間歇生產(chǎn)過程控制與安全

1、1,間歇聚合生產(chǎn)過程的控制與安全,2010-6-23上海,,2,國家安全監(jiān)管總局關(guān)于公布首批重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄的通知安監(jiān)總管三司〔2009〕116號,為貫徹落實《國務(wù)院安委會辦公室關(guān)于進一步加強危險化學品安全生產(chǎn)工作的指導意見》（安委辦〔2008〕26號,以下簡稱《指導意見》）有關(guān)要求，提高化工生產(chǎn)裝置和危險化學品儲存設(shè)施本質(zhì)安全水平，指導各地對涉及危險化工工藝的生產(chǎn)裝置進行自動化改造，國家安全監(jiān)管總局組織編制了

2、《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄》和《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》，現(xiàn)予公布.,3,有關(guān)事項通知如下,一、化工企業(yè)要按照《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄》、《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》要求，對照本企業(yè)采用的危險化工工藝及其特點，確定重點監(jiān)控的工藝參數(shù)，裝備和完善自動控制系統(tǒng)，大型和高度危險化工裝置要按照推薦的控制方案裝備緊急停車系統(tǒng)。今后，采用

3、危險化工工藝的新建生產(chǎn)裝置原則上要由甲級資質(zhì)化工設(shè)計單位進行設(shè)計。,4,有關(guān)事項通知如下,二、各地安全監(jiān)管部門要根據(jù)《指導意見》的要求，對本轄區(qū)化工企業(yè)采用危險化工工藝的生產(chǎn)裝置自動化改造工作，要制定計劃、落實措施、加快推進，力爭在2010年底前完成所有采用危險化工工藝的生產(chǎn)裝置自動化改造工作，促進化工企業(yè)安全生產(chǎn)條件的進一步改善。,,5,有關(guān)事項通知如下,三、在涉及危險化工工藝的生產(chǎn)裝置自動化改造過程中，各有關(guān)單位如果發(fā)現(xiàn)《首批重點

4、監(jiān)管的危險化工工藝目錄》和《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》存在問題，請認真研究提出處理意見，并及時反饋國家安全監(jiān)管總局（安全監(jiān)督管理三司）。各地安全監(jiān)管部門也可根據(jù)當?shù)鼗ぎa(chǎn)業(yè)和安全生產(chǎn)的特點，補充和確定本轄區(qū)重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄。,各省級安全監(jiān)管局均有相應(yīng)的安全通知,6,有關(guān)事項通知如下,四、請各省級安全監(jiān)管局將本通知轉(zhuǎn)發(fā)給轄區(qū)內(nèi)（或者所屬）的化工企業(yè)，并抄送從事化工建設(shè)項目設(shè)計的單位，

5、以及有關(guān)具有乙級資質(zhì)的安全評價機構(gòu)。 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 二○○九年六月十二日,7,國家安全監(jiān)管總局公布的首批重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄,一、光氣及光氣化工藝二、電解工藝（氯堿）三、氯化工藝四、硝化工藝五、合成氨工藝六、裂解（裂化）工藝七、氟化工藝八、

6、加氫工藝九、重氮化工藝十、氧化工藝十一、過氧化工藝十二、胺基化工藝十三、磺化工藝十四、聚合工藝十五、烷基化工藝,重點講解,首批重點監(jiān)管化工工藝十五個您所在企業(yè)的工藝在目錄內(nèi)嗎?,8,當前國內(nèi)外流程工業(yè)安全控制技術(shù)簡介,（1）采用繼電器搭建或?qū)Ｓ脙x表在60~70年采用電動單元組合儀表老裝置中，使用較為普遍。一般另外設(shè)置報警輔助操作臺，由重要的工藝參數(shù)指示記錄儀和信號閃光報警器、手動停車及復位、投運按鈕等部分組成。而

7、對于大型機組等設(shè)備運行狀況和保護，也引入主控制室顯示和報警，停車保護則一般采用設(shè)備自帶的專用儀表系統(tǒng)來完成。,9,光字牌顯示報警內(nèi)容,巡迥報警器,閃光報警器,繼電器型,,10,（2）安全聯(lián)鎖保護直接在DCS中實現(xiàn)在中小型裝置上應(yīng)用較多，一方面此類裝置對安全等級要求相對不高，或沒有明確的安全等級(SIL)要求，另一方面根據(jù)用戶對安全的認識程度、管理、投資狀況等各方面因素綜合考慮，可將安全控制系統(tǒng)與DCS融合，由DCS來實現(xiàn)安全控制系統(tǒng)

8、的安全聯(lián)鎖功能，能夠達到一定的保護作用?？晒?jié)省成本、空間和安裝費用，縮減操作和維護人員。,,11,（3）采用單獨的PLC或可編程電子系統(tǒng)實現(xiàn).對于時間響應(yīng)要求較高的安全聯(lián)鎖保護，有些廠家采用單獨的PLC系統(tǒng)(安全PLC)來實現(xiàn)安全聯(lián)鎖保護功能。,也有使用DCS中單獨控制站的情況，來實現(xiàn)安全聯(lián)鎖保護。,,,12,（4）采用經(jīng)專業(yè)安全機構(gòu)認證的故障安全控制系統(tǒng)（ESD,SIS）,,大型和高度危險化工裝置要按照推薦的控制方案

9、 裝備緊急停車系統(tǒng)。,要求達到安全度等級SIL2以上的工藝裝置,D C S,13,ESD的主流結(jié)構(gòu),這種產(chǎn)品符合IEC61508標準并達到或獲得TÜV等級認證，主要有以下三種主流結(jié)構(gòu)：1002D結(jié)構(gòu)(2取1帶診斷)；2003D結(jié)構(gòu)(3取2帶診斷) ；2004D結(jié)構(gòu)(4取2帶診斷) ；對于這三種不同的結(jié)構(gòu)，安全系統(tǒng)的性能是不同的。對于第一種1002D的結(jié)構(gòu)，當?shù)谝粋€CPU被診斷出故障時，該CPU被

10、切除，另一個CPU繼續(xù)工作。對于第二種結(jié)構(gòu)， 其CPU和I/O卡件采用三重化冗余故障容錯設(shè)計，是基于高度穩(wěn)定的硬件基礎(chǔ)上的，三個通道設(shè)計在一塊卡件上實現(xiàn)三重化表決的。對于第三種結(jié)構(gòu)，四個CPU分成兩對，既同時工作又相互獨立。當其中一個CPU被診斷出故障時，則該對CPU被切除，所剩一對CPU繼續(xù)以1002D的模式工作。這對獨立工作的CPU仍滿足安全等級3級的要求。只有當這對CPU其中再有一個故障時，系統(tǒng)才考慮停車。同時此結(jié)構(gòu)對于故障修

11、復時間沒有限制。,上述內(nèi)容根據(jù)資料介紹,本人并未直接使用或測試過.,14,安全控制系統(tǒng)設(shè)計與選用原則,化工生產(chǎn)裝置中安全控制系統(tǒng)的設(shè)置,必須根據(jù)化工生產(chǎn)的特殊性,從安全性、可靠性及可應(yīng)用性等方面進行綜合考慮。同時，還要兼顧經(jīng)濟性,堅持“安全、可靠、經(jīng)濟、適用”的原則來選擇安全控制系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)裝置的危險等級和生產(chǎn)特點，與生產(chǎn)過程自動化系（Process Control System, PCS）配合設(shè)置。選用的原則如下：個人建議僅供參考

12、,15,（1）適合于在DCS中或單獨PLC中實現(xiàn),這類裝置一般在同類裝置中屬小型裝置，需要安全聯(lián)鎖保護的I/O點數(shù)少（幾點到數(shù)十點），對系統(tǒng)可用度要求優(yōu)于安全度要求，或沒有明確的SIL等級要求。在具體應(yīng)用時可以通過在DCS中設(shè)置單獨操作站實現(xiàn)；采用在DCS設(shè)置單獨控制站操作站實現(xiàn)； 或選用PLC實施。此類技術(shù)投資較小。,16,（ 2）適合使用冗余PLC和"小型專業(yè)ESD系統(tǒng)",這類裝置一

13、般在同類裝置中屬中型裝置，需要安全聯(lián)鎖保護的I/O點數(shù)中等（數(shù)十點到幾百點），對系統(tǒng)可用度要求和安全度要求兼顧的場合。此類技術(shù)投資中等。,17,（3）適合于專業(yè)ESD系統(tǒng),這類裝置一般在同類裝置中屬大型裝置，需要安全聯(lián)鎖保護的I/O點數(shù)多（幾百點以上），對系統(tǒng)安全度要求優(yōu)于可用度要求的場合（安全等級要求高，明確提出要達到安全度等級SIL2以上）。此類技術(shù)投資較大。,18,故障安全控制系統(tǒng)的部分產(chǎn)品,ABB August CS386/

14、CS-300EGE FauncGMR三重冗余容錯控制系統(tǒng)、德國HIMA公司的H50系列安全PLC系統(tǒng)、Moore公司Quadlog安全PLC系統(tǒng)、Triconex公司的TRICON系統(tǒng)、Honeywell公司的FSC故障安全管理系統(tǒng)天津協(xié)力高科技有限公司ESS緊急停車聯(lián)鎖系統(tǒng)等等,19,目前企業(yè)使用SIS系統(tǒng)時必需關(guān)切的主要問題之一,由于國際標準IEC61508/61511 、國家標準GB/T21109.1-2007出臺較

15、晚,目前國內(nèi)只有SHB-206-1999《石油化工緊急停車及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計導則》,用于設(shè)計、施工和運行.因此在選用SIS時往往只注意了控制器達到AK5、AK6或達到SIL3標淮.而沒有提供一個SIS系統(tǒng)整體設(shè)計,包括輸入輸出部分的解決方案.用戶使用達到SIL3等級的邏輯解算器,而對于傳感器和終端設(shè)備執(zhí)行機構(gòu)如何設(shè)置缺乏考慮.是無法保證整體SIS系統(tǒng)成為一個SIL3系統(tǒng).SIL裝置=SIL傳感器+SIL邏輯解算器+SIL執(zhí)行機構(gòu)

16、整個SIS系統(tǒng)的安全完整性水平SIL,是由其構(gòu)成的三個單元中最低的SIL等級所決定.這是石化企業(yè)生產(chǎn)裝置中使用SIS系統(tǒng)時,必需關(guān)切的問題.,關(guān)鍵是工藝報警聯(lián)鎖停車方案的合理性.好的軟件有時候比好的硬件顯得更為重要..,(+軟件),20,首批重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求,14、聚合工藝反應(yīng)類型放熱反應(yīng)重點監(jiān)控單元聚合反應(yīng)釜、粉體聚合物料倉工藝簡介聚合是一種或幾種小分子化合物變成大分子化合物（也稱高分子化合物或聚合物，通

17、常分子量為1×104—1×107）的反應(yīng)，涉及聚合反應(yīng)的工藝過程為聚合工藝。聚合工藝的種類很多，按聚合方法可分為本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶液聚合等。,21,聚合工藝危險特點,（1）聚合原料具有自聚和燃爆危險性；（2）如果反應(yīng)過程中熱量不能及時移出，隨物料溫度上升，發(fā)生裂解和暴聚，所產(chǎn)生的熱量使裂解和暴聚過程進一步加劇，進而引發(fā)反應(yīng)器爆炸；（3）部分聚合助劑危險性較大。,22,聚合工藝典型工藝,（1）聚烯烴生

18、產(chǎn)聚乙烯生產(chǎn)；聚丙烯生產(chǎn)；聚苯乙烯生產(chǎn)等。（2）聚氯乙烯生產(chǎn)（3）合成纖維生產(chǎn)滌綸生產(chǎn)；錦綸生產(chǎn)；維綸生產(chǎn)；腈綸生產(chǎn)；尼龍生產(chǎn)等。（4）橡膠生產(chǎn)；丁苯橡膠生產(chǎn)；順丁橡膠生產(chǎn)；丁腈橡膠生產(chǎn)等。（5）乳液生產(chǎn)醋酸乙烯乳液生產(chǎn)；丙烯酸乳液生產(chǎn)等。（6）涂料粘合劑生產(chǎn)醇酸油漆生產(chǎn)；聚酯涂料生產(chǎn)；環(huán)氧涂料粘合劑生產(chǎn)；丙烯酸涂料粘合劑生產(chǎn)等。（7）氟化物聚合四氟乙烯懸浮法、分散法生產(chǎn)聚四氟乙烯；四氟乙烯（TFE）和偏氟乙烯(VDF) 聚

19、合生產(chǎn)氟橡膠和偏氟乙烯-全氟丙烯共聚彈性體（俗稱26型氟橡膠或氟橡膠-26）等。,23,聚合工藝重點監(jiān)控工藝參數(shù),聚合反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力，聚合反應(yīng)釜內(nèi)攪拌速率；引發(fā)劑流量；冷卻水流量；料倉靜電、可燃氣體監(jiān)控等。,注意儀表選型與安裝質(zhì)量如流量計,個人意見缺在線分析儀器的要求,24,聚合工藝安全控制的基本要求,反應(yīng)釜溫度和壓力的報警和聯(lián)鎖；緊急冷卻系統(tǒng)；緊急切斷系統(tǒng)；緊急加入反應(yīng)終止劑系統(tǒng)；攪拌的穩(wěn)定控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)；料

20、倉靜電消除、可燃氣體置換系統(tǒng)，可燃和有毒氣體檢測報警裝置；高壓聚合反應(yīng)釜設(shè)有防爆墻和泄爆面等。,正確理解工藝對安全的要求.提出合理的解決方案,進行組態(tài)調(diào)試.,25,聚合工藝宜采用的控制方式,將聚合反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力與釜內(nèi)攪拌電流、聚合單體流量、引發(fā)劑加入量、聚合反應(yīng)釜夾套冷卻水進水閥形成聯(lián)鎖關(guān)系，在聚合反應(yīng)釜處設(shè)立緊急停車系統(tǒng)。當反應(yīng)超溫、攪拌失效或冷卻失效時，能及時加入聚合反應(yīng)終止劑。安全泄放系統(tǒng)。,其它工藝的安全控制要求請

21、詳見 《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、 重點監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》,與工藝一起討論本企業(yè)存在的差距,結(jié)合同類型裝置的經(jīng)驗提出合理的解決方案!,26,安全自動化在中國展開(商機!),第一，安全標準的強制化、法律化勢在必行。 第二，要持續(xù)不斷地強化對國內(nèi)用戶的教育。其重點在于要讓中國設(shè)備制造商真正意識到增加安全性并不意味著減少收益

22、和降低生產(chǎn)力，并深入探討如何計算安全制造的回報。追逐利潤永遠是企業(yè)的第一目標，只有讓他們感覺到，通過執(zhí)行安全生產(chǎn)標準，可以得到預期之外的利益，例如降低工傷率、減少停產(chǎn)時間、最小化雇主的安全責任等等。另外，為了不要讓安全保護方案成為提高生產(chǎn)力的阻礙，自動化供應(yīng)商還應(yīng)從技術(shù)和產(chǎn)品設(shè)計上加以周全的考慮 第三，強調(diào)安全控制系統(tǒng)和非安全控制系統(tǒng)的集成。出于節(jié)約成本的考慮，如何讓客戶在現(xiàn)有的非安全控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以較低的開發(fā)設(shè)計成本實現(xiàn)自己的安

23、全方案，也同樣是供應(yīng)商們應(yīng)該思考的問題之一。第四，針對中國市場特點，循序漸進開拓市場。一方面，可以按照從工廠設(shè)備層到網(wǎng)絡(luò)層，從硬件到軟件，從安全單元到安全系統(tǒng)的路線進行安全方案的應(yīng)用。畢竟在中國，中小型企業(yè)占據(jù)大多數(shù)。,27,,原料精制,,助劑配制,,聚合反應(yīng),,,,,后處理包裝入庫,典型間歇聚合生產(chǎn)過程的控制與安全(鋰系SBS;S-SBR;MPS為例進行說明),28,控制任務(wù),間歇生產(chǎn)過程的聚合程序控制與安全連續(xù)生產(chǎn)過程的溶劑

24、回收精制控制,間歇生產(chǎn)聚合工藝+批量程序控制(以工藝參數(shù)為主,時間參數(shù)為輔,與反饋控制融合為一體),,縮短每釜之間等閑時間,達到連續(xù)的生產(chǎn)效率,,29,SBS間歇生產(chǎn)過程的控制與安全的變遷,70~80年代DDZⅢ單元組合儀表+繼電器信號報警,,80年代單位路可編程調(diào)節(jié)器+閃光信號報警器,90年代PLC+信號報警輔助操作臺,90~00 DCS+監(jiān)控軟件+聯(lián)鎖控制+輔助操作臺,00~ DCS+監(jiān)控軟件+聯(lián)鎖控制,,,,,2010~DCS

25、與SIS集成,,,本人退體了,沒做過.,30,,,,,,,,,間歇生產(chǎn)過程DCS系統(tǒng)的控制組態(tài)內(nèi)容,31,,,,,,,,,,自動化安全聯(lián)鎖的設(shè)計組態(tài)者,必需十分明確生產(chǎn)工藝對安全操作的要求,32,除DCS系統(tǒng)外為從確保生產(chǎn)安全考慮，設(shè)計報警輔助操作臺，操作臺內(nèi)設(shè)有12路信號報警器，將生產(chǎn)中涉及安全的重要工藝參數(shù)的報警點引入，例：預聚釜、聚合釜的壓力、溫度和液位報警，以及UPS不間斷電源工作狀況等。另外，重要的自控閥和機泵，設(shè)

26、置手動/自動切換開關(guān)12個，一遇到緊急狀況，例如地震、火災(zāi)發(fā)生時，操作人員能直接操作重要的自控閥和機泵,使裝置處于安全狀態(tài)。操作臺上可設(shè)置多個帶鎖開關(guān)，作為權(quán)限等級的輸入，防止組態(tài)內(nèi)容和工藝參數(shù)被無權(quán)限者修改。另外還設(shè)有紅色緊急停車操作帶罩自鎖按鈕，異常緊急情況下按下此鈕，即能啟動安全保護程序，使裝置自動進入安全狀態(tài)。,90年代設(shè)報警輔助操作臺理由,2000年后被取消了DCS操作站功能增強,,間歇生產(chǎn)過程DCS系統(tǒng)的

27、組態(tài)內(nèi)容,34,助劑控制站聯(lián)鎖控制,防止設(shè)備溢出或抽空的誤操作,35,助劑控制站聯(lián)鎖控制,在線含水量監(jiān)測安全聯(lián)鎖,36,助劑控制站聯(lián)鎖控制,,機泵運行安全聯(lián)鎖,37,合成控制站聯(lián)鎖控制,壓力設(shè)備的安全保護聯(lián)鎖,38,后處理及公用工程控制站聯(lián)鎖控制,,聚合反應(yīng)安全保護聯(lián)鎖控制,鋰系間歇聚合控制系統(tǒng)一覽表,更換日本富士MICREXPⅢ擴容,,更換日本富士MICREXPⅢ擴容,41,程序間歇控制 最常見的一種間歇控制系統(tǒng)，

28、它的控制功能除了包含順序間歇控制的全部功能外，又增加了模擬量的調(diào)節(jié)控制功能。在間歇生產(chǎn)中也要用連續(xù)調(diào)節(jié)回路來控制溫度、壓力等工藝參數(shù)，但是它們的工作方式與連續(xù)控制生產(chǎn)過程不同。常與程序控制融為一體.,在間歇生產(chǎn)過程中，操作工人的干預是正常操作順序的一部分，在生產(chǎn)中起十分重要的作用。一個關(guān)鍵的操作常常是由操作工人操縱控制系統(tǒng)啟動的，而不是控制系統(tǒng)自動觸發(fā).,間歇生產(chǎn)過程計算機控制 間歇生產(chǎn)過程計算機控制使工廠獲得明顯的經(jīng)濟效

29、益。①增加了產(chǎn)量，計算機控制縮短了每批產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，并提高了設(shè)備的利用率。②提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，計算機控制使每批產(chǎn)品質(zhì)量均勻一致。③降低了生產(chǎn)成本，提高了原料、能源和設(shè)備利用率，減少了廢品率。④在確保間歇生產(chǎn)過程操作重復的同時具有更好的操作柔性。⑤使生產(chǎn)更安全。⑥通過嚴格控制和改進操作，減少了對環(huán)境的污染。,間歇生產(chǎn)過程的控制簡稱為間歇控制,計算機控制應(yīng)用軟件開發(fā)和管理的費用高；現(xiàn)場儀表及其安裝費用高；需要先進的工程實施

30、服務(wù)和高技術(shù)的支持。,42,間歇生產(chǎn)過程有一個確定的操作順序，例如加料、反應(yīng)、排料。這些操作及其執(zhí)行的順序由產(chǎn)品的配方規(guī)定，隨生產(chǎn)的產(chǎn)品而變。所以要求間歇控制系統(tǒng)具有的一項基本控制功能是驅(qū)動生產(chǎn)過程一步一步的順序執(zhí)行不同的生產(chǎn)操作。前一步操作結(jié)束向后續(xù)操作進展由轉(zhuǎn)移條件決定。工業(yè)上稱這種控制模式為順序控制。步轉(zhuǎn)移條件僅僅取決于時間（例如停留時間，反應(yīng)時間等），稱為時間驅(qū)動順序控制。步轉(zhuǎn)移條件由被控對象的狀態(tài)或發(fā)生的事件決定，稱為事

31、件驅(qū)動順序控制。實際應(yīng)用的順序控制常常是這二種形式的組合。,連續(xù)生產(chǎn)過程的控制，一般采用一個保持一組給定的穩(wěn)態(tài)操作條件和生產(chǎn)過程物料平衡的控制系統(tǒng)來滿足上述各項要求。連續(xù)控制系統(tǒng)通過反饋控制和前饋控制，將關(guān)鍵的被控變量維持在給定值上。,順序控制,43,(北京燕山石化公司),44,連續(xù)生產(chǎn)過程,,(有時作前饋控制),連續(xù)生產(chǎn)過程,45,.,安全迅速地達到設(shè)定的溫度,,,,蒸汽自控切斷伐防止因蒸汽調(diào)節(jié)伐內(nèi)漏,使預熱器內(nèi)殘留的溶劑超溫汽

32、化.,冷凝水自控切斷伐能使迅速將預熱器內(nèi)低溫冷凝水排空,立即投入熱交換..,46,1）流量計量批量控制,(主要原料苯乙烯,丁二烯)在間歇生產(chǎn)過程中為提高流量計精度，流量計應(yīng)采用容積式或流量響應(yīng)快的質(zhì)量流量計，安裝地點選擇除考慮流量計本身直管段要求外，還應(yīng)注意安裝在充滿物料的管段內(nèi)，流量計后應(yīng)增加壓力指示報警回路和手動伐來保證流量計后壓力高于物料汽化壓力,防止物料汽化保證加料計量精度。,單純流量批量控制由帶溫度補償（T）流量批量控制（F

33、QS）模塊和二位自控閥（KV）組成。當物料管道直徑較大時，為提高流量累積量控制精度，也可采用兩段開閉式自控閥.,用流量計計量的批量控制,計量方式一般采用容積式流量計、質(zhì)量流量計,,,,KV二位自控閥,47,由帶溫度補償（T）流量PID調(diào)節(jié)（FC）模塊，流量批量控制（FQS）模塊,調(diào)節(jié)伐(FV)和二位自控閥（KV）組成。由程序控制.,,2）恒定流量批量控制,48,用液位計量的批量控制,間歇生產(chǎn)過程中當具有加入總量小,時間短,瞬時流

34、量大的特點時,其批量控制系統(tǒng)是由瓶狀計量缶,雙法蘭式液位計和自控伐等組成,也有用稱重計量辦法等。通過計量缶補料和加入程序?qū)崿F(xiàn)批量控制。(活化劑(CP)、調(diào)節(jié)劑(AT)、引發(fā)劑(CA)等)各計量缶采用雙法蘭差壓液位變送器的測量精常受助劑配置濃度變化引起比重變化的影響,使用時應(yīng)加強校正.為此對引發(fā)劑(CA)計量缶玻璃液位計外設(shè)TV電視探頭.對重要設(shè)備增加超聲波液位計或固定高度安裝音義液位信號計,對差壓式液位計測量值進行

35、監(jiān)視,現(xiàn)利用液位儀表指示報警回路的輸入處理功能進行監(jiān)視報警.,49,建立邏輯報警聯(lián)鎖控制,進行壓力下限~泵運行 邏輯報警壓力上限定機泵保護聯(lián)鎖控制液位上限停止自動補料聯(lián)鎖控制溶劑超溫保護聯(lián)鎖控制聚合釜壓力上限、溫度上限或液位上限~停止加料、或聚合釜放空、或緊急排料聯(lián)鎖控制等,聯(lián)鎖動作和聯(lián)鎖設(shè)置聯(lián)鎖/解除的操作記錄在歷史操作記錄中都可查到。,50,聯(lián)鎖控制功能畫面圖例顯示,為確保裝置生產(chǎn)安全，按照專利技術(shù)提供方的技術(shù)條件，共設(shè)

36、置50條工藝參數(shù)和開關(guān)閥（或機泵）的聯(lián)鎖，當工藝參數(shù)高于或低于某規(guī)定值時，相應(yīng)的開關(guān)閥（或機泵）會產(chǎn)生聯(lián)鎖動作，使開關(guān)閥（或機泵）開閉（或啟、停），以此來確保工藝設(shè)備的操作安全。每條工藝聯(lián)鎖的投運或解除，均可在工藝流程操作畫面上進行單獨設(shè)置，設(shè)置結(jié)果是用鎖圖例來表示。當聯(lián)鎖投運時，畫面上顯示鎖閉圖例，聯(lián)鎖解除時，畫面上顯示鎖開圖例。聯(lián)鎖設(shè)置的操作記錄可在歷史操作記錄中查到。采用單獨聯(lián)鎖/解除設(shè)置的方法優(yōu)點是靈活，可按工藝具體狀況，規(guī)定

37、每條聯(lián)鎖是否投運，鎖開/鎖閉圖例鮮明，一目了然。但缺點是組態(tài)和調(diào)試要逐條進行，增加工作量，不如統(tǒng)一設(shè)置簡單。,有 聯(lián)鎖信號,無 聯(lián)鎖信號,聯(lián)鎖投入無聯(lián)鎖信號無聯(lián)鎖動作發(fā)生,聯(lián)鎖投入有聯(lián)鎖信號有聯(lián)鎖動作發(fā)生,聯(lián)鎖投入運行,聯(lián)鎖解除,,,,,51,在線分析儀的應(yīng)用,溶劑,苯乙烯,丁二烯加料過程中采用電容式氧化鋁探頭,進行含水量在線水監(jiān)測.當含水量超過上限5~20PPM時安全聯(lián)鎖控制,三通自控伐由直通切換到側(cè)通,進入事故缶進行脫

38、水回收處理.聚合反應(yīng)膠液 黏度采用振動式在線粘度測量,監(jiān)測聚合反應(yīng)粘度變化過程,藉以觀察聚合反進行程度.當粘度趨而穩(wěn)定后,判斷聚合反應(yīng)終點條件之一.在線過程分析儀的選型和探頭安裝位置及其重要,原料在儲存或預熱等過程中,因設(shè)備滲水,氮封等原因,使含水量過高,直接影響聚合反應(yīng)的質(zhì)量與安全!主動安全措施,52,在線分析（on-line analysis）,在線分析分為4種：①間歇式在線分析。在工藝主流程中引出一個支線，通過自動取樣系統(tǒng)

39、，定時將部分樣品送入測量系統(tǒng)，直接進行檢測。所用儀器有過程氣相色譜儀、過程液相色譜儀、流動注射分析儀等。②連續(xù)式在線分析。讓樣品經(jīng)過取樣專用支線連續(xù)通過測量系統(tǒng)連續(xù)進行檢測。所用儀器大部分是光學式分析儀器，如傅里葉變換紅外光譜儀、光電二極管陣列紫外可見分光光度計等。③直接在線分析。將化學傳感器直接安裝在主流程中實時進行檢測。所用儀器有光導纖維化學傳感器、傳感器陣列、超微型光度計等。④非接觸在線分析。探測器不與樣品接觸，

40、而是靠敏感元件把被測介質(zhì)的物理性質(zhì)與化學性質(zhì)轉(zhuǎn)換為電信號進行檢測。非接觸在線分析是一種理想的分析形式，特別適用于遠距離連續(xù)監(jiān)測。用于非接觸在線分析的儀器有紅外發(fā)射光譜、X射線光譜分析、超聲波分析等?！　‰x線分析在時間上有滯后性，得到的是歷史性分析數(shù)據(jù)，而在線分析得到的是實時的分析數(shù)據(jù)，能真實地反映生產(chǎn)過程的變化，通過反饋線路，可立即用于生產(chǎn)過程的控制和最優(yōu)化。離線分析通常只是用于產(chǎn)品（包括中間產(chǎn)品）質(zhì)量的檢驗，而在線分析可

41、以進行全程質(zhì)量控制，保證整個生產(chǎn)過程最優(yōu)化。在線分析是今后生產(chǎn)過程控制分析的發(fā)展方向。,53,工業(yè)在線分析儀器/在線分析儀表,54,成分分析與生產(chǎn)過程的質(zhì)量與安全,過去60年來流程工業(yè)主要依靠“溫度，壓力，流量和液位”四大熱工參數(shù)來控制生產(chǎn)過程質(zhì)量與安全的。但是從目前新建的大中型企業(yè)來看，這是遠遠不夠的，按“成分”參數(shù)來控制生產(chǎn)過程質(zhì)量與安全是必然要提到日程上來。工藝和自動化工程師應(yīng)積極推動其廠泛的應(yīng)用。市場對流程工業(yè)在線分析儀

42、的需求也越來越強烈。如今大型石油化工企業(yè)所需的DCS控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的國產(chǎn)化的研發(fā)己在規(guī)劃之中，但流程工業(yè)急需的在線分析儀的國產(chǎn)化規(guī)劃尚未形成。在線分析儀與控制系統(tǒng)的結(jié)合，和適用于成分分析的控制算法等研發(fā)工作急需規(guī)劃與支持。,,.,,讓質(zhì)量更可靠;使生產(chǎn)更安全,55,,,56,,,57,,,,,在線微量水分析儀,DCS系統(tǒng),執(zhí)行機構(gòu)三通電動伐,,在線微量水分析聯(lián)鎖控制,58,,聚合工藝重點監(jiān)控工藝參數(shù)聚合反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力

43、，聚合反應(yīng)釜內(nèi)攪拌速率；引發(fā)劑流量；冷卻水流量；料倉靜電、可燃氣體監(jiān)控等。,聚合工藝安全控制的基本要求將聚合反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力與釜內(nèi)攪拌電流、聚合單體流量、引發(fā)劑加入量、聚合反應(yīng)釜夾套冷卻水進水閥形成聯(lián)鎖關(guān)系，在聚合反應(yīng)釜處設(shè)立緊急停車系統(tǒng)。當反應(yīng)超溫、攪拌失效或冷卻失效時，能及時加入聚合反應(yīng)終止劑。安全泄放系統(tǒng)。,首批重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄的通知中要求,聚合反應(yīng),.,,建議增原料含水量分析的監(jiān)測,59,1原料

44、和助劑缶的壓力控制2原料和助劑缶的收料和加料的批量控制3間歇生產(chǎn)聚合反應(yīng)過程的加料預熱溫度控制4 預聚釜和聚合釜反應(yīng)溫度的程序預估控制5間歇生產(chǎn)聚合反應(yīng)過程中軟測量技術(shù)的應(yīng)用4間歇預聚釜和聚合釜的反應(yīng)溫度平均值求取和顯示5預聚釜和聚合釜的反應(yīng)溫度，壓力，粘度和液位變化率求取和顯示6間歇生產(chǎn)過程中的自控伐和機泵等的邏輯控制7間歇聚合生產(chǎn)過程的程序安全控制8 溶劑回收精制連續(xù)生產(chǎn)過程的控制方案,間歇聚合反應(yīng)生產(chǎn)過程的控制,

45、以上安全措施為被動安全措施（減小事故后果的進一步擴大）。,60,,,,聚合反應(yīng),,間歇聚合生產(chǎn)過程加料控制,采用在線分析儀器為主動安全措施(防止超溫超壓等事故發(fā)生),61,,,,,62,原料和助劑貯缶充氮/排氣壓力保護控制,為防止原料和助劑與空氣接觸而被氧化,工藝采用微壓純氮保護,希量盡量減少純氮消耗;又因原料和助劑具有揮發(fā)性,或原料自聚。使貯缶內(nèi)壓力增加,工藝要根據(jù)貯缶間歇補料和加入時壓力波動和貯缶設(shè)備耐壓,盡量維持一定壓力

46、,為減少排氣損耗,允許在較大范圍內(nèi)波動,只在超壓時要及時排氣降壓。常規(guī)PID分程控制很難滿足此要求?，F(xiàn)利用ALMA指示報警回路+MAN手操器回路組成貯缶充氮/排氣壓力保護控制, ALMA指示報警回路: 貯缶壓力選用寬量程壓力變送器,測量值PV在上限PH和下限PL的范圍內(nèi)充氮伐和排氣伐全閉;在量程下限～PL之間充氮伐由全開到全閉;在PH～滿量程之間排氣伐由全閉到全開。MAN手操器回路組:MAN手操器內(nèi)藏壓力測量值P

47、V～輸出MV(充氮調(diào)節(jié)伐開度)曲線,或壓力測量值PV～輸出MV(排氣調(diào)節(jié)伐開度)曲線,在自動方式A時MAN手操器按內(nèi)藏壓力測量值PV～輸出MV曲線輸出,手動方式M時可人工直接操作充氮調(diào)節(jié)伐或排氣調(diào)節(jié)伐開度.,,安全與節(jié)約氮氣系統(tǒng)安全,63,原料和助劑貯缶充氮/排氣壓力保護控制方案,,,,PL,PH,0,100%量程,100%開度,100%開度,,PV測量值,,調(diào)節(jié)伐開度,壓力充許波動范圍,,,,,PLL,PHH,,,,排氣

48、,充氮,64,乙烯裝置使用的在線分析儀器類型和數(shù)量,根據(jù)天津、鎮(zhèn)海新建100萬噸/年乙烯裝置的設(shè)計方案，需要配置的在線分析儀器類型和數(shù)量大致如下：工業(yè)色譜儀 27～3 3臺工業(yè)質(zhì)譜儀 2臺氧化鋯氧分析儀 11臺燃料氣熱值儀 2～5臺溶解氧分析

49、儀 1臺工業(yè)pH計 19臺工業(yè)電導率儀 16臺,65,乙烯裝置使用的在線分析儀器類型和數(shù)量,微量水分儀 8臺紅外線氣體分析器 2臺總有機碳(TOC)分析儀

50、 2臺可燃性氣體檢測報警器 180臺有毒性氣體檢測報警器 12臺特殊樣品預處理系統(tǒng) 22套分析儀小屋及集成 8套 以上合計300多臺套，儀表設(shè)備總投資達2500～3000萬元， 在線分析儀已超過DCS和ESD系統(tǒng)投資的總和。,新建100萬噸乙烯裝置用在分析上為什么愿投

51、這多錢?,為了產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)安全!,但是對外在宣傳上,專業(yè)人員的人數(shù)上相差甚多.為什么?,66,推動在線分析儀器應(yīng)用和推廣,為了進一步促進國內(nèi)外在線分析儀器工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的學術(shù)交流與合作，，經(jīng)中國儀器儀表學會分析儀器分會研究，決定于與北京雄鷹國際展覽有限公司聯(lián)合主辦“第三屆中國在線分析儀器應(yīng)用及發(fā)展國際論壇暨展覽會”。組委會將特別邀請國內(nèi)、外著名的在線分析儀器與環(huán)保監(jiān)測專家進行精彩的報告和講座，繼續(xù)主辦一系列的專題活動，力求全面、準確

52、地反映在線分析儀器領(lǐng)域的新觀念、新知識和新進展.計劃出版第三屆在線分析儀器應(yīng)用與發(fā)展國際論壇論文集，由分析學會向論文作者頒發(fā)論文錄用證書.論文作者將優(yōu)先參加本屆各項活動。歡迎在線分析儀廠商組織本企業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用論文搞投。,67,第五屆中國在線分析儀器應(yīng)用及發(fā)展國際論壇暨展覽會,1、日程安排： 展出時間：2012年10月29、30日8:30-16:002、展會地點：北京國際會議中心 3、主辦單位：中國儀器儀表學會分析儀器分會和北京雄鷹

53、國際展覽有限公司4 、論壇暨展覽會網(wǎng)www.cioae.com.cn 郵箱：ciaoe@lanneret.com.cn,主題:節(jié)能、減排、安全、環(huán)保,68,生產(chǎn)裝置的安全應(yīng)從設(shè)計選型,施工安裝、運行維護貫穿全過程,聚合釜溫度:選用低慣性測溫元件.當釜體積增大時,應(yīng)在釜的軸向和徑向設(shè)置測溫點,以求取釜內(nèi)平均溫度和最高溫度.為觀察其溫度變化趨勢,求出平均溫度變化率.各測溫點之間相差最大達10～20C.在按近反應(yīng)終點各測溫點

54、和平均溫度才趨向一致.聚合釜冷卻水進出口和夾套內(nèi)設(shè)置測溫點,以觀察撤熱情況.聚合液位在釜底采用插入式法蘭液面計,釜中部裝有音義液位信號計或釜頂部裝超聲波液位計.用以校正插入式法蘭液面計因釜內(nèi)介質(zhì)組成變化引起比重變化帶來的誤差.聚合釜壓力采用法蘭壓力變送器,為防釜內(nèi)介質(zhì)堵塞,分別二個取壓口.聚合釜粘度,宜采用插入振動式粘度計.,,,,為防止釜合釜內(nèi)介質(zhì)粘掛在所有測量元件表面上,在用溶劑每次沖洗釜壁同時沖洗確保測量元件正常工作.,

55、69,聚合釜的測量與控制點的設(shè)計,,,,,,,V,P,T,時間,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,△V,△P,△T,間歇聚合 溫度程序控制,,,采用雙法蘭差壓液位變送器的測量精常受助劑配置濃度變化引起比重變化的影響,使用時應(yīng)加強校正.對玻璃液位計外設(shè)TV電視探頭.對重要設(shè)備增加超聲波液位計或固定高度安裝音義液位信號計,對差壓式液位計測量值進行監(jiān)視,現(xiàn)利用液位儀表指示報警回路的輸入處理功能進行監(jiān)視報警,建議采用熱成

56、像儀觀察整個聚合釜溫度分布狀況,70,,聚合釜溫度控制曲線,71,,,,多種信息顯示,,文字,時間,電量,軟測量,,程序進展階段,72,7,,機泵,攪拌和自控伐在流程畫面的動態(tài)顯示,,三通,,,,,,,自控伐,程序待機,攪拌,機泵,調(diào)節(jié)伐,含水量三通伐聯(lián)鎖,,聯(lián)鎖無效,回收缶,73,流程畫面圖例的說明,當控制設(shè)備圖例輪廓外形白色時為自動方式A， 黃色

57、為手動方式M，填充色:由DO/DI或調(diào)節(jié)伐開度AO決定當自動或手動命令DO/DI=1時，執(zhí)行部分/伐體充滿紅色， 命令DO/DI=0時執(zhí)行部分/伐體充滿綠色，鎖開/閉表示聯(lián)鎖動作有效/無效: 鎖開表示無效,即聯(lián)鎖解除 鎖閉表示有效,即聯(lián)鎖投入。鎖內(nèi)填充紅/綠色:由聯(lián)鎖信號或聯(lián)鎖動作產(chǎn)生來決定.,聯(lián)鎖

58、動作和聯(lián)鎖設(shè)置聯(lián)鎖/解除的操作記錄在歷史操作記錄中都可查到。采用單獨聯(lián)鎖投運/解除設(shè)置的方法，可按工藝當時的狀況，靈活設(shè)置每條聯(lián)鎖是否投運，“鎖閉/鎖開”圖例鮮明，一目了然。但缺點是組態(tài)和調(diào)試設(shè)置要逐條進行，，增加工作量，不如統(tǒng)一設(shè)置簡單,74,安全需考慮的問題,1）強調(diào)安全控制系統(tǒng)和非安全控制系統(tǒng)的集成。出于節(jié)約成本的考慮，如何讓企業(yè)在現(xiàn)有的非安全控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以較低的開發(fā)設(shè)計成本實現(xiàn)自己的安全方案，也同樣是供應(yīng)商們應(yīng)該思考

59、的問題之一。2）石化生產(chǎn)中涉及物料危險性大，生產(chǎn)工藝技術(shù)復雜，運行條件苛刻，易出現(xiàn)突發(fā)災(zāi)難性事故。除安全安防外，一套具有專業(yè)知識的， 高度信息化，智能化的故障應(yīng)急處理系統(tǒng)， 有助于避免或減少嚴重事故的發(fā)生。3）石化行業(yè)的安隱患何時才能解決? 怎樣才能解決？4）工廠現(xiàn)場的熟練工程師越來越缺乏，但需要是在更短的響應(yīng)時間內(nèi)，作出更好的決策，并完成處理更復雜的控制過程。應(yīng)解決這一需求。5）安全（防火，防爆，防毒，防誤操作等）、安防如何與

60、過程控制的集成。6）企業(yè)必須在尋求安全和過分謹慎之間取得平衡。“安全風險的代價和實施措施的成本之間有一個平衡點，過分的安全控制可能會阻礙工廠底層的正常運行，”你必須在安全性和工廠底層運行效率間進行權(quán)衡?！?應(yīng)注意儀表安全系統(tǒng)(SIS)技術(shù)培訓與發(fā)展。,75,安全系統(tǒng)能否與控制系統(tǒng)結(jié)合的爭論摘錄如下,大多數(shù)關(guān)于這方面的討論并不是由最終用戶推動的，而是來自于傳統(tǒng)的多重模件化冗余系統(tǒng)的供應(yīng)商，他們是傳統(tǒng)系統(tǒng)技術(shù)的既得利益者。他們暗示用戶

61、：把控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)結(jié)合到單一的可靠平臺上將會使你的工廠處于“不安全”的狀態(tài)。通過采用現(xiàn)代化的、高集成度的處理技術(shù)，采用防火墻和主動診斷技術(shù)，在共同的環(huán)境中功能性地把控制和安全系統(tǒng)分開是完全可以保證安全的，也能夠滿足國際安全標準的要求。,76,DCS與ESD結(jié)合爭論的觀點,反對控制和安全結(jié)合技術(shù)的典型爭論是這樣的： “過程控制器不能被應(yīng)用于安全保護功能?！薄叭绻銢]有采用三重化冗余的系統(tǒng)，那你就是在增加自己的風險?！薄鞍芽刂?/p>

62、系統(tǒng)和安全系統(tǒng)結(jié)合在一起不是一種好的做法?！卑芽刂葡到y(tǒng)和安全系統(tǒng)結(jié)合起來的理由:這使最終用戶可以在保持所需要的安全等級的同時減少費用。這樣也可以在項目工程實施和測試階段節(jié)約費用。在系統(tǒng)調(diào)試階段也會有其它方面的費用減少，因為整個完整的系統(tǒng)可以在受控的環(huán)境下進行預先測試，耍這樣就不會導致兩個相互隔離的不同系統(tǒng)運到現(xiàn)場后才第一次對接。全生命周期成本減少的好處。采購、備品備件管理和培訓還只是最終用戶采用單一的控制、安全系統(tǒng)所得

63、到好處的一小部分。,77,為何要獨立設(shè)置ESD系統(tǒng)呢？,當然一般安全聯(lián)鎖保護功能也可由DCS來實現(xiàn)。但是對于較大規(guī)模的緊急停車系統(tǒng)應(yīng)按照安全獨立原則與DCS分開設(shè)置。這樣做主要有以下幾方面原因：  （1）降低控制功能和安全功能同時失效的概率， 當維護DCS部分故障時也不會危及安全保護系統(tǒng);  （2）對于大型裝置或旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備而言，緊急停車系統(tǒng)響應(yīng)速度越快越好。 這有利于保護設(shè)備，避免事

64、故擴大；并有利于分辨事故原因記錄。而DCS處理大量過程監(jiān)測信息，因此其響應(yīng)速度 難以作得很快；  （3）DCS系統(tǒng)是過程控制系統(tǒng)，是動態(tài)的，需要人工頻繁的干預，這有可能引起人為誤動作；而ESD是靜態(tài)的，不需要人為干預，這樣設(shè)置ESD可以避免人為誤動作。,以上觀點僅從網(wǎng)上了解到的.,78,目前DCS與SIS集成的解決方案,1)DCS與SIS采用不同的控制器,不同的控制網(wǎng)絡(luò),不同的人機界面,利用Modbus集成或POC集成.稱異

65、種分離,不同的控制器,不同的控制網(wǎng)絡(luò)的集成.,79,目前DCS與SIS集成的解決方案,2)DCS與SIS有不同的硬件結(jié)構(gòu)的控制器,但采用統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò),使用共同的工程組態(tài)工具.3)DCS與SIS使用共同的硬件,同一個通信網(wǎng)絡(luò),同一個人機界面,即DSC與SIS在物理上集成,在邏輯上分開的無縫集成.標準DCS程序與安全SIS程序平行執(zhí)行,相互獨立.,80,DCS與SIS無縫集成,無縫集成是指同一廠家的SIS、DCS控制器,即統(tǒng)一的硬件結(jié)構(gòu)

66、,同一網(wǎng)絡(luò),同一個人機界面.它們之間的數(shù)據(jù)交換不需要任何網(wǎng)關(guān)/接口單元.SIS是整體通過TUV SIL3認證的工業(yè)安全系統(tǒng).控制網(wǎng)絡(luò)是一個安全通信協(xié)議,并通過TUV認證.,81,DCS與SIS無縫集成,82,,,,,,,ABB系統(tǒng)800xA,83,中小企業(yè)先把自己的事做好,對照本企業(yè)采用的危險化工工藝及其特點，確定重點監(jiān)控的工藝參數(shù)，裝備和完善自動控制系統(tǒng)，大型和高度危險化工裝置要按照推薦的控制方案裝備緊急停車系統(tǒng)。,《首批重點

67、監(jiān)管的危險化工目錄》 和《首批重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》,本企業(yè)工藝是否在目錄中嗎?,企業(yè)目前的控制與推薦的方案差距有嗎?,研發(fā)制定報警管理系統(tǒng),功能安全和系統(tǒng)安全，兩手抓兩手都要硬.,人們通常說的工業(yè)安全通常包括設(shè)備安全、過程安全、信息安全和安防保安等。企業(yè)出于自身的責任和利益角度，對安全事故顯得尤為關(guān)注。企業(yè)隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整及技改力度

68、的加大，因此，未來過程安全的關(guān)注與投入會有所增加,希望自己的工藝生產(chǎn)過程能夠?qū)崿F(xiàn)安全可控，易操作。生產(chǎn)過程安全主要由功能安全和系統(tǒng)安全解決方案構(gòu)成.,84,功能安全,功能安全方面由于自動化技術(shù)的發(fā)展與成熟，采用軟硬件冗余系統(tǒng)技術(shù)，儀表安全系統(tǒng)發(fā)展迅猛，在工業(yè)生產(chǎn)安全中起到很大的作用，但因投資有所加大,中小企業(yè)有點承擔不起，在維護上仍跟不上去.,85,系統(tǒng)安全,系統(tǒng)安全是人們?yōu)榻鉀Q復雜系統(tǒng)的安全性問題而開發(fā)、研究出來的安全理論、方法體系