， DCS)的用于大型裝置的安全連鎖保護(hù)系統(tǒng)，它的安全級(jí)別高于集散控制。在正 常情況下，緊急停車系統(tǒng)ESD對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)視，不需要人為干預(yù)。當(dāng)裝置 出現(xiàn)緊急情況時(shí)，不經(jīng)過(guò)集散分布控制系統(tǒng)DCS，直接由ESD系統(tǒng)發(fā)出連鎖保 護(hù)信號(hào)對(duì)工藝流程實(shí)施連鎖保護(hù)或緊急停車，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，避免危險(xiǎn)的擴(kuò)大。目前緊急停車系統(tǒng)的主流廠商有

17、：HIMA公司、TRICONEX公司、 HONEYWELL公司、ICS公司、GE公司、ABB公司、YOKOGAWA公司。這 七家廠商的產(chǎn)品已經(jīng)占有90%以上的市場(chǎng)。其中HIMA，TRICONEX，ICS是專 業(yè)做安全控制的廠商，其它幾家是老牌的DCS的廠商，因?yàn)镋SD的市場(chǎng)逐漸成 熟，也推出了自己的產(chǎn)品5。目前緊急停車系統(tǒng)往往是DCS等過(guò)程控制系統(tǒng)價(jià)格的10倍以上，且緊急停 車系統(tǒng)在工廠中不會(huì)產(chǎn)生較明顯的功效，使得人們對(duì)緊急停車系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)不夠深 入，理解不夠透徹。但是安全是工廠正常生產(chǎn)的重要保證，這就使得緊急停車系 統(tǒng)的研究變得尤為重要。目前在國(guó)外，緊急停車系統(tǒng)ESD的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用較國(guó)內(nèi)早很多，他們的軟件 與硬件均較成熟，研發(fā)了各種具有特色的緊急停車系統(tǒng)；國(guó)內(nèi)緊急停車系統(tǒng)ESD 的發(fā)展時(shí)間較短，開(kāi)發(fā)技術(shù)水平仍處于初級(jí)階段，自主研究、開(kāi)發(fā)能力還比較弱。 國(guó)內(nèi)基本上是將國(guó)外緊急停車系統(tǒng)的成熟技術(shù)直接應(yīng)用到現(xiàn)有的實(shí)際生產(chǎn)中，部 分地進(jìn)行改進(jìn)與開(kāi)發(fā)?，F(xiàn)階段的緊急停車系統(tǒng)多采用冗余結(jié)構(gòu)，并且基本上都 朝著多冗余的方向發(fā)展，以此適應(yīng)連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)高可靠性及高安全性的發(fā)展需 求。1.3論文的主要研究?jī)?nèi)容本論文主要研究?jī)?nèi)容如下：大量收集資料，學(xué)習(xí)并了解緊急停車系統(tǒng)ESD在