WK2000危化工艺安全生产控制系统

1、 WK2000危化工艺安全生产控制系统一、系统简介 化工生产过程大多涉及高温高压、易燃易爆和有毒有害，一些化工反应工艺过程复杂且蕴含着巨大的能量，一旦生产过程出现异常且控制不当，将会给人身和财产安全造成严重后果。自动化安全控制系统能对化工生产装置和设备可能发生的危险或措施不当行为致使继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产装置和设备进入一个预定义的安全停车工况，从而使风险降低到可以接受的最低程度，保障人员、设备和生产装置的安全。这类安全控制系统以其可靠适用的设备和先进的控制技术已被发达国家石油和化工企业普遍采用，在国内各大中型石油和化工企业也得到广泛应用，国内中小企业已逐步接受。当前，化工产业

2、已步入快速发展时期，危险化学品规模和数量不断扩大，危险和危害的风险程度增大,经济社会发展和人民群众对化工产业的安全发展提出了更新更高的要求。为此，我公司结合国家重点监管的十五种危险化工工艺安全控制要求，开发完成WK2000危化工艺安全生产控制系统,对生产装置可能发生的危险进行响应和保护,保障企业的安全生产，避免人身伤害及重大设备损害,能有效控制事故的发生和加快化工这个传统制造业升级换代，对危险化学品安全生产形势具有重要的意义。二、系统组成系统主要由检测变送单元、逻辑控制单元、执行控制单元等组成，其中逻辑控制单元是系统的中枢与核心，一般采用智能控制器、可编程逻辑控制器（PLC）、集散控制系统（D

3、CS）或安全仪表控制系统（SIS）等来实现。WK2000危化工艺安全生产控制系统采用更适合化工安全生产的集散控制系统（DCS）。使整个系统更安全. 三、 系统控制 WK2000危化工艺安全生产控制系统是以DCS为核心纵向分层、横向分散的大型综合控制系统，它以多层局部网络为依托，将分布在整个企业范围内的控制设备和数据处理设备连接在一起，实现各部分信息共享和协调工作，共同完成各种控制、管理和决策任务。 DCS控制示意图 安全联锁系统有两种失效方式:安全失效和危险失效。安全失效即当系统产生显性故障时将触发安全联锁系统动作,导致误停车;危险失效则为当系统内存在隐性故障时将导致系统在需要时不能产生动作。

4、安全联锁不同于批量控制、顺序控制及属于过程控制范畴的工艺联锁（如泵与液位）。当参数越限、机械设备故障、系统自身故障或能源中断时，安全联锁系统能自动（必要时也可手动）地产生一系列预先定义的动作，使得工艺装置与操作人员处于安全状态。 系统安全联锁逻辑图 化工的生产过程伴随着高温、高压、易燃易爆等危险状况，当有紧急情况发生时，由于各种原因，往往工艺人员不能做出正确的操作来降低危险，DCS很好的解决了这一问题，当紧急情况出现时，DCS会按照设计好的程序迅速做出正确的判断，从而降低损失或避免事故的发生，可以有效保障工艺运行人员和生产设备的安全稳定运行。下图为某化工企业联锁控制图. 四、系统特点1、具有很

5、高的可靠性和灵敏度，当生产装置出现紧急情况时， 安全控制系统能在极短的时间内作出响应，及时发出保护联 锁信号，对现场设备及装置区域进行安全保护；2、能够根据不同装置工艺安全等级的保护需要，结合用户实际 生产情况灵活选择相应的控制单元；3、 安全联锁保护功能模块在生产过程中始终处于静态，不需要 人工动态操作，避免人为误操作。4、加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。 减轻劳动强度、改善劳动条件。5、 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文 化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需 要。 五、 系统硬件1. 逻辑控制单元WK2000危化工艺安全生产控制系统的逻辑

6、控制单元采用适合于化工生产过程控制的DCS系统。DCS的全名为集散控制系统，它可以通过信号线（信号电缆）对现场仪表进行数据采集，进过处理后统一显示计算机显示器，方便工艺运行人员对现场情况的实时掌握，运行人员通过对数据得统一分析，通过对现场设备的操作来控制工艺（如阀门、泵等），下图为DCS基本系统结构 DCS组成、网络层次 DCS系统硬件部份主要包括：操作员站、工程师站、系统控制柜组成。 操作员站 操作员站为DCS与工艺操作人员的人机接口，它可以将现场情况直观的显示出来供运行人员参照，下图为工作中的操作员站所显示的运行画面 如上图所示，黑色栏为报警栏，可以实时的显示最近的异常参数，中间为工艺生产

7、装置，可以直观的看到其阀门状态（阀门为红色说明其为关闭状态），进入罐的空气流量及温度，并可以参数设定对温度实现自动控制，其次，还可以对数据进行追忆和调查，DCS可以记忆每个数据在当前时间以前的数据，方便数据分析及事故调查，如下图为一些数据趋势图为某个数据在某一段时间的变化趋势，我们可以通过鼠标点击趋势上的某一点查到它在此时的时间对应数值，方便快捷。 工程师站工程师站是为专业工程技术人员设计的，内装有相应的组态平台、监控平台和系统维护工具。具体功能包括：系统生成、数据库结构定义、操作组态、流程图画面组态、报警制作等，通过监控平台可替代操作员站，实现生产过程的实时监控，而使用系统的维护工具软件可实

8、现过程控制网络调试、故障诊断、信号调教等。 系统控制柜 系统控制柜为DCS主要装置，系统柜中装有主控卡，数据转发卡，I/O数据卡，其中通过I/O数据卡对现场信号经行采集，数据转发卡将采集的信号送到主控卡，主控卡进行运算处理后发送到操作员站进行显示和报警等，对于操作员通过DCS向现场发送命令时，其执行顺序与信号收集恰恰相反，下图为信号进入系统和从系统输出的原理图: 现场信号I/O卡件数据转发卡主控卡操作站信号进入系统现场自动设备I/O卡件数据转发卡主控卡操作站信号输出 2.检测变送单元 温度检测部份 温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数，所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；温度决定一些反应

9、能否进行和反应方向，温度决定一些反应的进程程度、显示反应的能量变化。温度仪表种类很多，有双金属式、压力式、热电偶、热电阻、红外线式等等，本系统主要采用金属热电阻或温度变送器作为温度检测仪表，具有R-t 关系最好成线性;物理化学性能稳定, 复现性好、经济、实用的优点。 流量检测部份 流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛应用于冶金、电力、煤炭、化工、石油等各个领域，它是发展工农业生产、节约能源、改进产品质量、提高经济 效益和管理水平的重要工具，在过程自动化仪表与装置中，流量仪表有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。流量计可分十大类，约100种，常用

10、的有差压式流量计、转子/浮子流量计、电磁流量计、涡街流量计、超声流量计等等，本系统采用金属浮子、电磁流量计等。 液位控制部份 液位检测仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。通过液位检测可确定容器中的原料、产品或半成品的数量，保证各生产环节所需的物料，并进行经济核算。常见的仪表按液位计的工作原理分为浮力式液位计、静压式液位计、电容式液位计。 常见液位计的实际应用 防爆型铂热电阻 超声波液位计电容式液位计重锤式料位计 阻旋料位开关扩散硅液位计浮球式液位计 浮子式液位计浮球液位开关 压力检测部份 压力是工业生产中的重要参数，在生产过程中对液体、气体和蒸汽压力的检测是保证工艺要求

11、、设备和人身安全并使设备安全运行的必要条件。工业自动化控制系统对压力的检测主要采用压力变送器来完成。压力变送器能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号（如420mADC等）， 以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。 压力变送器 要根据生产工艺对压力仪表的要求和用途，选择压力仪表。压力仪表类型的选择主要应从以下几个方面考虑： 要考虑被测介质的物理、化学性质(如温度高低、粘度大小、腐蚀 性、易燃易爆性能等)，以选择相应的仪表。 要考虑压力仪表使用现场环境条件。 还要考虑被测压力的种类(压力、负压、绝对压力、差压等)、变化快慢等情 况，选择压

12、力仪表。 电流监控部份 针对安监部门重点监管的危险化工工艺安全控制对于化工生产过程搅拌稳定性和安全连锁的要求，本系统采用智能电机保护控制器来实现。适用于额定频率50Hz、额定工作电压为380V或660V、额定电流至820A的电动机应用场所。具有短路、过载、堵转、断相/不平衡、过压、欠压、欠载、漏电/接地、tE时间、相序等保护。具有多种起动方式，简化电动机二次控制电路。基于多种总线方式的通讯组网，实现了分散控制保护和集中管理。 智能电机保护控制器 重量检测部份 WK2000 危化工艺安全生产控制系统称重设备是采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，能满足并解决工业生产自动化

13、控制系统"快速、准确、连续、自动"的称量要求，同时有效地消除人为误差，使之更符合安全生产、法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。 平台秤 钢瓶秤 可燃和有毒气体检测报警部份 可燃、有毒气体报警器广泛用于化工、石油、冶金、燃气输配等可燃、有毒气体产生、储存、使用等室内外易泄漏危险场所。监测泄漏情况，数字显示可燃气体浓度（可燃气体爆炸下限LEL的百分比浓度）；当泄漏的可燃、有毒气体浓度达到设定值时，报警控制器发出声光报警信号，提示值班人员采取安全措施，同时输出信号到DCS控制系统，自动开启安全联锁装置，避免燃爆、毒害事故的发生，确保生命和财产的安全。 气体检测仪 反应组份、

14、PH值、尾气等检测部份 根据安监部门重点监管的危险化工工艺安全控制对于化工生产过程反应组份、PH值、尾气等的检测要求，本系统可选配组分分析仪、PH分析仪等检测设备，实现对相应各工艺指标的监控。 PH分析仪 氧含量分析仪3.执行控制单元 控制阀门，是流体运送系统中的控制部件，利用电动、气动、液动或电磁驱动等人力以外的方式，对阀门进行控制。其特点是：使用方便、安全；可以现场控制，也可以远距离控制；可以对单一阀门进行控制，也可以对多部阀门进行集中控制；可以进行简单的开关控制，也可以实现调节控制；配合DCS控制系统，可以实现程序化控制。具有导流、截流、调节、节流、防止倒流、分流或溢流卸压等功能。可用于

15、控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性化学介质等各种类型的流体活动。 紧急放散、切断控制部份 紧急放散、切断控制一般采用气动或电动来完成阀门的动作控制，本系统采用气动O型球阀（可根据客户情况采用电动）实现控制功能。气动紧急放散、切断阀是自动化控制系统中执行机构的一种，由多弹簧气动薄膜或活塞执行机构与球阀组成，接受DCS系统的信号，控制工艺管道内流体的切断、放散。具有结构简单，反应灵敏，动作可靠的特点。 气动放散、切断阀 反应物料、配料调节部份 反应物料、配料的调节一般采用电动或气动调节阀们来完成， WK2000危化工艺安全生产控制系统根据大多数化工生产的实际情况主要采用气动调节阀，气动调节阀就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收DCS控制系统的控制信号来完成调节管道介质的：流量、压力、温度等各种工艺参数。气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。 气动调节阀 电动调节阀 六、 系统软件 流程图软件 标准图形库可使用户轻松绘制各种复杂的工业设备。对各类动态参数组态，以便于在实时监控中进行