硝化危險化工工藝自動化控制改造項目檢測報警及自控聯(lián)鎖方案

硝化危險化工工藝自動化控制改造項目檢測報警及自控聯(lián)鎖方案1.1控制方案簡介山東某公司股份有限責任公司原藥車間，現(xiàn)采用常規(guī)儀表，手動操作方式對合成車間的工藝參數(shù)溫度、壓力、液位、流量進行檢測、顯示、調(diào)節(jié)。按照國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局[2009]116號文中《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》的文件要求并參照文件推薦的安全控制方案，對三氯硝基乙烷制備的原藥車間進行了硝化危險化工工藝自動化控制改造，具體方案如下：對文件所涉及的重點監(jiān)控工藝參數(shù)，將硝化反應溫度、壓力、流量，調(diào)節(jié)溫度的冷凍鹽水的溫度、壓力等工藝參數(shù)引入PLC控制系統(tǒng)，并參照以前的生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對這些參數(shù)設定了安全范圍，當超出設定范圍時，聯(lián)鎖停車。硝化過程中，原藥車間只需要定時巡檢，不需人員現(xiàn)場操作。正常生產(chǎn)自動控制方案：硝化反應為間歇式反應，硝化反應放熱強烈，1,1-二氯乙烯通入過快會出現(xiàn)超溫，超壓現(xiàn)象，冷凍鹽水量同樣影響硝化反應進程及產(chǎn)品收率。另外攪拌系統(tǒng)的穩(wěn)定同樣影響著反應的進程。只要物料恒定，攪拌正常，硝化反應過程中不會出現(xiàn)超溫、超壓。生產(chǎn)負荷調(diào)節(jié)方案：生產(chǎn)負荷調(diào)變化不大，主要通過調(diào)節(jié)1,1-二氯乙烯滴加程度控制硝化反應進程。聯(lián)鎖控制方案：1、硝化反應釜壓力：正常情況下，硝化反應壓力為常壓，壓力超過0.03Mpa時，PLC系統(tǒng)進行預報警，提醒操作人員注意；硝化反應釜壓力超過0.04Mpa時，PLC系統(tǒng)進行高高報警并聯(lián)鎖，1,1-二氯乙烯開關閥（TV0101）關閉、冷凍鹽水調(diào)節(jié)閥（TV0102）全部打開；硝化反應釜壓力超過0.05Mpa時，硝化反應釜爆破片啟爆泄壓。2、硝化反應釜溫度：正常情況下，硝化反應釜溫度控制在20-25℃，溫度超過40℃，PLC系統(tǒng)進行預報警，提醒操作人員注意；硝化反應釜溫度超過50℃時，PLC系統(tǒng)進行高高報警并聯(lián)鎖，1,1-二氯乙烯開關閥（TV0101）關閉，冷凍鹽水調(diào)節(jié)閥（TV0102）全部打開；3、硝化反應釜冷卻：正常情況下，硝化反應釜溫度控制在20-25℃，由冷凍鹽水系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，冷凍鹽水管道壓力0.3Mpa，壓力低于0.15Mpa時PLC系統(tǒng)進行預報警，提醒操作人員注意，當壓力低于0.12Mpa時，PLC系統(tǒng)進行低低報警并聯(lián)鎖：1,1-二氯乙烯開關閥（TV0101）關閉；壓力高于0.34Mpa時PLC系統(tǒng)進行預報警，提醒操作人員注意，當壓力高于0.35Mpa時，PLC系統(tǒng)進行高高報警并聯(lián)鎖：1,1-二氯乙烯開關閥（TV0101）關閉。4、硝化反應釜攪拌：正常情況下，電機電流13A，當電機電流低于11A時，PLC系統(tǒng)進行預報警提醒操作人員注意，當電流低于10A時，PLC系統(tǒng)進行低低報警并且聯(lián)鎖：1,1-二氯乙烯開關閥（TV0101）關閉,冷凍鹽水調(diào)節(jié)閥（TV0102）全部打開；當電機電流高于15A時，PLC系統(tǒng)進行預報警提醒操作人員注意，當電流高于16A時，PLC系統(tǒng)進行高高報警并且聯(lián)鎖：1,1-二氯乙烯開關閥（TV0101）關閉,冷凍鹽水調(diào)節(jié)閥（TV0102）全部打開。1.2儀表和控制系統(tǒng)的選用(1)控制系統(tǒng)的選擇本改造項目采用技術成熟可靠地PLC控制系統(tǒng)對工藝過程的溫度、壓力、流量等進行檢測、顯示、聯(lián)鎖控制和管理。實現(xiàn)操作集中、管理集中。PLC控制系統(tǒng)，從功能上主要分成控制站，工程師站、操作站和網(wǎng)絡四部分。a控制站：完成信號的采集、轉(zhuǎn)換、控制、聯(lián)鎖等功能。b工程師站：對PLC控制系統(tǒng)進行編程組態(tài)；并對系統(tǒng)進行維護。c操作站：實現(xiàn)控制、記錄、趨勢顯示、報警管理、報表打印和系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視等功能，是整個控制系統(tǒng)的人-機交換界面。d網(wǎng)絡：將各站連接在一起，實現(xiàn)各站數(shù)據(jù)和信息的傳遞，并通過它和其他管理網(wǎng)絡的連接，實現(xiàn)綜合信息的控制、管理。PLC系統(tǒng)的設置原則為：各控制單元的CPU等功能卡為1:1冗余或容錯配置；PLC的電源卡或設備按1:1冗余配置；PLC各級網(wǎng)絡通訊總線和通訊設備及部件為1:1冗余配置；控制回路的I/O點按1:1冗余配置，用于硝化反應釜超溫、差壓、聯(lián)鎖以及冷卻系統(tǒng)故障聯(lián)鎖和攪拌故障聯(lián)鎖控制的按1:1配置。組態(tài)由PLC廠家依據(jù)設計單位技術文件完成。本項目中PLC組態(tài)所需的工藝流程屏幕畫面顯示、PLC操作組分配表及操作界面、報警畫面、趨勢組分配表，有用戶和PLC系統(tǒng)商二次設計時根據(jù)設計單位提供的工藝管道儀表流程圖共同確定，生產(chǎn)報表格式及內(nèi)容應由用戶根據(jù)工藝生產(chǎn)提供。PLC系統(tǒng)操作站要有聯(lián)鎖邏輯控制畫面，并有明顯的“聯(lián)鎖投入”、“聯(lián)鎖解除”、“聯(lián)鎖復位”等狀態(tài)標識。PLC系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制一旦啟動，必須查找出原因，確認聯(lián)鎖的條件解除后，才能進行手動“聯(lián)鎖復位”操作。本項目共設置一套PLC控制室?？刂普?、工程師站及操作員站設置在PLC控制室內(nèi)。本設計中操作顯示屏上設有報警顯示畫面和報警記錄畫面，可方便直觀地查看報警參數(shù)。所有工藝參數(shù)越線報警都在PLC上進行報警畫面提示并發(fā)出報警聲，并且自動記錄報警時間和報警位號。（2）PLC控制室PLC控制是設在原藥車間東側(cè)的質(zhì)檢中心處，詳細位置參見附圖。（3）儀表選型根據(jù)工藝裝置爆炸危險區(qū)域的防爆要求，選擇符合相應防爆等級要求的儀表，并按可燃氣體探測器，以確保裝置和人員安全。本車間工藝介質(zhì)有甲苯、乙酸乙酯、1,1-二氯乙烯、一甲胺，防爆等級不低于IICT2。溫度儀表：選用隔爆型鎧裝芯熱電偶、熱電阻。壓力儀表：選用隔爆型壓力變送器控制閥：選用隔爆型電動調(diào)節(jié)閥，開關閥。1.3儀表動力來源本項目PLC控制系統(tǒng)電源來自電氣配電室提供的220V、50Hz同相雙路電源，PLC系統(tǒng)設不間斷電源（UPS電源），在突然停電的情況下，能滿足PLC儀表控制系統(tǒng)至少30分鐘的用電要求。1.4PLC系統(tǒng)控制情況見附件1.5自動報警表1.5工藝參數(shù)報警點一覽表序號設置位置檢測參數(shù)設置說明報警參數(shù)數(shù)量備注1硝化反應釜溫度硝化反應溫度預報警40℃12硝化反應釜溫度硝化反應溫度高高限報警聯(lián)鎖停車50℃13硝化反應釜壓力硝化反應超壓預報警0.03Mpa14硝化反應釜壓力硝化反應壓力高高限報警聯(lián)鎖停車0.04Mpa15硝化反應釜壓力硝化反應超壓爆破片啟爆0.05Mpa16冷凍鹽水管道壓力夾套導熱油管道低壓預報警0.15Mpa17冷凍鹽水管道壓力夾套導熱油管道低低限報警聯(lián)鎖停車0.12Mpa18冷凍鹽水管道壓力夾套導熱油管道高壓預報警0.34Mpa19冷凍鹽水管道壓力夾套導熱油管道高高限報警聯(lián)鎖停車0.35Mpa110硝化反應釜攪拌用電機電流電流低預報警11A111硝化反應釜攪拌用電機電流電流低低限報警10A112硝化反應釜攪拌用電機電流電流高預報警15A113硝化反應釜攪拌用電機電流電流高高限報警16A11.6儀表防雷及接地（1）用電儀表的金屬外殼及自控設備正常不帶電的金屬部分，由于各種原因（如絕緣破壞等）而又可能帶危險電壓者，均作保護接地。（2）為保證儀表及控制系統(tǒng)的可靠工作，做工作接地，其中包括：儀表信號回路接地、屏蔽接地、本質(zhì)安全儀表接地。（3）安裝PLC等設備的控制室、機柜、操作臺，考慮防靜電接地，