淄博市桓台县新城富忠溶剂厂.doc

淄博市桓台县新城富忠溶剂厂 二氯乙烷安全生产质量控制系统技术方案 淄博市桓台县新城富忠溶剂厂自动化控制及安全联锁系统安装报告书山东省科学院济南东科工控自动化有限公司二零零九年六月19济南东科工控自动化有限公司 地址 ：山东省济南市山大路228号齐鲁软件园B座3楼3-16 电话 ：053162391907 传真 ：053162391877 目录1、企业的基本情况02、生产工艺03、生产装置14、储存设施15、生产安全许可证取证时间16、工艺装置的危险性及有害因素分析16、1、有害因素分析16、2、物料特性及物质危险度分级：17、自动化控制及安全联锁系统设计安装单位37、1设计单位37、2安装单位38、自动化控制及安全联锁系统安装改造方案简介49、系统的稳定性610、系统的组态原则611、系统网络拓补图612信号采集系统712.1 总则712.2 显示712.3 记录913.信号控制系统1013.1 基本要求1014.系统硬件设计及配置1114.1系统硬件设计1114.2系统配置1114.3仪表选型（见附表3）1115.系统设计原则标准1116.系统技术指标1216.1 技术标准1216.2 实时性指标1416.3 可靠性指标1516.4 可维护性指标1516.5 可利用率指标1616.6 系统安全指标1616.7 可扩展性指标1717.防雷系统1717.1 防雷设计直击雷防护措施1717.2防感应雷及防雷电波措施1717.3信号系统防护措施181、企业的基本情况桓台县新城富忠溶剂厂位于淄博市桓台县新城镇石家村周荆路东，于2004年3月16日经桓台县工商行政管理局登记注册。该厂主要经营范围为甲醇的生产，现有甲醇提纯装置一套。该厂逆投资40万元，利用原甲醇提纯装置建设了二氯丙烷及二氯乙烷提纯回收项目。项目计划劳动定员8人。济南东科工控自动化有限公司编制了淄博新城富忠自动化控制及安全联锁系统设计方案。济南东科工控自动化有限公司位于山东省济南市山大路228号齐鲁软件园B座3楼316.公司主营自动化系统集成，工业数字自动一体化设计、安装。拥有智能建筑设计安装乙级资质。2生产工艺（1）用泵将氯乙烯高低沸打入蒸馏釜，投料量控制在蒸馏釜总容积3/4以下。（2）打开蒸馏釜加热阀门，把釜内氯乙烯高低沸加热到115C。开启冷凝器循环水，控制蒸馏塔塔顶在，冷凝取样分析，合格品入成品罐。 工艺流程图方块：3生产装置生产装置有有蒸锅塔4套、蒸馏釜4套、打料泵3台。4、储存设施储存设施有原料储罐280010000六只、成品储罐280010000两个。5、生产安全许可证取证时间安全生产许可证取证时间为2004年3月16日。6、工艺装置的危险性及有害因素分析6、1、有害因素分析采用危险度评价法对主要装置进行危险程度排序，其中原料区及产品灌区达到高度危险（I级），说明原料灌区及产品灌区潜在的危险性较大；生产装置危险度均为II级。原料灌区及产品灌区是该安全项目发生安全事故危险性最大的场所，应进行高安全系数的设计，重点采取安全技术措施和管理措施，以降低其危险程度。同时生产装置也应引起项目建设、设计单位关注，采取针对性的安全措施。根据关于推进化工企业自动化控制及安全联锁技术改造工作的意见（鲁安监发2008149号），该项目原料灌区及产品灌区达到高度危险等级，应设置安全联锁切断装置、高液位报警及可燃气体报警仪，完善防泄漏措施和应急措施。6、2、物料特性及物质危险度分级：二氯乙烷为无色液体，分子量98.97，比重为1.2529，熔点35.3，沸点83.5，蒸气压11.6kPa(25),在空气中的爆炸限为6.215.9。不对称异构体比重为1.174(20/4)，熔点96.7，沸点57.3，蒸气压30.66kPa(25)。蒸气比重均为3.4。均难溶于水，溶于乙醇和乙醚。加热分解，可产生光气。属于易燃、易爆、有毒的危险品。 如防范不好，会发生火灾、中毒，危及人身安全。对原料和成品储罐更应加强安全防护。危险度分级：危险危害物质容积m3温度0C压力操作总分危害等级及程度二氯乙烷小于10 m3低于250度常压进入空气或不纯物可能发生危险15II（中度）100005自动化控制及安全联锁系统安装改造的时间期限济南东科工控自动化有限公司编制了桓台县新城镇富忠自动化控制及安全联锁系统设计方案。根据山东省安全生产监督管理局关于推进化工企业自动化控制及安全联锁技术改造工作的意见、山东省人民政府办公厅关于进一步加强危险化学品安全生产工作的意见、中共山东省委山东省人民政府关于进一步加强安全生产工作的意见、桓台县危险化学品企业自动化控制及安全联锁技术改造实施方案的规定，自动化控制及安全联锁系统改造应在9月30日前安装完7、自动化控制及安全联锁设计安装单位7、1设计单位本系统由山东齐阳石化工程有限公司设计，公司坐落在山东淄博张店流泉路246号（实际商务中心520室）。电话真邮编：255000E-mail: 公司拥有化工石化医药行业（化工工程、炼油、石油及化工产业储运）乙级设计资质；一、二、三类压力容器及压力管道设计资质；化工工程专业承包乙级资质；工程技术咨询等资质。7、2安装单位本系统由济南东科工控自动化有限公司安装，公司地址：山东省济南市山大路228号齐鲁软件园B座3楼3-16。电话62391877传真编：250016E-mail:公司主营DCS、PLC自动化系统集成；工业数字自动一体化设计、安装；无线、有线、视频、监控系统等业务。拥有智能建筑（综合布线、网络、通信、通信子系统集成）设计安装乙级资质。（见附表）8、自动化控制安全联锁安装改造方案简介二氯乙烷安全生产质量控制的功能覆盖范围包括信号采集和处理系统、信号控制系统。此处有四个蒸馏釜工艺系统，通过控制设置，可以单独工作，也可以同时工作。一、加料：（1）原料液由打料泵P101通过电动阀打入蒸馏釜，釜内加装超声波液位计，当釜内液位高于上限设定值时，电动阀自动关闭，当液位低于下限设定值时，电动阀开启往釜内打料，超声波液位计与进料电动阀联动，使釜内液位保持在一定范围内；（2）同样电动阀与打料泵P101联锁，当四个电动阀全关时，打料泵P101关闭，至少有一个电动阀打开时，打料泵P101就会打料，保证了正常安全生产。二、蒸馏：（1）原料加入釜内的同时，（蒸汽管道上的）电动调节阀打开，开始蒸汽加热。釜内热电偶与蒸汽管道上的电动调节阀联动，使釜内温度控制在115C。 当蒸馏釜中温度明显升高时，蒸汽管道上的电动调节阀自动关小，防止暴沸。（2）四釜馏分经冷凝器冷凝后进入二氯乙烷成品授槽。当二氯乙烷授槽液位达到工作上限时，开启泵P102输送二氯乙烷去成品储罐。（3）当蒸馏釜残渣较多时关闭蒸汽调节阀停止蒸汽加热，由人工排去残渣废液去残液授槽。三、报警安全装置：对罐区的各储罐加装磁翻板液位计并设置上限预警、报警，增加储罐液位异常变化报警；现场加装泄露气体检测报警；监视屏幕可自动弹窗显示详细信息并记录（报警提示区黄色指示为预警，红色指示为报警）。四、安全工艺控制参数及控制点：系统安全工艺控制参数主要有：蒸馏釜、储罐的液位；蒸馏釜内的温度；控制点10个，其中原料管道上的电动阀4个，蒸汽管道上的电动调节阀4个，2个打料泵；液位采集点14个，其中原料储罐液位6个，蒸馏釜液位4个，成品储罐液位2个，成品授槽及废渣储罐液位各1个；温度采集点4个，其中4个蒸馏釜各1个；气体泄漏检测点1个。9、系统的稳定性系统的控制可以通过控制器远程控制，即远程控制模式，也可以完全脱离控制器，在控制柜上手动操作控制设备，就地控制模式。在远程控制中，又有手动控制和自动控制，手动控制是指操作员可以通过上位机在显示屏上手动操作控制系统，自动控制系统是指控制系统根据已经编好的程序，按照工艺要求自动控制设备。这样的多重保险，保证了系统的稳定性。10、系统的组态原则系统功能区内的被控对象在硬件组态时应保持适当的独立性，以保证单个控制站故障时不影响系统的运行。系统易于组态，易于使用，易于扩展，增加系统灵活性，降低过程控制总线数据通讯负荷，保证整个系统的可利用率至少为99.9%。11、系统网络拓补图12信号采集系统12.1 总则12.1.1信号采集系统可连续采集和处理所有有关的重要测点信号及设备状态信号，以便及时向操作人员提供有关的运行信息，实现系统安全经济运行。一旦系统发生任何异常工况，将及时报警，提高系统的可利用率。12.1.2 CRT显示、报表。12.1.3 DCS至少应有下列功能：显示：包括操作显示、成组显示、棒状图显示、报警显示、趋势显示等制表记录：包括定期记录、报警记录、事故追忆记录、操作记录等历史数据存储和检索12.2 显示12.2.1每个CRT能综合显示字符和图象信息，运行人员通过CRT实现系统运行过程的操作和监视。12.2. 2 每幅画面能显示过程变量的实时数据和运行设备的状态，这些数据和状态每秒更新一次。显示的颜色或图形随过程状态的变化而变化。12.2. 3可显示系统内所有的过程点，包括模拟量输入、模拟量输出。对显示的每一个过程点，可显示其标志号、简单说明、数值、性质、工程单位、高低限值等。说明用中文显示时不应影响速度。12.2. 4系统支持多个窗口打开功能。12.2.5功能组显示功能组显示包括过程输入变量、报警条件、输出值、设定值、回路标号、缩写的文字标题、控制方式、报警值等。每幅功能组显示画面，我方组态的功能组显示画面包括所有调节控制回路和顺序控制回路。12.2.6细节显示细节显示可观察某一回路为基础的所有信息，细节显示画面包含的每一个回路的有关信息，应足够详细，以便运行人员能据以正确的操作，对于调节回路至少可显示出设定值、过程变量、输出值、运行方式、高/低限值、报警状态、工程单位、回路组态数据等调节参数。对于开关量控制的回路，则显示出回路组态数据和设备状态。12.2.7标准画面显示我方应提供报警显示、趋势显示、成组显示、棒状显示等标准画面显示，并已预先做好或按本工程的具体要求稍作修改。12.2.8棒状图显示运行人员可以调阅动态，棒状图画面即以动态棒状图的外形尺寸反映各种过程变量的变化。棒状图应可在任何一幅画面中进行组态和显示，每一棒状图的标尺可设置成任何比例。若某一棒状图，其数值越过报警值时，越限部分应用红色显示出来。12.2.9趋势显示系统应能提供历史数据和实时数据的趋势显示。趋势显示可用整幅画面显示，也可在任何其他画面的某一部位， 趋势显示画面还同时用数字显示出变量的数值。12.2.10报警显示系统能通过接点状态的变化，或者参照预先存储的参考值，对模拟量输入、计算点、平均值、变化速率、其他变换值进行扫描比较，分辨出状态异常、正常或状态的变化。12.3 记录记录功能可由程序指令或运行人员指令控制，数据库中所有过程点均应可以记录。定期记录定期记录包括交接班记录、日报及月报，对交接班记录和日报，在每一个交接班后，或每一天结束时，或每一个月结束时进行记录。运行人员操作记录系统将记录运行人员在集控室进行的所有操作项目及每次操作的精确时间，通过对运行人员操作行为的准确记录，可便于分析运行人员的操作意图，分析系统事故的原因。13.信号控制系统13.1 基本要求13.1.1控制的基本方法是必须直接并快速地响应代表负荷或能量指令的前馈信号, 并通过闭环反馈控制和其它先进策略, 对该信号进行静态精确度和动态补偿的调整。13.1.2在自动控制范围内，控制系统应能处于自动方式而不需任何性质的人工干预。13.1.3控制系统能调节控制装置以达到规定的性能保证指标，控制设备实现性能要求的能力，将不受到控制系统的限制。13.1.4如系统某一部分必须具备的条件不满足时，联锁逻辑将阻止该部分投“自动”方式；同时，在条件不具备或系统故障时，系统受影响部分不再继续自动运行，或将控制方式转换为另一种自动控制方式。13.1.5控制系统任何部分运行方式的切换，不论是人为的，还是由联锁系统自动的，均将平滑进行，不会引起过程变量的扰动，并且不需运行人员的修正。13.1.6控制系统的输出信号应为420mA连续信号，并应有上下限定，以保证控制系统故障时设备的安全。14.系统硬件设计及配置14.1系统硬件设计为实现该系统，设计了以下硬件配置方案：上位机采用一台工控机显示控制，下位机采用西门子CPU及扩展模块，采用高速总线，保证系统可靠运行。并且可在原有系统的基础上通过增加功能站硬件或设备或软件来扩展其功能，同时不降低或影响原系统的性能，降低生产成本，保证安全生产，提高生产质量。14.2系统配置表1.系统分项明细表（见附表1）表2.系统汇总表（见附表2）14.3仪表选型（见附表3）温度信号可将原来的单芯热电偶换为双芯防爆热电偶，也可以将原来显示温度的数显表变为带变送输出0-10V或4-20mA信号的温度仪表。15.系统设计原则标准本着一切以客户的利益为原则，在总体上我们遵循先进性、使用性、安全性、可扩展性、可维护性、标准化等设计原则。保障系统运行可靠、保障系统网络的安全性、承诺系统达到领先水平。16.系统技术指标16.1 技术标准本设计产品设计所遵循的规范和标准及本次系统的设计、安装、调试和检测遵循的标准：l GB/50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范l IEC439低压开关设备和控制设备组件；l GS7251.1-1997低压开关成套设备；l GB/5005495低压配电设计规范l IEC529外壳防护等级；l 防雷设计依据见防雷设计。l 电子计算机机房设计规范GB50164-93l 邮电部部标准通信局（站）接地设计暂行技术规定（综合楼部分）YDJ26-89l 国家标准建筑物防雷设计规范GB50057-94l 军用标准电子设备和设施的接地、搭接和屏蔽设计指南l 国家标准电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169-92l DL/T637-1997 阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件l IEC 国际电工协会全密封铅酸蓄电池标准参考和遵循的主要现行标准还有：l IEC 国际电工协会全密封铅酸蓄电池标准l DL5003-91 电力系统调度自动化设计技术规程l GB-14285-93 继电保护和安全自动装置技术规程l DL78-92 静态继电保护和安全自动装置通用技术条件l GB/T1514-91 微机线路保护装置通用技术条件l GB/3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列l DL479-92 静态距离保护装置通用技术条件l SD286-88 线路继电保护产品动模试验技术条件l GB/T1514594 微机线路保护装置通用技术条件l GB11920-89 电站电气部分集中控制装置通用技术条件l GB3453 数据通信基本型控制规程l GB3454数据终端(DTE)和数据电路终端设备(DCE之间的接口定义)l IEEE802.3 网络技术标准l JB/T5234 工业控制计算机系统验收大纲l SDJ9-87 电测量仪表装置设计规程l GB7450 电子设备雷击保护导则l GB7260 不间断电源设备l GB2887-89 计算机场地技术要求l 中华人民共和国安全生产法l 危险化学品安全管理条例国务院344号令l 化工企业安全卫生设计规定HG20571-95l 石油化工企业职业安全卫生设计规范SH304793l 生产设备安全卫生设计总则GB508885l 工业企业噪声控制设计规范GBJ8785l 石油化工企业厂区总平面布置设计规范SH305393l 化工企业静电接地设计规程HG12890l 其它相关的GB、IEC、IEEE、ISO、ANSI、DIN、JH、JIE标准安全规范。16.2 实时性指标 系统的响应能力满足数据采集、人机通信、控制功能和系统通信的时间满足工艺需求，具体指标如下：(1) 数字采集周期1s(2) 实时数据保存时间间隔1s(3) 控制命令响应时间： a. 控制命令回答响应时间1s b. 接受执行命令到执行控制的响应时间1s。(4) 模拟量采集周期： a. 电量1s 。 b. 非电量1s。(5) 监控系统对现地系统数据采集和控制的响应时间1s。(6) 人机通信响应时间： b. 调用新的画面的响应时间：从运行人员发出一个新的图象命令到图象完全显示在CRT上为止的CRT响应时间1s ;报警或事件发生到CRT屏幕显示和发出的响应时间：=1s。 c. 在已显示画面上动态数据更新周期1S。16.3 可靠性指标本系统以及各种电气、仪表等设备都能适应本工程的工作环境，具有极高的性价比，具有极高的抗干扰性和稳定性，能在这样的环境稳定长期的运行。16.4 可维护性指标 在本系统中我们提供的软件和硬件产品都便于维护、测试、安装和检修。（1）. 可维护性参数一般由厂家提供，一般都是小于1小时。（2）. 系统选用的设备具有自诊断和寻找故障程序，指出具体故障部位，在现场更 换故障部件后就可以正常工作。（3）. 配有便于试验和隔离故障的断开点。（4）. 配备合适的设备专用的维修、安装工具。（5）. 提供适当的维护、保养措施，减少人为损坏、机械损坏的机会。（6）. 通过标识标志说明设备的用途、更换方法。（7）. 所选择的设备硬件代换能力强。16.5 可利用率指标 本系统都是采用性能高、安全性强的元件构成我们的计系统。 本系统的可用率在交接前的试运行期30天间不地于99.9%,在设备验收后的保证期内应达到98.8%。可用率定义为：A=可使用时间/(可使用时间+故障时间)，其中故障时间包括故障控制和预防性检修时间。故障检修时间只计及关键功能损坏时，把事故设备恢复到正常运行的时间(有备件和检验设备)。16.6 系统安全指标 系统具有操作安全的保证措施： a.对系统每一功能和操作提供检查和校核，发现有误时能报警、撤消。 b.当操作有误时，能自动或手动地被禁止并报警。通信系统具有的安全性措施：a.系统设计应保证信息传送中的错误不会导致系统关键性故障。b.通道设备上提供了适当的检查手段，以证实通道正常。系统采用的硬件、软件和固件采取的安全措施：a.应有电源故障保护和自动重新启动。b.能预置初始状态和重新预置。c.有自检能力，检出故障时能自动报警。d.设备故障能自动切除或切换