锅炉设计汽包组生产实习完整报告.doc

自动控制工程项目实践报告 小组项目：锅炉自动控制系统汽包部分项目时间周期：2012.06.242012.07.14小组组长：齐鹏飞（200941105）小组成员：叶亮亮（42005） 陈江玲（41050）刘迩海（41102） 麻江帆（41121）曹清源（41120）目录1.对象分析41.1控制对象结构41.2控制任务51.3三点确定51.4工艺流程61.5整体P&ID图72.汽包水位控制方案82.1汽包水位影响因素分析82.1.1蒸汽量D扰动作用下水位动态特征82.1.2给水量W扰动作用下水位动态特征82.2被控变量与操纵变量的选择92.4控制律选择113. 过热蒸汽温度控制方案113.1过热蒸汽系统控制任务分析113.2控制变量与被控变量的选择123.3过热蒸汽出口温度控制方案123.4控制器正反作用确定133.5控制律选择134. matlab仿真135.汽包循环系统硬件设计与实现145.1系统配电设计155.1.1仪表供电要求155.2系统仪表与装置选型165.2.1汽包检测仪表选型165.2.2执行器选型165.3仪表详细资料及仪表数据表176.安全仪表系统设计266.1 SIS概念266.2安全相关系统设计原则276.3 SIS的设计方法286.4安全完整性等级SIL 的确定286.5锅炉常见事故分析306.6安全仪表系统的主要组成316.7硬件设计326.8锅炉报警表336.9安全连锁366.9.1.汽包水位保护366.9.2.汽包压力保护376.10安装调试386.10.1安全仪表系统的安装386.10.2安全仪表系统的调试387.CS3000组态397.1组态流程397.1.1 I/O口分配397.1.2搭建组态模块397.1.3 画出各类图形397.1.4测试仿真407.2整体I/O口分配表407.3前馈串级系统407.4汽包水位三冲量控制系统448.监控软件设计458.1组态概述458.2组态软件介绍468.2.1组态王468.2.2力控468.3监控软件设计478.3.1组态王组态软件478.3.2力控组态软件499.开/停车顺序控制549.1开车顺序控制549.2正常停车顺序控制639.3非正常停车顺序控制6510.项目完成报告书6610.1工程概况6610.2项目范围6610.3工程时间进度甘特图6710.4组内分工6811.方案设计标准规范6812.参考文献6813.实习感想体会691.对象分析1.1控制对象结构1.2控制任务1.3三点确定其中报警点：过热蒸汽流量，软化水流量，燃料压力，炉膛温度，汽水分离后蒸汽温度，烟气温度。1.4工艺流程除氧器：经处理的软化水进入除氧器V1101上部的除氧头，进行热力除氧，除氧蒸汽由除氧头底部通入。除氧的目的是防止自然循环锅炉给水中溶解有氧气和二氧化碳，对自然循环锅炉造成腐蚀。热力除氧是用蒸汽将给水加热到饱和温度，将水中溶解的氧气和二氧化碳放出。在除氧器V1101下水箱底部也通入除氧蒸汽，进一步去除软化水中的氧气和二氧化碳。减温与预热：除氧后的软化水经由上水泵P1101泵出，分两路，其中一路进入减温器E1101与过热蒸汽换热后，与另外一路混合，进入省煤器E1102。进入减温器E1101的自然循环锅炉上水走管程，一方面对最终产品（过热蒸汽）的温度起到微调（减温）的作用，另一方面也能对自然循环锅炉上水起到一定的预热作用。省煤器E1102由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的自然循环锅炉上水换热，回收烟气中的余热并使自然循环锅炉上水进一步预热。汽包水位及蒸汽温度：被烟气加热成饱和水的自然循环锅炉上水全部进入汽包V1102，再经过对流管束和下降管进入自然循环锅炉水冷壁，吸收炉膛辐射热在水冷壁里变成汽水混合物，然后返回汽包V1102进行汽水分离。自然循环锅炉上汽包为卧式圆筒形承压容器，内部装有给水分布槽、汽水分离器等，汽水分离是上汽包的重要作用之一。分离出的饱和蒸汽再次进入炉膛F1101进行汽相升温，成为过热蒸汽。出炉膛的过热蒸汽进入减温器E1101壳程，进行温度的微调并为自然循环锅炉上水预热，最后以工艺所要求的过热蒸汽压力、过热蒸汽温度输送给下一生产单元。燃料与烟气：燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器；空气经由变频鼓风机K1101送入燃烧器。燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使自然循环锅炉水汽化。燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器E1102中的自然循环锅炉上水进行预热。1.5整体P&ID图2.汽包水位控制方案2.1汽包水位影响因素分析汽包水位是锅炉运行的重要指标。保持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。水位的过高或过低都会给锅炉及蒸汽用户的安全操作带来不利影响。水位过高会影响汽包内的汽水分离，饱和水蒸汽将会带水过多，导致过热器管壁结垢并损坏，使过热蒸汽的温度严重下降；水位过低，则因汽包内的水量较少，而负荷增大，加快水的气化速度，使汽包内的水量变化速度很快，对于大型锅炉，水在汽包内的时间极短，可能造成爆炸的严重事故。汽包水位的流入量是给水量，流出量是蒸汽量，当给水量等于蒸汽量时，汽包水位就恒定不变。因此，对汽包水位产生扰动的主要因素有蒸发量D和给水量W。蒸发量和给水量对汽包水位的影响分析如下。 2.1.1蒸汽量D扰动作用下水位动态特征 由于蒸发过程的连续性，在蒸汽向汽水分界面移动的过程中，会有一部分蒸汽在某一段时间内处于水中，蒸发量阶跃增加时，汽包中压力减小，汽水循环管路中水的汽化强度增加，汽水混合物中的蒸汽的容积迅速增加。此时虽然蒸发量大于给水量，但水位不仅不下降，反而迅速上升，这种特殊现象称为“虚假水位”。当汽水混合物中汽泡容积与蒸发量相适应达到稳定后，水位才反映出给水量与蒸发量之间的不平衡，开始下降。蒸汽流量阶跃扰动下水位变化曲线如图所示。 用传递函数描述，近似于一个积分环节和纯滞后换件的串联，可表示为：HsWs=K0se-ts2.1.2给水量W扰动作用下水位动态特征 当给水量大于蒸发量时，汽包水位一开始并不立即增加，而呈现一段起始惯性段，这是因为温度较低的更多的给水进入循环系统，它从原有饱和汽水中吸取一部分热量，汽包和汽水管路中由于热量的“损失”，气泡体积较少。进入省煤器的给水，首先必须填补由于汽水管路中气泡较少所让出的空间。这时，虽然给水量阶跃增加，但水位基本不变。当水面下气泡容积变化过程逐渐平衡时，汽包水位才由于贮水量的增加而逐渐上升。当水面下气泡容积不再变化，完全稳定下来时，水位变化就随着贮水量的增加而直线上升。蒸汽量扰动时，水位变化的动态特性可用传递函数表示为：H（s）D（s）=-Kfs+K2T2s+1图2蒸汽量扰动下水位变化曲线 图2. 给水量阶跃扰动下水位变化曲线2.2被控变量与操纵变量的选择 由上述对汽包水位影响因素的分析可以看出，影响汽包水位的因素主要是蒸汽流量和给水流量，因此，将这两者选为被控变量，另外把水位信号引入，构成三冲量控制系统。具体的变量选取信息如表2.所示。被控变量 选取理由 汽包水位 汽包水位是锅炉给水系统安全、稳定运行的主要指标，保证锅炉的正常运行操纵变量 选取理由 给水流量 流入汽包，使汽包水位上升 蒸汽流量 流出汽包，使汽包水位下降 汽包水位 构成三冲量控制系统汽包水位是锅炉给水系统安全、稳定运行的主要指标。大容量锅炉汽包的体积相对较小，液位的时间常数很小，若给水不及时，数十秒之内就可能达到危险水位，所以汽包水位控制显得非常重要。 从前面的分析我们可以看出，汽包水位的调节具有一定的延迟和惯性特点，即在蒸汽流量、给水流量发生阶跃变化时，调节对象水位不能立即跟着作线性变化，尤其在蒸汽流量发生阶跃变化时，有“虚假水位”现象。针对这一特点，对锅炉汽包水位采用串级三冲量控制。 以汽包水位作为主控制信号构成主调节回路，以蒸汽流量作为前馈信号构成前馈调节回路，以给水流量作为串级信号构成副调节回路，由这三个回路共同构成锅炉汽包水位串级三冲量控制系统。由给水量局部反馈信号通过给水流量变送器、副调节器、给水量调节器组成内回路。其作用是消除给水压力波动等因素引起的给水流量的自发性扰动以及当蒸汽负荷改变时迅速调节给水流量，以保证给水流量和蒸汽平衡，它是一个快速回路；由主信号水位通过水位变送器、主调节器、内回路、对象调节通道组成外回路（主回路），其作用是校正水位偏差，使水位等于给定值；蒸汽流量信号作为前馈信号，其作用是使给水量很快跟踪蒸汽流量的变化，克服虚假水位现象所引起的水位调节器误动作和水位过大波动。对应的汽包水位控制系统方块图如下所示：图 汽包水位控制方块图汽包水位控制结构图：2.3控制器正反作用确定 主、副控制器正、反作用的确定顺序应该遵循“先副后主”的原则。 给水量控制副回路：确定副控制器的正、反作用与主回路无关，仅根据副回路的具体情况而定。在此回路中，给水量调节阀为气关阀，符号为负；给水对象符号为正；给水流量检测变送装置符号为正；因此给水量控制器为正作用控制器。 汽包水位主回路：在串级控制中，副回路是随动控制系统，因此整个副回路的符号为正；汽包水位对象以及测量变送装置的符号均为正；根据整个回路必须构成负反馈的原则可以得出，汽包水位控制器为反作用控制器。控制器类型正反作用选择给水流量控制器正作用汽包水位控制器反作用表 汽包水位控制器正反作用选择表2.4控制律选择 前馈控制是一种开环控制，前馈控制器的控制规律是由过程特性决定的。在设计和应用前馈控制时，首先要了解扰动的性质。如果扰动是可测可控的，则只要设计一个定值控制系统就行了；如果扰动是不可测的，那就不能进行前馈控制；如果扰动是可测而不可控的，则可设计和应用前馈控制。根据上述的分析，由于蒸汽量前馈扰动是可测且可控的，因此，前馈控制器采用静态前馈控制，即采用比例（P）控制器作为前馈控制器。 副参数的设置是为了保证主参数的控制质量，可以允许在一定范围内变化，允许有余差，因此负调节器只要选比例（P）控制规律就可以了。一般不引入积分控制规律。因为副参数允许有余差，而且副调节器的放大系数较大，控制作用强，余差小，若采用积分规律会延长控制过程，减弱副回路的快速作用。但是，在选择流量为副被控参数时，为了保持系统稳定，比例度必须选得较大，这样，比例控制作用偏弱，为此引入积分作用，采用PI控制规律。此时引入积分作用的主要目的不是消除余差，而是增强控制作用。副调节器一般也不引入微分控制规律，因为副回路本身起着快速作用，再引入微分规律会使调节阀动作过大，对控制不利。综上，对于给水量控制器，采取比例积分（PI）控制规律。 在串级控制系统中，副回路起粗调作用，主回路起细调作用。鉴于上述汽包水位控制的重要性，对汽包水位控制精度的要求非常高，主回路采用PID控制规律，由于汽包水位存在的“虚假水位”现象，很难进行很好的控制，可能导致控制不当，从而发生事故。因此有必要引入安全联锁系统。3. 过热蒸汽温度控制方案3.1过热蒸汽系统控制任务分析蒸汽过热系统包括过热器、减温器。控制任务是使过热器出口温度维持在允许范围内，并保护过热器使管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽用户设备都是不利的。过热蒸汽温度过高，过热器容易损坏，汽轮机也因内部过度的热膨胀，而严重影响安全运行；过热蒸汽温度过低，一方面使设备效率降低，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损，所以必须把过热器出口蒸汽的温度控制在规定的范围内。3.2控制变量与被控变量的选择过热蒸汽温度控制系统采用减温水流量作为控制变量，考虑控制通道的时间常数及纯滞后较大，单回路控制系统难以满足生产要求，考虑采用前馈+串级控制系统。被控变量选取理由过热蒸汽出口温度对下一环节的工业生产有着重要影响，需要严格控制控制变量选取理由减温水流量对过热蒸汽出口温度影响较大3.3过热蒸汽出口温度控制方案在选取控制变量时已经提及，对于过热蒸汽的出口温度，由于对下一环节具有重要的影响，因此需要精确控制，而蒸汽流量对出口温度的干扰较大，对此采用了温度流量前馈串级控制系统，温度作为主回路，流量作为副回路。具体的控制方块图如图所示。 图2. 过热蒸汽出口温度控制方块图根据方块图所示，作出过热蒸汽温度控制结构图：图2. 过热蒸汽出口温度控制结构图3.4控制器正反作用确定从安全生产角度考虑，减温水的管道的控制阀选择气闭阀，防止控制阀失去控制信号时，过热蒸汽温度过高。减温水流量增大，过热蒸汽温度降低，因此对象放大系数为负，因此减温水流量控制器为反作用。同理，过热蒸汽温度控制器和辐射段温度控制器选择反作用。控制器正反作用选择如下表所示:控制器类型正反作用选择减温水流量控制器反作用过热蒸汽温度控制器反作用表2 过热蒸汽温度控制系统控制器正反作用3.5控制律选择对于流量控制副回路，一般采取比例积分（PI）控制规律。对于温度控制主回路，由于对辐射段蒸汽出口温度已经进行了很好的控制，因此，过热蒸汽出口温度采用普通PID控制规律即可。前馈控制器规律选择，根据对象传递函数，可以得出Gff=(GPD/GPC)。4. matlab仿真尝试着用matlab进行仿真，从书上相关例题找到了些参数代入。但调整效果并不很理想，对串级系统相互间影响不是很清楚，仍需进一步研究。5.汽包循环系统硬件设计与实现按照工程化、标准化、规范化的设计理念，系统设计过程尽可能与真实系统的设计过程和要求一致。本文对此控制系统进行了详细的硬件设计，包括系统配电设计、控制柜设计、柜内布局设计、柜内电路图设计、硬件资源配置、端子柜设计、通信网络组态等，保证系统能够经得起工业现场的实际检验。5.1系统配电设计自动控制系统工作时，需要能源为其提供能量。能源质量是自动控制系统正常工作的保障，能源质量的好坏直接影响自动控制系统的控制质量。自控工程设计中，供电系统设计主要进行的是配电设计。仪表用380V/220V和110V的交流电源、100V及以上的直流电源由自控专业提出设计条件，电气专业负责设计。低于110V的交流电源、低于100V的直流电源，则由自控专业设计。下面就针对本次自然循环锅炉控制系统的装置进行仪表供电系统设计。5.1.1仪表供电要求本锅炉装置属于一级一类负荷。为此，必须用紧急电源为本自然循环锅炉控制系统供电，同时，紧急电源需要由两个相互独立的电源提供电力。两个电源中一个为工作电源，一个为后备电源。按照国家标准中划分的用电负荷等级的规定，本系统仪表用电负荷属于有特殊供电要求的负荷，这类负荷在电源中断后会打乱生产过程，造成设备损坏和人员伤害以及经济损失，因此仪表工作电源必须是不间断电源，同时还需要设置紧急电源。根据计算自然循环锅炉自控系统各部件的耗电量，可计算得到仪表用电总量。需要为自控系统提供两种电源：220V交流电源和24V直流电源。仪表电源容量应按仪表耗电量总和的1.21.5倍计算；用于DCS、PLC、SIS等系统的不间断电源容量可按各系统用电量总和的1.21.25倍计算。电源的质量指标要求如下：对于交流电源为电压220V5%，频率50Hz0.5Hz，波形失真率5%。；对于直流电源为电压24V0.3V，纹波电压0.2%，交流分量有效值40mV。允许电源瞬断时间3ms，电压瞬间跌落10%。为保证安全可靠的供电，按照用电仪表的电源类型、电压等级设计供电系统，采用二级供电方式，由总供电箱（柜、盘）直接向设置在最底层的各供电箱供电，在二级供电系统中设置总供电箱、分供电箱。 总供电箱设输入总断路器和输出分断路器；分供电箱输入端设总开关，不设保护电器，输出端设输出断路器；直流24V电源按照用电负荷规模选用直流电源箱；各分供电箱需留有至少20%备用回路。 供电系统配线按照国家标准有关规定执行，配电方式采用多回路供电方式，将各个分供电箱（柜、盘）分别接到总供电箱（柜、盘）上的各组端子上，这样既可灵活地进行用电负荷的分配，也可以将端子故障的影响分散开来。同一控制系统应采用同一电源供电；当采用DCS时，变送器宜由DCS供电。因此，根据仪表具体安装位置以及用电量统计，确定交流供电需要在总供电箱下设置3个分供电箱，直流供电则需要在总供电箱下设置4个分供电箱。供电箱及电源箱的选型如表设备名称 规格 生产厂家 型号 数量 交流配电箱 4kW 广东金华达电子有限公司 DPJ 1 交流配电箱 2kW 广东金华达电子有限公司 DPJ 1 交流配电箱 1.5kW 广东金华达电子有限公司 DPJ 1 交流配电箱 0.5kW 广东金华达电子有限公司 DPJ 1 仪表电源箱 10A 江苏中科仪表有限公司 DFY 1 供电箱 10A 南通银光自控设备有限公司 HBP 1 供电箱 1A 南通银光自控设备有限公司 HBP 2 电源模板 4A 西门子（中国）有限公司 PS407 2 5.2系统仪表与装置选型 在选择检测仪表和执行机构时，工艺过程条件是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性、仪表使用寿命等。同时，应在满足工艺和自控要求的前提下，进行必要的经济核算，取得适宜的性能/价格比；为便于仪表维修和管理，在选型时也要注意仪表的统一性，尽量选用同一系列、同一规格型号及同一生产厂家的产品。选用的仪表应执行器选型是较为成熟的产品，已经经过现场使用证明其性能可靠。根据上述基本原则，本参赛队分别对BPCS和SIS的检测仪表和执行机构进行了选型。以下是详细的仪表清单和信息。5.2.1汽包检测仪表选型 仪表位号 仪表名称 生产厂家 型号 FT1105 一体化孔板流量计 上海横特自动化有限公司HTLGFN1105 检测端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA PT1103绝对压力变送器上海横特自动化有限公司HT3351APPN1103检测端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA TT1102 一体化温度变送器 上海横特自动化有限公司WZPBTN1102 检测端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA TT1103一体化温度变送器 上海横特自动化有限公司WZPBTN1103 检测端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA TT1104一体化温度变送器 上海横特自动化有限公司WZPBTN1104 检测端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA TT1104一体化温度变送器 上海横特自动化有限公司WZPBTN1105 检测端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA LT1102 直装式静压液位变送器上海横特自动化有限公司HT3351LTN1105 检测端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA 5.2.2执行器选型位号 名称 生产厂家 型号 V1102 气动薄膜调节阀 上海科迪仪表有限公司 ZJHS-320VN1102 操作端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA-13 V1103 气动薄膜调节阀 上海科迪仪表有限公司 ZJHS-320 VN1103 操作端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA-13 V1105 气动薄膜调节阀 上海科迪仪表有限公司 ZJHS-320 VN1105 操作端安全栅 天津索思仪表测控系统技术有限公司 SFA-13 5.3仪表详细资料及仪表数据表一体化孔板流量计产品型号：HTLG产品报价：产品特点：一体化孔板流量计：是将标准孔板与多参数差压变送器(或差压变送器、温度变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量。HTLG一体化孔板流量计的详细资料：概述：HTLG一体化孔板流量计是将标准孔板与多参数差压变送器(或差压变送器、温度变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。适用范围1.公称直径： 15 mm DN1200mm2.公称压力：PN10MPa3.工作温度：50t5504.量程比：1:3， 1:45.精度：1.0级，1.5级产品选型仪 表 数 据 表项目名称：过热蒸汽出口流量图号：位 号FI1105用 途过热蒸汽出口流量P&ID号操 作 条 件工艺介质过热蒸汽操作压力3.63.65MPa操作温度不低于420操作流量20t/h变 送 器 规 格型 号HTLG 测量范围150011500m3/h精 度1级输出信号两线制4-20mA电流输出 测量原理静压力与流量之间的函数关系测量元件材料不锈钢材质公称直径300mm本体材料低铜铝合金防爆等级 隔爆型Ex dBT4-T6 本安型Ex iaCT4-T6 防护等级 IP66安装形式夹持式 DN15DN300 法兰式 DN15-DN300 插入式 DN200-DN2000制造厂上海恒特自动化仪表有限公司备 注设 计日 期审 核日 期绝对压力变送器产品型号：HT3351AP产品报价：产品特点：HT3351AP绝对压力变送器：用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后转变成420mA DC信号输出。HT3351AP智能型可与HART手操器相互通讯， 通过它进行设定，监控或与上位机组成现场监控系统HT3351AP绝对压力变送器的详细资料：HT3351AP型绝对压力变送器的室(见下图)一侧接受被测绝对压力信号，另一侧被封闭成高真空基准室，然后将其转换成420mA.DC信号输出。它可以测量除气系统、蒸馏塔、蒸发器和结晶器等的绝对压力。通用技术性能和参数输出信号：420MA.DC二线制(模拟)二线制420mA直流信号上叠加数字信号，由用户选择线性或开方输出。(智能)供电电源：1245V.DC(详见负载特性图)负载特性：电源影响：0.005%输出量程/V负载影响：电源稳定时，无负载影响。测量精度：调校量程的0.1%，0.2% (标配精度为0.2%，若选择其他精度请在订货选型时注明。)量程比：1：100或1：10阻尼：通常可在0.1至16秒之间任意可调。启动时间：2秒，不需预热工作环境：环境温度 -2993(模拟放大器)-2975(数字/智能放大器)-2965(带显示表头)环境湿度：095%防护特性：防护能力 IP65防爆类型：隔爆型 Exd II BT4-6本安型 Exia II CT5静压影响：零位误差：0.5%最大量程限值，对于32MPa在管道压力下通过调零给予校正。电磁辐射影响：0.05%最大量程值，接受辐射频率27500MHz，试验场强3V/m。指示表(%)：液晶数显精度0.2%振动影响：任何方向200Hz振动时，0.05%/g。安装位置：膜片未垂直安装，可能产生小于0.24KPa的零点误差，但可通过调零来修正。重量：3.9Kg(不包括附件)仪 表 数 据 表项目名称：锅炉装置图号：位 号PT1103 PT1104用 途过热蒸汽出口压力P&ID号操 作 条 件工艺介质过热蒸汽操作压力3.63.65MPa操作温度不低于420操作流量20t/h变 送 器 规 格型 号HT3351AP绝对压力变送器测量范围0-1.610MPa精 度标配精度为0.2%输出信号两线制4-20mA电流输出 测量元件材料SS316不锈钢本体材料铜铝合金压铸件防爆等级Exia II CT5防护等级IP65制造厂上海恒特自动化仪表有限公司备 注设 计日 期审 核日 期一体化温度变送器产品型号：WZPB产品报价：产品特点：广泛应用于电力、石油、化工、电力、冶金、医药、建材、科研等工业领域的温度测量与控制，特别适合于自动化、计算机测控系统。可在恶劣的环境下使用，具有防潮、防爆、防水、防震、防有害气体侵蚀的能力。WZPB一体化温度变送器的详细资料：一体化温度变送器应用通常和显示仪表、记录仪表、电子计算机等配套使用，输出420mA。直接测量各种生产过程中的01800范围内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。特点二线制输出420mA，抗干扰能力强；节省补偿导线及安装温度变送器费用；测量范围大；冷端温度自动补偿，非线性校正电路。工作原理热电偶(阻)在工作状态下所测得的热电势(电阻)的变化，经过温度变送器的电桥产生不平衡信号，经放大后转换成为420mA的直流电信号给工作仪表，工作仪表便显示出所对应的温度值。主要技术参数输出信号：420mA，负载电阻250，传输导线电阻100输出方法：二线制允差等级：0.1；0.2；0.5供电电源：24V.DC10%防护等级：IP65绝缘电阻仪表输出接线端子与外壳之间的绝缘电阻应不小于50热响应时间当温度出现阶跃变化时，仪表的电流输出信号变化至相当于该阶跃变化的50%所需的时间，通常以0.5表示当温度变送器的阶跃响应稳定时间不超过热电偶(阻)热响应稳定时间0.5的五分之一时，则用热电偶(阻)热响应时间作为仪表的热响时间；当温度变送器的阶跃响应稳定时间不超过热电偶(阻)热响应稳定时间0.5的二分之一时,则用温度变送器热响应时间作为仪表的热响应时间。基本误差仪表的基本误差应不超过热电偶(阻)和温度变送器基本误差的合成误差。仪 表 数 据 表项目名称：锅炉装置图号：位 号TT1102 TT1103 TT1104用 途过热蒸汽温度P&ID号操 作 条 件工艺介质过热蒸汽操作压力3.63.65MPa操作温度不低于420操作流量20t/h变 送 器 规 格型 号WZPB测量范围01800精 度0.15+0.002|t|)输出信号4-20ma测量原理热电效应测量元件材料镍铬 铜镍本体材料绝缘氧化镁和1Cr18Ni9Ti不锈钢保护管防爆等级本质安全防爆型 Ex ia IIC T6/T4防护等级IP67安装形式固定卡套法兰制造厂上海自动化仪表有限公司备 注设 计日 期审 核日 期法兰式静压液位变送器点击放大产品型号：BP301产品报价：产品特点：BP301系列法兰式静压液位变送器是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理，采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，将静压转成电信号。经过温度补偿和线性校正。转换成4-20mADC标准电流信号输出BP301法兰式静压液位变送器的详细资料：BP301系列法兰式静压液位变送器是基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理，采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，将静压转成电信号。经过温度补偿和线性校正。转换成4-20mADC标准电流信号输出。 BP301系列法兰式静压液位变送器已广泛用于各领域中腐蚀性介质液体的静压、液位测量，尤其是卫生、食品、粘稠介质行业的压力、液位测量。也可用于气体或蒸汽等压力参数的测量。技术参数 测量范围 相对压力：01.6MPa、-0.11.6MPa 最小可测量1KPa(100mmH20) 静压液位 最大液位高度：100m 最小液位高度：0.1m 测量膜片 96%氧化铝陶瓷 或316L不锈钢法 兰 1Cr18Ni9Ti 聚四氟乙烯 最大液位高度：100m 负相对压力 最大测量范围-12.4MPa 最小测量范围-1KPa1KPa 结构和材料 外壳：膜压铸铝 尺寸：7070130 标准法兰：GB911.6-88 防护等级:IP65 重量:3.8Kg仪 表 数 据 表项目名称：汽包水位图号：位 号LT1102用 途汽包水位P&ID号操 作 条 件工艺介质过热蒸汽操作压力3.63.65MPa操作温度不低于420操作流量65t/h变 送 器 规 格型 号BP301测量范围0.1100m精 度0.25、0.5级输出信号两线制4-20mA电流输出 测量原理基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理测量元件材料96%氧化铝陶瓷 或316L不锈钢公称直径300mm本体材料膜压铸铝防爆等级防护等级IP65安装形式法兰式制造厂上海恒特自动化仪表有限公司备 注设 计日 期审 核日 期气动调节阀选择仪 表 数 据 表项目名称：锅炉装置图号：位 号V1102 V1103 V1105用 途给水流量调节阀P&ID号操 作 条 件工艺介质物料液体操作压力4.8-5.5MPa操作温度0-200操作流量0-100m3/h变 送 器 规 格型号ZJHS-320结构特点多级节流形式来分摊压差，减少了气蚀、冲蚀、挠流破坏，大大提高了调节阀的使用寿命。技 术 参 数 和 性 能阀体型式气动薄膜精小型角形高压调节阀公称通径32200mm公称压力16、22、32MPa连接型式法兰式：符合JB/T2769-92标准、可按ANSI、JIS、DIN 等订货生产材料40锻钢不锈钢钼二钛2Cr13不锈钢钼二钛2Cr13或堆焊钴铬钨硬质合金2Cr13或堆焊钴铬钨硬质合金V形聚四氟乙烯圈60Si2Mn上 阀 盖散热片型230450阀芯型式单座柱塞型阀芯流量特性等百分比（%）和线性（L）阀芯材料1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2、Ti8Cr17和不锈钢堆焊司太莱执行机构型式HA多弹簧式薄膜执行机构 膜片材料丁睛橡胶夹尼衬里弹簧范围0.040.20，0.080.24MPa 供气压力标准产品1.6、4.0、6.4MPa；特殊订货10、22、32MPa可调范围30比16.安全仪表系统设计 6.1 SIS概念 安全仪表系统(Safety Instrumented System，SIS)也称为安全联锁系统(Safety Interlocks)、紧急停车系统(Emergency Shutdown System，ESD)、安全关联系统(Safety Related System)或安全停车系统(Safety Shutdown System)等等。安全仪表系统(sis)是国际电工委员会(IEC)标准IEC 61508及IEC 61511定义的专门用于安全的控制系统。它就是指设计出来用于对设备可能出现的故障进行动作的控制系统。正常的工作情况下，监视生产过程的状态，在出现它必须能够迅速、正确的对事故和将可能发生的事故做出响应，最终能够完全避免事故的发生或者至少能减少事故给人员、环境和设备造成的危害。 一般而言，所有能降低事故发生概率的事件都是风险防御保护层。典型流程工业的安全保护层应该包括：工艺流程设计(基础过程控制系统BPCS)，过程报警及操作工监视（紧急报警，操作工监视并且手动干预、自动操作），安全连锁系统（SIS）或者紧急停车系统（ESD），物理保护（泄压阀，保护膜），工厂紧急预案，所在社区应急计划。从BPCS到SIS都是依靠仪表及自动控制系统来实现的。仪表系统的最后一层防护SIS或者ESD更是至关重要的。6.2安全相关系统设计原则安全相关系统主要包括信号报警，安全联锁，紧急停车和安全仪表等，它们是保证生产安全的重要措施之一。大多数的化工过程要求信号报警、安全仪表系统采用失效安全的原则，使设备在特定的故障发生时转入预定义的安全状态。安全相关系统的设计原则如下：1.信号报警、联锁点的设置，动作设定值以及调整范围必须符合生产工艺要求。2.在满足安全生产的前提下，应当尽量选择线路简单、元器件数量少的方案。3.信号报警、安全联锁系统应当安装在振动小、灰尘少、无腐蚀气体、无电磁干扰的场所。4.信号报警、安全联锁系统既可以采取有触点的继电器线路，也可以采取无触点晶体管电路。前者线路简单，价格低廉，后者逻辑功能多，可实现复杂的逻辑功能。安全联锁则宜采用有触点的继电器线路。当前控制工程当中常常采用闪光报警器做声光报警用。随着近年来DCS和PLC的普及，可采用经权威机构认证的DCS/PLC来构造安全系统。5.信号报警、安全联锁系统中安装在现场的检出装置和执行器应当符合所在场所的防爆、防火要求；系统中安装在危险场所的按钮、信号灯、开关等原件应该符合所在场所的防爆、防火要求。6.信号报警系统供电要求与一般仪表供电等级相同，即由独立的电源回路和保护装置供电；安全联锁系统供电要求应当根据工艺装置的要求而定，为保证重要安全联锁系统的稳定，应当为其配备不间断电源。7.安全系统中不同用途的信号线最好使用不同的颜色，以便安装和修理时的方便。6.3 SIS的设计方法 电子/电气/可编程电子(E/E/PE)安全系统通用的设计方法，包括风险分析、确定安全完整性等级(SIL)，风险分配的方法以及系统的结构设计和逻辑设计等。安全仪表系统的设计目的是用来降低系统的整体风险，但是，安全仪表系统自身存在一定的故障概率，降低了系统的可靠性和可用性，在设计时，需要予以充分考虑。 安全仪表系统设计的主要依据是安全完整性等级，即SIL等级，不同的安全完整性等级需要设备满足不同的要求平均故障概率PDF指标，即要求下的设备失效的可能性。因此，根据全完整性等级的要求来确定系统的配置结构，并结合工艺现场的实际来确定安全系统的控制逻辑。6.4安全完整性等级SIL 的确定 安全度等级SIL(safety integrity level)是对安全仪表系统综合评价的一种量化等级，随着SIL 等级升高，其安全系统的平均故障率就降低、可用度就越强。 国内石化行业对于SIS 的安全度等级分为1、2、3、4 级，与IEC61508 一致，其中SIL4 用于核工业。 SIL1 级：装置可能很少发生事故。如发生事故，对装置和产品有轻微的影响，不会立即造成环境污染和人员伤亡，经济损失不大。 SIL2 级：装置可能偶尔发生事故。如发生事故，对装置和产品有较大的影响，并有可能造成环境污染和人员伤亡，经济损失较大。 SIL3 级：装置可能经常发生事故。如发生事故，对装置和产品严重将造成严重的影响，并造成严重的环境污染和人员伤亡，经济损失严重。 SIL 的选择方法有定性和定量的两类。常用的定性方法有:风险图和风险矩阵法等，常用的定量方法有:基于频率和后果的定量法等。定量法虽然比较准确， 而资源要求大，以及特定过程的可靠数据缺乏，安全完整性选择过程相对比较耗时。选用了风险矩阵法。本设计中，采用风险图法确定SIL 等级。 风险图法是一种定性的风险评估技术，通过事故的分析来确定安全功能的SIL 等级。具体步骤如下： （1）确定事故的破坏程度S； （2）确定人员暴露在事故现场的频率A； （3）确实是否有什么方法避免人员出现在事故现场G； （4）确定事故发生的频率W。 根据上述步骤，在风险图中可以得到满足工艺过程安全目标的安全完整性等级需求。风险图法6.5锅炉常见事故分析锅炉常见的事故有：缺水、满水、超压、汽水共腾、炉管爆炸、炉膛爆炸、二次燃烧等7种。 这些事故中，缺水事故占的比率最高。 1.缺水事故：当锅炉水位低于最低许可水位时，称锅炉缺水，缺水又分轻微缺水和严重 缺水，锅炉严重缺水，造成炉管爆破，如果处理不当，在炉管烧红的情况下大量上水，水接触烧红的炉管或锅筒时产生大量蒸汽，气压突然猛增，就会造成锅炉爆破事故。因此，锅炉严重缺水时，严禁向锅炉内上水，而采取紧急停炉措施。 2.满水事故：即锅炉内的水位超过最高许可水位线，严重时蒸汽管道内发生冲击。 3.超压事故：即锅炉运行时的工作压力超过了最高允许压力，超压严重时，可造成锅炉爆炸。 4.汽水共腾：汽水共腾的特点是水位表水面发生剧烈波动，锅水起泡沫，蒸汽中大量带水，严重时管道内发生水冲击，发生汽水共腾的主要原因是锅水含盐量太高。 5.炉管爆破：炉管爆破时有显著的爆破声、喷汽声，同时水位迅速降，汽压明显降低，炉管爆破是给水处理不良或根本就不进行给水处理。引起炉管结垢或腐蚀造成的。 6.炉膛爆炸：炉膛内可燃物质与空气混合的浓度达到爆炸范围时，遇到明火就会发生炉膛爆炸或爆燃。炉膛爆炸时，火焰从锅炉的点火孔、着水孔等处向喷出，极易伤人；炉膛爆炸会造成炉墙倒塌、锅炉损坏并严重威胁人身安全。 7.二次燃烧：锅炉尾部沉积的可燃物质，重新着火燃烧现象称二次燃烧。二次燃烧事故能把空气预热器或引风机烧坏，严重时可把锅炉尾部全部烧毁。 针对缺水事故和满水事故，进行汽包水位保护；针对超压事故，进行汽包压力保护和炉膛负压保护；针对汽水共腾和炉管爆破，使用软化水，并做除氧处理；针对炉膛爆炸和二次燃烧，进行炉膛扫风设置。 考虑以上发生的事故，和锅炉的一些参数会引发的事故，设计了一些保护。根据风险图，分析确定各个安全功能的SIL等级联锁保护回路 危险性分析 变量选择 SIL等级 汽包水位保护 汽包水位过高，锅水可进入蒸汽管道和过热器，造成水击及过热器结垢，降低蒸汽品质，损害以致破坏过热器。汽包水位过低，会发生锅炉缺水事故。 S3，A1，W3 SIL3 汽包压力保护 汽包压力过高，降低汽包使用寿命，甚至发生爆炸事故。 S3，A1，W3 SIL3 炉膛负压保护 炉膛负压过低，火焰及飞灰从炉膛不严处冒出，恶化工作燃烧造成危及人身及设备安全，油气燃烧不充分，易造成尾部烟道二次燃烧，损坏省煤器。炉膛负压过高，吸入过多的冷风，降低锅炉的热效率。 S3，A1，W3 SIL3 炉膛灭火保护 炉膛灭火后，如果处理不当，引发炉膛爆炸和二次燃烧。 S2，A2，G1，W3 SIL2 燃料压力保护 燃料压力过低或流量过小，容易发生回火现象，会烧坏锅炉管子，以致爆管；燃料压力过高，喷嘴会出现脱火现象，以致炉膛灭火。 S2，A1，G1，W3 SIL1 除氧器水位保护 水位过高过低，影响软化水在除氧器中的停留时间，除氧器中缺水，会使给水泵空转，损害设备。 S1，A1，G1，W2 0除氧器压力保护 压力与水沸点正相关，压力过高过低，影响除氧效果。 S1 0再热蒸汽温度保护 再热蒸汽温度过高，浪费燃料，设备受损。 S1，A1，G1，W2 0表 SIL等级选择6.6安全仪表系统的主要组成 安全仪表系统设计的主要依据是安全完整性等级，即SIL等级，不同的安全完整性等级需要设备满足不同的要求平均故障概率指标，即要求下的设备失效的可能性。因此，根据全完整性等级的要求来确定系统的配置结构，并结合工艺现场的实际来确定安全系统的控制逻辑。 SIS主要由检测单元(即现场仪表)、控制单元(或称逻辑演算单元)及终端执行单元(即现场执行器) 3部分组成，能够实施一个或多个安全仪表功能的系统，现场设备主要包括传感器、监测线缆、终端控制单元、现场通讯线以及与逻辑系统输入输出终端相连的其他设备。 （1）S