硝化危险化工工艺自动化控制改造项目检测报警及自控联锁方案

硝化危险化工工艺自动化控制改造项目检测报警及自控联锁方案1.1控制方案简介山东某公司股份有限责任公司原药车间，现采用常规仪表，手动操作方式对合成车间的工艺参数温度、压力、液位、流量进行检测、显示、调节。按照国家安全生产监督管理总局[2009]116号文中《首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案》的文件要求并参照文件推荐的安全控制方案，对三氯硝基乙烷制备的原药车间进行了硝化危险化工工艺自动化控制改造，具体方案如下：对文件所涉及的重点监控工艺参数，将硝化反应温度、压力、流量，调节温度的冷冻盐水的温度、压力等工艺参数引入PLC控制系统，并参照以前的生产经验数据，对这些参数设定了安全范围，当超出设定范围时，联锁停车。硝化过程中，原药车间只需要定时巡检，不需人员现场操作。正常生产自动控制方案：硝化反应为间歇式反应，硝化反应放热强烈，1,1-二氯乙烯通入过快会出现超温，超压现象，冷冻盐水量同样影响硝化反应进程及产品收率。另外搅拌系统的稳定同样影响着反应的进程。只要物料恒定，搅拌正常，硝化反应过程中不会出现超温、超压。生产负荷调节方案：生产负荷调变化不大，主要通过调节1,1-二氯乙烯滴加程度控制硝化反应进程。联锁控制方案：1、硝化反应釜压力：正常情况下，硝化反应压力为常压，压力超过0.03Mpa时，PLC系统进行预报警，提醒操作人员注意；硝化反应釜压力超过0.04Mpa时，PLC系统进行高高报警并联锁，1,1-二氯乙烯开关阀（TV0101）关闭、冷冻盐水调节阀（TV0102）全部打开；硝化反应釜压力超过0.05Mpa时，硝化反应釜爆破片启爆泄压。2、硝化反应釜温度：正常情况下，硝化反应釜温度控制在20-25℃，温度超过40℃，PLC系统进行预报警，提醒操作人员注意；硝化反应釜温度超过50℃时，PLC系统进行高高报警并联锁，1,1-二氯乙烯开关阀（TV0101）关闭，冷冻盐水调节阀（TV0102）全部打开；3、硝化反应釜冷却：正常情况下，硝化反应釜温度控制在20-25℃，由冷冻盐水系统进行调节，冷冻盐水管道压力0.3Mpa，压力低于0.15Mpa时PLC系统进行预报警，提醒操作人员注意，当压力低于0.12Mpa时，PLC系统进行低低报警并联锁：1,1-二氯乙烯开关阀（TV0101）关闭；压力高于0.34Mpa时PLC系统进行预报警，提醒操作人员注意，当压力高于0.35Mpa时，PLC系统进行高高报警并联锁：1,1-二氯乙烯开关阀（TV0101）关闭。4、硝化反应釜搅拌：正常情况下，电机电流13A，当电机电流低于11A时，PLC系统进行预报警提醒操作人员注意，当电流低于10A时，PLC系统进行低低报警并且联锁：1,1-二氯乙烯开关阀（TV0101）关闭,冷冻盐水调节阀（TV0102）全部打开；当电机电流高于15A时，PLC系统进行预报警提醒操作人员注意，当电流高于16A时，PLC系统进行高高报警并且联锁：1,1-二氯乙烯开关阀（TV0101）关闭,冷冻盐水调节阀（TV0102）全部打开。1.2仪表和控制系统的选用(1)控制系统的选择本改造项目采用技术成熟可靠地PLC控制系统对工艺过程的温度、压力、流量等进行检测、显示、联锁控制和管理。实现操作集中、管理集中。PLC控制系统，从功能上主要分成控制站，工程师站、操作站和网络四部分。a控制站：完成信号的采集、转换、控制、联锁等功能。b工程师站：对PLC控制系统进行编程组态；并对系统进行维护。c操作站：实现控制、记录、趋势显示、报警管理、报表打印和系统运行状态监视等功能，是整个控制系统的人-机交换界面。d网络：将各站连接在一起，实现各站数据和信息的传递，并通过它和其他管理网络的连接，实现综合信息的控制、管理。PLC系统的设置原则为：各控制单元的CPU等功能卡为1:1冗余或容错配置；PLC的电源卡或设备按1:1冗余配置；PLC各级网络通讯总线和通讯设备及部件为1:1冗余配置；控制回路的I/O点按1:1冗余配置，用于硝化反应釜超温、差压、联锁以及冷却系统故障联锁和搅拌故障联锁控制的按1:1配置。组态由PLC厂家依据设计单位技术文件完成。本项目中PLC组态所需的工艺流程屏幕画面显示、PLC操作组分配表及操作界面、报警画面、趋势组分配表，有用户和PLC系统商二次设计时根据设计单位提供的工艺管道仪表流程图共同确定，生产报表格式及内容应由用户根据工艺生产提供。PLC系统操作站要有联锁逻辑控制画面，并有明显的“联锁投入”、“联锁解除”、“联锁复位”等状态标识。PLC系统的联锁控制一旦启动，必须查找出原因，确认联锁的条件解除后，才能进行手动“联锁复位”操作。本项目共设置一套PLC控制室。控制站、工程师站及操作员站设置在PLC控制室内。本设计中操作显示屏上设有报警显示画面和报警记录画面，可方便直观地查看报警参数。所有工艺参数越线报警都在PLC上进行报警画面提示并发出报警声，并且自动记录报警时间和报警位号。（2）PLC控制室PLC控制是设在原药车间东侧的质检中心处，详细位置参见附图。（3）仪表选型根据工艺装置爆炸危险区域的防爆要求，选择符合相应防爆等级要求的仪表，并按可燃气体探测器，以确保装置和人员安全。本车间工艺介质有甲苯、乙酸乙酯、1,1-二氯乙烯、一甲胺，防爆等级不低于IICT2。温度仪表：选用隔爆型铠装芯热电偶、热电阻。压力仪表：选用隔爆型压力变送器控制阀：选用隔爆型电动调节阀，开关阀。1.3仪表动力来源本项目PLC控制系统电源来自电气配电室提供的220V、50Hz同相双路电源，PLC系统设不间断电源（UPS电源），在突然停电的情况下，能满足PLC仪表控制系统至少30分钟的用电要求。1.4PLC系统控制情况见附件1.5自动报警表1.5工艺参数报警点一览表序号设置位置检测参数设置说明报警参数数量备注1硝化反应釜温度硝化反应温度预报警40℃12硝化反应釜温度硝化反应温度高高限报警联锁停车50℃13硝化反应釜压力硝化反应超压预报警0.03Mpa14硝化反应釜压力硝化反应压力高高限报警联锁停车0.04Mpa15硝化反应釜压力硝化反应超压爆破片启爆0.05Mpa16冷冻盐水管道压力夹套导热油管道低压预报警0.15Mpa17冷冻盐水管道压力夹套导热油管道低低限报警联锁停车0.12Mpa18冷冻盐水管道压力夹套导热油管道高压预报警0.34Mpa19冷冻盐水管道压力夹套导热油管道高高限报警联锁停车0.35Mpa110硝化反应釜搅拌用电机电流电流低预报警11A111硝化反应釜搅拌用电机电流电流低低限报警10A112硝化反应釜搅拌用电机电流电流高预报警15A113硝化反应釜搅拌用电机电流电流高高限报警16A11.6仪表防雷及接地（1）用电仪表的金属外壳及自控设备正常不带电的金属部分，由于各种原因（如绝缘破坏等）而又可能带危险电压者，均作保护接地。（2）为保证仪表及控制系统的可靠工作，做工作接地，其中包括：仪表信号回路接地、屏蔽接地、本质安全仪表接地。（3）安装PLC等设备的控制室、机柜、操作台，考虑防静电接地，