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1、1,间歇聚合生产过程的控制与安全,2010-6-23上海,2,国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知安监总管三司2009116号,为贯彻落实国务院安委会办公室关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见（安委办200826号,以下简称指导意见）有关要求，提高化工生产装置和危险化学品储存设施本质安全水平，指导各地对涉及危险化工工艺的生产装置进行自动化改造，国家安全监管总局组织编制了首批重点监管的危险化工工艺目录和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，现予公布.,3,有关事项通知如下,一、化工企业要按照首批重点监管的危险化工工艺目录、首批重点
2、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要求，对照本企业采用的危险化工工艺及其特点，确定重点监控的工艺参数，装备和完善自动控制系统，大型和高度危险化工装置要按照推荐的控制方案装备紧急停车系统。今后，采用危险化工工艺的新建生产装置原则上要由甲级资质化工设计单位进行设计。,4,有关事项通知如下,二、各地安全监管部门要根据指导意见的要求，对本辖区化工企业采用危险化工工艺的生产装置自动化改造工作，要制定计划、落实措施、加快推进，力争在2010年底前完成所有采用危险化工工艺的生产装置自动化改造工作，促进化工企业安全生产条件的进一步改善。,5,有关事项通知如下,三、在涉及危险化工工艺的
3、生产装置自动化改造过程中，各有关单位如果发现首批重点监管的危险化工工艺目录和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存在问题，请认真研究提出处理意见，并及时反馈国家安全监管总局（安全监督管理三司）。各地安全监管部门也可根据当地化工产业和安全生产的特点，补充和确定本辖区重点监管的危险化工工艺目录。,各省级安全监管局均有相应的安全通知,6,有关事项通知如下,四、请各省级安全监管局将本通知转发给辖区内（或者所属）的化工企业，并抄送从事化工建设项目设计的单位，以及有关具有乙级资质的安全评价机构。国家安全生产监督管理总局 二九年六月十二日,7,国家安全监管总局公布的首批重点监
4、管的危险化工工艺目录,一、光气及光气化工艺二、电解工艺（氯碱）三、氯化工艺四、硝化工艺五、合成氨工艺六、裂解（裂化）工艺七、氟化工艺八、加氢工艺九、重氮化工艺十、氧化工艺十一、过氧化工艺十二、胺基化工艺十三、磺化工艺十四、聚合工艺十五、烷基化工艺,重点讲解,首批重点监管化工工艺十五个您所在企业的工艺在目录内吗?,8,当前国内外流程工业安全控制技术简介,（1）采用继电器搭建或专用仪表在6070年采用电动单元组合仪表老装置中，使用较为普遍。一般另外设置报警辅助操作台，由重要的工艺参数指示记录仪和信号闪光报警器、手动停车及复位、投运按钮等部分组成。而对于大型机组等设备运行状况和保护，也引入主控制室显
5、示和报警，停车保护则一般采用设备自带的专用仪表系统来完成。,9,光字牌显示报警内容,巡迥报警器,闪光报警器,继电器型,10,（2）安全联锁保护直接在DCS中实现在中小型装置上应用较多，一方面此类装置对安全等级要求相对不高，或没有明确的安全等级(SIL)要求，另一方面根据用户对安全的认识程度、管理、投资状况等各方面因素综合考虑，可将安全控制系统与DCS融合，由DCS来实现安全控制系统的安全联锁功能，能够达到一定的保护作用。可节省成本、空间和安装费用，缩减操作和维护人员。,11,（3）采用单独的PLC或可编程电子系统实现.对于时间响应要求较高的安全联锁保护，有些厂家采用单独的PLC系统(安全PLC
6、)来实现安全联锁保护功能。,也有使用DCS中单独控制站的情况，来实现安全联锁保护。,12,（4）采用经专业安全机构认证的故障安全控制系统（ESD,SIS）,大型和高度危险化工装置要按照推荐的控制方案 装备紧急停车系统。,要求达到安全度等级SIL2以上的工艺装置,D C S,13,ESD的主流结构,这种产品符合IEC61508标准并达到或获得TV等级认证，主要有以下三种主流结构：1002D结构(2取1带诊断)；2003D结构(3取2带诊断)；2004D结构(4取2带诊断)；对于这三种不同的结构，安全系统的性能是不同的。对于第一种1002D的结构，当第一个CPU被诊断出故障时，该CPU被切除，另一
7、个CPU继续工作。对于第二种结构，其CPU和I/O卡件采用三重化冗余故障容错设计，是基于高度稳定的硬件基础上的，三个通道设计在一块卡件上实现三重化表决的。对于第三种结构，四个CPU分成两对，既同时工作又相互独立。当其中一个CPU被诊断出故障时，则该对CPU被切除，所剩一对CPU继续以1002D的模式工作。这对独立工作的CPU仍满足安全等级3级的要求。只有当这对CPU其中再有一个故障时，系统才考虑停车。同时此结构对于故障修复时间没有限制。,上述内容根据资料介绍,本人并未直接使用或测试过.,14,安全控制系统设计与选用原则,化工生产装置中安全控制系统的设置,必须根据化工生产的特殊性,从安全性、可靠
8、性及可应用性等方面进行综合考虑。同时，还要兼顾经济性,坚持“安全、可靠、经济、适用”的原则来选择安全控制系统。根据生产装置的危险等级和生产特点，与生产过程自动化系（Process Control System,PCS）配合设置。选用的原则如下：个人建议仅供参考,15,（1）适合于在DCS中或单独PLC中实现,这类装置一般在同类装置中属小型装置，需要安全联锁保护的I/O点数少（几点到数十点），对系统可用度要求优于安全度要求，或没有明确的SIL等级要求。在具体应用时可以通过在DCS中设置单独操作站实现；采用在DCS设置单独控制站操作站实现；或选用PLC实施。此类技术投资较小。,16,（2）适合使用
9、冗余PLC和小型专业ESD系统,这类装置一般在同类装置中属中型装置，需要安全联锁保护的I/O点数中等（数十点到几百点），对系统可用度要求和安全度要求兼顾的场合。此类技术投资中等。,17,（3）适合于专业ESD系统,这类装置一般在同类装置中属大型装置，需要安全联锁保护的I/O点数多（几百点以上），对系统安全度要求优于可用度要求的场合（安全等级要求高，明确提出要达到安全度等级SIL2以上）。此类技术投资较大。,18,故障安全控制系统的部分产品,ABB August CS386/CS-300EGE FauncGMR三重冗余容错控制系统、德国HIMA公司的H50系列安全PLC系统、Moore公司Qua
10、dlog安全PLC系统、Triconex公司的TRICON系统、Honeywell公司的FSC故障安全管理系统天津协力高科技有限公司ESS紧急停车联锁系统等等,19,目前企业使用SIS系统时必需关切的主要问题之一,由于国际标准IEC61508/61511、国家标准GB/T21109.1-2007出台较晚,目前国内只有SHB-206-1999石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则,用于设计、施工和运行.因此在选用SIS时往往只注意了控制器达到AK5、AK6或达到SIL3标淮.而没有提供一个SIS系统整体设计,包括输入输出部分的解决方案.用户使用达到SIL3等级的逻辑解算器,而对于传感器和终端设备
11、执行机构如何设置缺乏考虑.是无法保证整体SIS系统成为一个SIL3系统.SIL装置=SIL传感器+SIL逻辑解算器+SIL执行机构整个SIS系统的安全完整性水平SIL,是由其构成的三个单元中最低的SIL等级所决定.这是石化企业生产装置中使用SIS系统时,必需关切的问题.,关键是工艺报警联锁停车方案的合理性.好的软件有时候比好的硬件显得更为重要.,(+软件),20,首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求,14、聚合工艺反应类型放热反应重点监控单元聚合反应釜、粉体聚合物料仓工艺简介聚合是一种或几种小分子化合物变成大分子化合物（也称高分子化合物或聚合物，通常分子量为11041107）的反应，涉及聚合
12、反应的工艺过程为聚合工艺。聚合工艺的种类很多，按聚合方法可分为本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合等。,21,聚合工艺危险特点,（1）聚合原料具有自聚和燃爆危险性；（2）如果反应过程中热量不能及时移出，随物料温度上升，发生裂解和暴聚，所产生的热量使裂解和暴聚过程进一步加剧，进而引发反应器爆炸；（3）部分聚合助剂危险性较大。,22,聚合工艺典型工艺,（1）聚烯烃生产聚乙烯生产；聚丙烯生产；聚苯乙烯生产等。（2）聚氯乙烯生产（3）合成纤维生产涤纶生产；锦纶生产；维纶生产；腈纶生产；尼龙生产等。（4）橡胶生产；丁苯橡胶生产；顺丁橡胶生产；丁腈橡胶生产等。（5）乳液生产醋酸乙烯乳液生产；丙烯酸乳液生
13、产等。（6）涂料粘合剂生产醇酸油漆生产；聚酯涂料生产；环氧涂料粘合剂生产；丙烯酸涂料粘合剂生产等。（7）氟化物聚合四氟乙烯悬浮法、分散法生产聚四氟乙烯；四氟乙烯（TFE）和偏氟乙烯(VDF)聚合生产氟橡胶和偏氟乙烯-全氟丙烯共聚弹性体（俗称26型氟橡胶或氟橡胶-26）等。,23,聚合工艺重点监控工艺参数,聚合反应釜内温度、压力，聚合反应釜内搅拌速率；引发剂流量；冷却水流量；料仓静电、可燃气体监控等。,注意仪表选型与安装质量如流量计,个人意见缺在线分析仪器的要求,24,聚合工艺安全控制的基本要求,反应釜温度和压力的报警和联锁；紧急冷却系统；紧急切断系统；紧急加入反应终止剂系统；搅拌的稳定控制和联
14、锁系统；料仓静电消除、可燃气体置换系统，可燃和有毒气体检测报警装置；高压聚合反应釜设有防爆墙和泄爆面等。,正确理解工艺对安全的要求.提出合理的解决方案,进行组态调试.,25,聚合工艺宜采用的控制方式,将聚合反应釜内温度、压力与釜内搅拌电流、聚合单体流量、引发剂加入量、聚合反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系，在聚合反应釜处设立紧急停车系统。当反应超温、搅拌失效或冷却失效时，能及时加入聚合反应终止剂。安全泄放系统。,其它工艺的安全控制要求请详见 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,与工艺一起讨论本企业存在的差距,结合同类型装置的经验提出合理的解决方案!,26,安全
15、自动化在中国展开(商机!),第一，安全标准的强制化、法律化势在必行。第二，要持续不断地强化对国内用户的教育。其重点在于要让中国设备制造商真正意识到增加安全性并不意味着减少收益和降低生产力，并深入探讨如何计算安全制造的回报。追逐利润永远是企业的第一目标，只有让他们感觉到，通过执行安全生产标准，可以得到预期之外的利益，例如降低工伤率、减少停产时间、最小化雇主的安全责任等等。另外，为了不要让安全保护方案成为提高生产力的阻碍，自动化供应商还应从技术和产品设计上加以周全的考虑 第三，强调安全控制系统和非安全控制系统的集成。出于节约成本的考虑，如何让客户在现有的非安全控制系统的基础上，以较低的开发设计成本
16、实现自己的安全方案，也同样是供应商们应该思考的问题之一。第四，针对中国市场特点，循序渐进开拓市场。一方面，可以按照从工厂设备层到网络层，从硬件到软件，从安全单元到安全系统的路线进行安全方案的应用。毕竟在中国，中小型企业占据大多数。,27,原料精制,助剂配制,聚合反应,后处理包装入库,典型间歇聚合生产过程的控制与安全(锂系SBS;S-SBR;MPS为例进行说明),28,控制任务,间歇生产过程的聚合程序控制与安全连续生产过程的溶剂回收精制控制,间歇生产聚合工艺+批量程序控制(以工艺参数为主,时间参数为辅,与反馈控制融合为一体),缩短每釜之间等闲时间,达到连续的生产效率,29,SBS间歇生产过程的控
17、制与安全的变迁,7080年代DDZ单元组合仪表+继电器信号报警,80年代单位路可编程调节器+闪光信号报警器,90年代PLC+信号报警辅助操作台,9000 DCS+监控软件+联锁控制+辅助操作台,00 DCS+监控软件+联锁控制,2010DCS与SIS集成,本人退体了,没做过.,30,间歇生产过程DCS系统的控制组态内容,31,自动化安全联锁的设计组态者,必需十分明确生产工艺对安全操作的要求,32,除DCS系统外为从确保生产安全考虑，设计报警辅助操作台，操作台内设有12路信号报警器，将生产中涉及安全的重要工艺参数的报警点引入，例：预聚釜、聚合釜的压力、温度和液位报警，以及UPS不间断电源工作状况
18、等。另外，重要的自控阀和机泵，设置手动/自动切换开关12个，一遇到紧急状况，例如地震、火灾发生时，操作人员能直接操作重要的自控阀和机泵,使装置处于安全状态。操作台上可设置多个带锁开关，作为权限等级的输入，防止组态内容和工艺参数被无权限者修改。另外还设有红色紧急停车操作带罩自锁按钮，异常紧急情况下按下此钮，即能启动安全保护程序，使装置自动进入安全状态。,90年代设报警辅助操作台理由,2000年后被取消了DCS操作站功能增强,间歇生产过程DCS系统的组态内容,34,助剂控制站联锁控制,防止设备溢出或抽空的误操作,35,助剂控制站联锁控制,在线含水量监测安全联锁,36,助剂控制站联锁控制,机泵运行安
19、全联锁,37,合成控制站联锁控制,压力设备的安全保护联锁,38,后处理及公用工程控制站联锁控制,聚合反应安全保护联锁控制,锂系间歇聚合控制系统一览表,更换日本富士MICREXP扩容,更换日本富士MICREXP扩容,41,程序间歇控制 最常见的一种间歇控制系统，它的控制功能除了包含顺序间歇控制的全部功能外，又增加了模拟量的调节控制功能。在间歇生产中也要用连续调节回路来控制温度、压力等工艺参数，但是它们的工作方式与连续控制生产过程不同。常与程序控制融为一体.,在间歇生产过程中，操作工人的干预是正常操作顺序的一部分，在生产中起十分重要的作用。一个关键的操作常常是由操作工人操纵控制系统启动的，而不是控
20、制系统自动触发.,间歇生产过程计算机控制 间歇生产过程计算机控制使工厂获得明显的经济效益。增加了产量，计算机控制缩短了每批产品的生产周期，并提高了设备的利用率。提高了产品的质量，计算机控制使每批产品质量均匀一致。降低了生产成本，提高了原料、能源和设备利用率，减少了废品率。在确保间歇生产过程操作重复的同时具有更好的操作柔性。使生产更安全。通过严格控制和改进操作，减少了对环境的污染。,间歇生产过程的控制简称为间歇控制,计算机控制应用软件开发和管理的费用高；现场仪表及其安装费用高；需要先进的工程实施服务和高技术的支持。,42,间歇生产过程有一个确定的操作顺序，例如加料、反应、排料。这些操作及其执行的
21、顺序由产品的配方规定，随生产的产品而变。所以要求间歇控制系统具有的一项基本控制功能是驱动生产过程一步一步的顺序执行不同的生产操作。前一步操作结束向后续操作进展由转移条件决定。工业上称这种控制模式为顺序控制。步转移条件仅仅取决于时间（例如停留时间，反应时间等），称为时间驱动顺序控制。步转移条件由被控对象的状态或发生的事件决定，称为事件驱动顺序控制。实际应用的顺序控制常常是这二种形式的组合。,连续生产过程的控制，一般采用一个保持一组给定的稳态操作条件和生产过程物料平衡的控制系统来满足上述各项要求。连续控制系统通过反馈控制和前馈控制，将关键的被控变量维持在给定值上。,顺序控制,43,(北京燕山石化公
22、司),44,连续生产过程,(有时作前馈控制),连续生产过程,45,.,安全迅速地达到设定的温度,蒸汽自控切断伐防止因蒸汽调节伐内漏,使预热器内残留的溶剂超温汽化.,冷凝水自控切断伐能使迅速将预热器内低温冷凝水排空,立即投入热交换.,46,1）流量计量批量控制,(主要原料苯乙烯,丁二烯)在间歇生产过程中为提高流量计精度，流量计应采用容积式或流量响应快的质量流量计，安装地点选择除考虑流量计本身直管段要求外，还应注意安装在充满物料的管段内，流量计后应增加压力指示报警回路和手动伐来保证流量计后压力高于物料汽化压力,防止物料汽化保证加料计量精度。,单纯流量批量控制由带温度补偿（T）流量批量控制（FQS）
23、模块和二位自控阀（KV）组成。当物料管道直径较大时，为提高流量累积量控制精度，也可采用两段开闭式自控阀.,用流量计计量的批量控制,计量方式一般采用容积式流量计、质量流量计,KV二位自控阀,47,由带温度补偿（T）流量PID调节（FC）模块，流量批量控制（FQS）模块,调节伐(FV)和二位自控阀（KV）组成。由程序控制.,2）恒定流量批量控制,48,用液位计量的批量控制,间歇生产过程中当具有加入总量小,时间短,瞬时流量大的特点时,其批量控制系统是由瓶状计量缶,双法兰式液位计和自控伐等组成,也有用称重计量办法等。通过计量缶补料和加入程序实现批量控制。(活化剂(CP)、调节剂(AT)、引发剂(CA)
24、等)各计量缶采用双法兰差压液位变送器的测量精常受助剂配置浓度变化引起比重变化的影响,使用时应加强校正.为此对引发剂(CA)计量缶玻璃液位计外设TV电视探头.对重要设备增加超声波液位计或固定高度安装音义液位信号计,对差压式液位计测量值进行监视,现利用液位仪表指示报警回路的输入处理功能进行监视报警.,49,建立逻辑报警联锁控制,进行压力下限泵运行 逻辑报警压力上限定机泵保护联锁控制液位上限停止自动补料联锁控制溶剂超温保护联锁控制聚合釜压力上限、温度上限或液位上限停止加料、或聚合釜放空、或紧急排料联锁控制等,联锁动作和联锁设置联锁/解除的操作记录在历史操作记录中都可查到。,50,联锁控制功能画面图例
25、显示,为确保装置生产安全，按照专利技术提供方的技术条件，共设置50条工艺参数和开关阀（或机泵）的联锁，当工艺参数高于或低于某规定值时，相应的开关阀（或机泵）会产生联锁动作，使开关阀（或机泵）开闭（或启、停），以此来确保工艺设备的操作安全。每条工艺联锁的投运或解除，均可在工艺流程操作画面上进行单独设置，设置结果是用锁图例来表示。当联锁投运时，画面上显示锁闭图例，联锁解除时，画面上显示锁开图例。联锁设置的操作记录可在历史操作记录中查到。采用单独联锁/解除设置的方法优点是灵活，可按工艺具体状况，规定每条联锁是否投运，锁开/锁闭图例鲜明，一目了然。但缺点是组态和调试要逐条进行，增加工作量，不如统一设置
26、简单。,有 联锁信号,无 联锁信号,联锁投入无联锁信号无联锁动作发生,联锁投入有联锁信号有联锁动作发生,联锁投入运行,联锁解除,51,在线分析仪的应用,溶剂,苯乙烯,丁二烯加料过程中采用电容式氧化铝探头,进行含水量在线水监测.当含水量超过上限520PPM时安全联锁控制,三通自控伐由直通切换到侧通,进入事故缶进行脱水回收处理.聚合反应胶液 黏度采用振动式在线粘度测量,监测聚合反应粘度变化过程,藉以观察聚合反进行程度.当粘度趋而稳定后,判断聚合反应终点条件之一.在线过程分析仪的选型和探头安装位置及其重要,原料在储存或预热等过程中,因设备渗水,氮封等原因,使含水量过高,直接影响聚合反应的质量与安全!
27、主动安全措施,52,在线分析（on-line analysis）,在线分析分为4种：间歇式在线分析。在工艺主流程中引出一个支线，通过自动取样系统，定时将部分样品送入测量系统，直接进行检测。所用仪器有过程气相色谱仪、过程液相色谱仪、流动注射分析仪等。连续式在线分析。让样品经过取样专用支线连续通过测量系统连续进行检测。所用仪器大部分是光学式分析仪器，如傅里叶变换红外光谱仪、光电二极管阵列紫外可见分光光度计等。直接在线分析。将化学传感器直接安装在主流程中实时进行检测。所用仪器有光导纤维化学传感器、传感器阵列、超微型光度计等。非接触在线分析。探测器不与样品接触，而是靠敏感元件把被测介质的物理性质与化学
28、性质转换为电信号进行检测。非接触在线分析是一种理想的分析形式，特别适用于远距离连续监测。用于非接触在线分析的仪器有红外发射光谱、X射线光谱分析、超声波分析等。离线分析在时间上有滞后性，得到的是历史性分析数据，而在线分析得到的是实时的分析数据，能真实地反映生产过程的变化，通过反馈线路，可立即用于生产过程的控制和最优化。离线分析通常只是用于产品（包括中间产品）质量的检验，而在线分析可以进行全程质量控制，保证整个生产过程最优化。在线分析是今后生产过程控制分析的发展方向。,53,工业在线分析仪器/在线分析仪表,54,成分分析与生产过程的质量与安全,过去60年来流程工业主要依靠“温度，压力，流量和液位”
29、四大热工参数来控制生产过程质量与安全的。但是从目前新建的大中型企业来看，这是远远不够的，按“成分”参数来控制生产过程质量与安全是必然要提到日程上来。工艺和自动化工程师应积极推动其厂泛的应用。市场对流程工业在线分析仪的需求也越来越强烈。如今大型石油化工企业所需的DCS控制系统和现场总线技术的国产化的研发己在规划之中，但流程工业急需的在线分析仪的国产化规划尚未形成。在线分析仪与控制系统的结合，和适用于成分分析的控制算法等研发工作急需规划与支持。,.,让质量更可靠;使生产更安全,55,56,57,在线微量水分析仪,DCS系统,执行机构三通电动伐,在线微量水分析联锁控制,58,聚合工艺重点监控工艺参数
30、聚合反应釜内温度、压力，聚合反应釜内搅拌速率；引发剂流量；冷却水流量；料仓静电、可燃气体监控等。,聚合工艺安全控制的基本要求将聚合反应釜内温度、压力与釜内搅拌电流、聚合单体流量、引发剂加入量、聚合反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系，在聚合反应釜处设立紧急停车系统。当反应超温、搅拌失效或冷却失效时，能及时加入聚合反应终止剂。安全泄放系统。,首批重点监管的危险化工工艺目录的通知中要求,聚合反应,.,建议增原料含水量分析的监测,59,1原料和助剂缶的压力控制2原料和助剂缶的收料和加料的批量控制3间歇生产聚合反应过程的加料预热温度控制4 预聚釜和聚合釜反应温度的程序预估控制5间歇生产聚合反应过程中软测
31、量技术的应用4间歇预聚釜和聚合釜的反应温度平均值求取和显示5预聚釜和聚合釜的反应温度，压力，粘度和液位变化率求取和显示6间歇生产过程中的自控伐和机泵等的逻辑控制7间歇聚合生产过程的程序安全控制8 溶剂回收精制连续生产过程的控制方案,间歇聚合反应生产过程的控制,以上安全措施为被动安全措施（减小事故后果的进一步扩大）。,60,聚合反应,间歇聚合生产过程加料控制,采用在线分析仪器为主动安全措施(防止超温超压等事故发生),61,62,原料和助剂贮缶充氮/排气压力保护控制,为防止原料和助剂与空气接触而被氧化,工艺采用微压纯氮保护,希量尽量减少纯氮消耗;又因原料和助剂具有挥发性,或原料自聚。使贮缶内压力增
32、加,工艺要根据贮缶间歇补料和加入时压力波动和贮缶设备耐压,尽量维持一定压力,为减少排气损耗,允许在较大范围内波动,只在超压时要及时排气降压。常规PID分程控制很难满足此要求。现利用ALMA指示报警回路+MAN手操器回路组成贮缶充氮/排气压力保护控制,ALMA指示报警回路:贮缶压力选用宽量程压力变送器,测量值PV在上限PH和下限PL的范围内充氮伐和排气伐全闭;在量程下限PL之间充氮伐由全开到全闭;在PH满量程之间排气伐由全闭到全开。MAN手操器回路组:MAN手操器内藏压力测量值PV输出MV(充氮调节伐开度)曲线,或压力测量值PV输出MV(排气调节伐开度)曲线,在自动方式A时MAN手操器按内藏压力
33、测量值PV输出MV曲线输出,手动方式M时可人工直接操作充氮调节伐或排气调节伐开度.,安全与节约氮气系统安全,63,原料和助剂贮缶充氮/排气压力保护控制方案,PL,PH,0,100%量程,100%开度,100%开度,PV测量值,调节伐开度,压力充许波动范围,PLL,PHH,排气,充氮,64,乙烯装置使用的在线分析仪器类型和数量,根据天津、镇海新建100万吨/年乙烯装置的设计方案，需要配置的在线分析仪器类型和数量大致如下：工业色谱仪 273 3台工业质谱仪 2台氧化锆氧分析仪 11台燃料气热值仪 25台溶解氧分析仪 1台工业pH计 19台工业电导率仪 16台,65,乙烯装置使用的在线分析仪器类型和
34、数量,微量水分仪 8台红外线气体分析器 2台总有机碳(TOC)分析仪 2台可燃性气体检测报警器 180台有毒性气体检测报警器 12台特殊样品预处理系统 22套分析仪小屋及集成 8套 以上合计300多台套，仪表设备总投资达25003000万元，在线分析仪已超过DCS和ESD系统投资的总和。,新建100万吨乙烯装置用在分析上为什么愿投这多钱?,为了产品质量与生产安全!,但是对外在宣传上,专业人员的人数上相差甚多.为什么?,66,推动在线分析仪器应用和推广,为了进一步促进国内外在线分析仪器工业应用领域的学术交流与合作，经中国仪器仪表学会分析仪器分会研究，决定于与北京雄鹰国际展览有限公司联合主办“第三
35、届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会”。组委会将特别邀请国内、外著名的在线分析仪器与环保监测专家进行精彩的报告和讲座，继续主办一系列的专题活动，力求全面、准确地反映在线分析仪器领域的新观念、新知识和新进展.计划出版第三届在线分析仪器应用与发展国际论坛论文集，由分析学会向论文作者颁发论文录用证书.论文作者将优先参加本届各项活动。欢迎在线分析仪厂商组织本企业产品应用论文搞投。,67,第五届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会,1、日程安排：展出时间：2012年10月29、30日8:30-16:002、展会地点：北京国际会议中心 3、主办单位：中国仪器仪表学会分析仪器分会和北京雄鹰国际
36、展览有限公司4、论坛暨展览会网 邮箱：,主题:节能、减排、安全、环保,68,生产装置的安全应从设计选型,施工安装、运行维护贯穿全过程,聚合釜温度:选用低惯性测温元件.当釜体积增大时,应在釜的轴向和径向设置测温点,以求取釜内平均温度和最高温度.为观察其温度变化趋势,求出平均温度变化率.各测温点之间相差最大达1020C.在按近反应终点各测温点和平均温度才趋向一致.聚合釜冷却水进出口和夹套内设置测温点,以观察撤热情况.聚合液位在釜底采用插入式法兰液面计,釜中部装有音义液位信号计或釜顶部装超声波液位计.用以校正插入式法兰液面计因釜内介质组成变化引起比重变化带来的误差.聚合釜压力采用法兰压力变送器,为防
37、釜内介质堵塞,分别二个取压口.聚合釜粘度,宜采用插入振动式粘度计.,为防止釜合釜内介质粘挂在所有测量元件表面上,在用溶剂每次冲洗釜壁同时冲洗确保测量元件正常工作.,69,聚合釜的测量与控制点的设计,V,P,T,时间,V,P,T,间歇聚合 温度程序控制,采用双法兰差压液位变送器的测量精常受助剂配置浓度变化引起比重变化的影响,使用时应加强校正.对玻璃液位计外设TV电视探头.对重要设备增加超声波液位计或固定高度安装音义液位信号计,对差压式液位计测量值进行监视,现利用液位仪表指示报警回路的输入处理功能进行监视报警,建议采用热成像仪观察整个聚合釜温度分布状况,70,聚合釜温度控制曲线,71,多种信息显示
38、,文字,时间,电量,软测量,程序进展阶段,72,7,机泵,搅拌和自控伐在流程画面的动态显示,三通,自控伐,程序待机,搅拌,机泵,调节伐,含水量三通伐联锁,联锁无效,回收缶,73,流程画面图例的说明,当控制设备图例轮廓外形白色时为自动方式A，黄色为手动方式M，填充色:由DO/DI或调节伐开度AO决定当自动或手动命令DO/DI=1时，执行部分/伐体充满红色，命令DO/DI=0时执行部分/伐体充满绿色，锁开/闭表示联锁动作有效/无效:锁开表示无效,即联锁解除 锁闭表示有效,即联锁投入。锁内填充红/绿色:由联锁信号或联锁动作产生来决定.,联锁动作和联锁设置联锁/解除的操作记录在历史操作记录中都可查到。
39、采用单独联锁投运/解除设置的方法，可按工艺当时的状况，灵活设置每条联锁是否投运，“锁闭/锁开”图例鲜明，一目了然。但缺点是组态和调试设置要逐条进行，增加工作量，不如统一设置简单,74,安全需考虑的问题,1）强调安全控制系统和非安全控制系统的集成。出于节约成本的考虑，如何让企业在现有的非安全控制系统的基础上，以较低的开发设计成本实现自己的安全方案，也同样是供应商们应该思考的问题之一。2）石化生产中涉及物料危险性大，生产工艺技术复杂，运行条件苛刻，易出现突发灾难性事故。除安全安防外，一套具有专业知识的，高度信息化，智能化的故障应急处理系统，有助于避免或减少严重事故的发生。3）石化行业的安隐患何时才
40、能解决?怎样才能解决？4）工厂现场的熟练工程师越来越缺乏，但需要是在更短的响应时间内，作出更好的决策，并完成处理更复杂的控制过程。应解决这一需求。5）安全（防火，防爆，防毒，防误操作等）、安防如何与过程控制的集成。6）企业必须在寻求安全和过分谨慎之间取得平衡。“安全风险的代价和实施措施的成本之间有一个平衡点，过分的安全控制可能会阻碍工厂底层的正常运行，”你必须在安全性和工厂底层运行效率间进行权衡。”7应注意仪表安全系统(SIS)技术培训与发展。,75,安全系统能否与控制系统结合的争论摘录如下,大多数关于这方面的讨论并不是由最终用户推动的，而是来自于传统的多重模件化冗余系统的供应商，他们是传统系
41、统技术的既得利益者。他们暗示用户：把控制系统和安全系统结合到单一的可靠平台上将会使你的工厂处于“不安全”的状态。通过采用现代化的、高集成度的处理技术，采用防火墙和主动诊断技术，在共同的环境中功能性地把控制和安全系统分开是完全可以保证安全的，也能够满足国际安全标准的要求。,76,DCS与ESD结合争论的观点,反对控制和安全结合技术的典型争论是这样的：“过程控制器不能被应用于安全保护功能。”“如果你没有采用三重化冗余的系统，那你就是在增加自己的风险。”“把控制系统和安全系统结合在一起不是一种好的做法。”把控制系统和安全系统结合起来的理由:这使最终用户可以在保持所需要的安全等级的同时减少费用。这样也
42、可以在项目工程实施和测试阶段节约费用。在系统调试阶段也会有其它方面的费用减少，因为整个完整的系统可以在受控的环境下进行预先测试，耍这样就不会导致两个相互隔离的不同系统运到现场后才第一次对接。全生命周期成本减少的好处。采购、备品备件管理和培训还只是最终用户采用单一的控制、安全系统所得到好处的一小部分。,77,为何要独立设置ESD系统呢？,当然一般安全联锁保护功能也可由DCS来实现。但是对于较大规模的紧急停车系统应按照安全独立原则与DCS分开设置。这样做主要有以下几方面原因：（1）降低控制功能和安全功能同时失效的概率，当维护DCS部分故障时也不会危及安全保护系统;（2）对于大型装置或旋转机械设备而
43、言，紧急停车系统响应速度越快越好。这有利于保护设备，避免事故扩大；并有利于分辨事故原因记录。而DCS处理大量过程监测信息，因此其响应速度 难以作得很快；（3）DCS系统是过程控制系统，是动态的，需要人工频繁的干预，这有可能引起人为误动作；而ESD是静态的，不需要人为干预，这样设置ESD可以避免人为误动作。,以上观点仅从网上了解到的.,78,目前DCS与SIS集成的解决方案,1)DCS与SIS采用不同的控制器,不同的控制网络,不同的人机界面,利用Modbus集成或POC集成.称异种分离,不同的控制器,不同的控制网络的集成.,79,目前DCS与SIS集成的解决方案,2)DCS与SIS有不同的硬件结
44、构的控制器,但采用统一的通信网络,使用共同的工程组态工具.3)DCS与SIS使用共同的硬件,同一个通信网络,同一个人机界面,即DSC与SIS在物理上集成,在逻辑上分开的无缝集成.标准DCS程序与安全SIS程序平行执行,相互独立.,80,DCS与SIS无缝集成,无缝集成是指同一厂家的SIS、DCS控制器,即统一的硬件结构,同一网络,同一个人机界面.它们之间的数据交换不需要任何网关/接口单元.SIS是整体通过TUV SIL3认证的工业安全系统.控制网络是一个安全通信协议,并通过TUV认证.,81,DCS与SIS无缝集成,82,ABB系统800 xA,83,中小企业先把自己的事做好,对照本企业采用的
45、危险化工工艺及其特点，确定重点监控的工艺参数，装备和完善自动控制系统，大型和高度危险化工装置要按照推荐的控制方案装备紧急停车系统。,首批重点监管的危险化工目录 和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,本企业工艺是否在目录中吗?,企业目前的控制与推荐的方案差距有吗?,研发制定报警管理系统,功能安全和系统安全，两手抓两手都要硬.,人们通常说的工业安全通常包括设备安全、过程安全、信息安全和安防保安等。企业出于自身的责任和利益角度，对安全事故显得尤为关注。企业随着生产规模的扩大，经济结构调整及技改力度的加大，因此，未来过程安全的关注与投入会有所增加,希望自己的工艺生产过
46、程能够实现安全可控，易操作。生产过程安全主要由功能安全和系统安全解决方案构成.,84,功能安全,功能安全方面由于自动化技术的发展与成熟，采用软硬件冗余系统技术，仪表安全系统发展迅猛，在工业生产安全中起到很大的作用，但因投资有所加大,中小企业有点承担不起，在维护上仍跟不上去.,85,系统安全,系统安全是人们为解决复杂系统的安全性问题而开发、研究出来的安全理论、方法体系。系统安全是基础保障，也是工业安全灵魂。在我国工业安全中，由于系统安全涉及领域较多，急需能深入理解各种生产工艺过程机理和控制系统的复合型专家来解决，因此导致了生产过程中还存在某些安全隐患。对于工业安全，既要抓功能安全，也要重视系统安
47、全。这样才能整体提升工业生产的安全性。,86,以石化行业为例，要保证安全需要我们考虑以下几点问题：,（1）强调安全控制系统和非安全控制系统的集成。企业出于节约成本的考虑，如何让企业在现有的非安全控制系统的基础上，以较低的开发设计成本实现自己的安全解决方案。这同样是也供应商思考的问题之一。（2）石化生产中涉及物料危险性大，生产工艺技术复杂，运行条件苛刻，易出现突发灾难性事故。除安全安防外，拥有一套具有专业知识的，高度信息化，智能化的故障应急处理系统，有助于避免或减少严重事故的发生。,87,88,（3）工厂现场的熟练工程师越来越感缺乏，但是现实情况需要是在更短的响应时间内，做出更好的决策，并完成处
48、理更复杂的控制过程。应尽快提高工厂现场工程师综合反应能力（4）安全包括了防火、防爆、防毒、防误操作等，如何把安防与过程控制集成，也是提高安全的措施之一。（5）企业必须在寻求安全和过分谨慎之间取得平衡。安全风险的代价和实施措施的成本之间有一个平衡点，过分的安全控制可能会阻碍工厂底层的可操作性正常运行。因此，企业要在安全性和工厂底层运行效率间进行权衡。（6）企业加强和重视仪表安全系统（SIS）技术培训与发展。,安全应从设计、施工、运行贯穿全程,功能安全就好像是医生通过你的外在描述知道你应该吃什么药，指导正确使用药物来消除病症，而系统安全就像给人做系统的全面检查，可以清楚的查出发病的诱因，进行调理，
49、增加自身的免疫力，提髙日常生活质量。,89,间歇聚合工艺来说明聚合生产装置中应注意的仪表自动化问题。,(1)聚合釜内温度：选用低惯性测温元件，当聚合釜体积增大时，应在釜的轴向和径向处设置多个测温点，同时求取釜内平均温度和显示釜内最高温度。为观察其温度变化趋势，求出平均温度变化率作为监控参数之一。各测温之间相差最大有时会达到1020，在接近反应终点时，各测温点和平均温度会趋向一致，平均温度变化率趋向零度。另外对聚合釜的冷却水进出口和夹套内设置测温点和冷却水流量累积计量，以计算出加热和撒热量的变化情况。这才能保证全面反映釜内温度场的分布和换热变化状况，以此来监控釜温，更利于安全和产品质量。,90,
50、91,(1)聚合釜内液位:对于聚合釜液位在釜底采用插入式法兰液面计，釜中部装有音义液位信号计或釜顶部装超声波液位计，用以校正插入式法兰差压液面计因釜内介质组成变化引起比重变化带来的测量误差。这是确保釜液位计的正确测量，避免釜内液位溢出或抽空故事。(3)聚合釜压力:采用法兰式压力变送器，可预防釜内介质堵塞取压管导，当釜体积大时也可分别二个取压口,以确保压力检测.(4)在线分析仪:聚合釜粘度和粘度变化率能反映出聚合反应激烈程度，建议采用插入振动式粘度计较好。在线微量水分析监检.,92,(5)冲诜设计:为防止聚合釜内介质粘挂在所有测量元件表面上，影响测量精度,在设计聚合釜本体结构时,适当增设冲洗支管
