一種化工裝置的分層次停車系統(tǒng)及設(shè)定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其包括安全PLC、隔離電路、檢測(cè)器、執(zhí)行器、人機(jī)器界面控制指示裝置；所述安全PLC為控制單元，實(shí)現(xiàn)控制策略的運(yùn)行；所述隔離電路實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路的隔離；所述檢測(cè)器用于對(duì)儀表的在線監(jiān)測(cè)與安全管理；所述執(zhí)行器用于實(shí)現(xiàn)快速有效的切斷物料。該停車系統(tǒng)能提高化工裝置應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)的自動(dòng)保護(hù)能力；確保緊急停車時(shí)操作的快速、有效，保障工人的安全，避免重大事故發(fā)生；防止不必要的非計(jì)劃停車。
【專利說(shuō)明】一種化工裝置的分層次停車系統(tǒng)及設(shè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工安全控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種化工裝置的分層次停車系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的發(fā)展，化工裝置日益朝大型化、復(fù)雜化及集成化等方向發(fā)展。然而，很多化工裝置涉及氧化、硝化、聚合等危險(xiǎn)反應(yīng)，溫度、壓力較高，裝置內(nèi)含大量易燃易爆物質(zhì)等危險(xiǎn)因素，在設(shè)備故障、儀表失效或誤操作時(shí)，可能造成物料泄漏，繼而引起火災(zāi)爆炸事故，危險(xiǎn)性較大。為了保障設(shè)備及人員的安全，在緊急情況下需要快速的停止裝置運(yùn)行。
[0003]裝置常用的停車設(shè)備有“安全儀表系統(tǒng)”(SIS)，此外使用的名稱還有“緊急停車設(shè)備” (ESD)。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)IEC-61508、IEC-61511及ISA-84.01-2004等，國(guó)標(biāo)《電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全》對(duì)安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了規(guī)范。不少專利及文獻(xiàn)都介紹了安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，如專利“安全儀表系統(tǒng)的功能安全評(píng)估方法”介紹了功能安全的評(píng)估方法，文獻(xiàn)“SIL技術(shù)在鎮(zhèn)海煉化的應(yīng)用”介紹了安全儀表系統(tǒng)在鎮(zhèn)海煉化的應(yīng)用情況。這些資料普遍是方法論的介紹，缺少對(duì)系統(tǒng)性、層次性保護(hù)動(dòng)作設(shè)計(jì)的考慮。
[0004]國(guó)內(nèi)的緊急停車設(shè)備開發(fā)較晚，特別是針對(duì)于自主開發(fā)的化工裝置，往往缺少緊急停車設(shè)備，或系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，存在如下缺點(diǎn):
[0005]關(guān)鍵部位沒(méi)有切斷閥，在緊急情況下需要工人現(xiàn)場(chǎng)操作，無(wú)法快速停車，且工人有人身傷害危險(xiǎn)；
[0006]緊急停車設(shè)備與裝置正常運(yùn)行系統(tǒng)不獨(dú)立，導(dǎo)致正常運(yùn)行故障時(shí)，緊急停車設(shè)備也無(wú)法動(dòng)作，起不到有效的安全保護(hù)作用；
[0007]緊急停車設(shè)備動(dòng)作設(shè)計(jì)不合理，缺乏對(duì)停車動(dòng)作層次性的考慮，要么動(dòng)作過(guò)少，安全隱患仍然存在，要么動(dòng)作過(guò)多，產(chǎn)生不必要的動(dòng)作，增加了非計(jì)劃停車風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的是化工裝置緊急停車方面的三個(gè)問(wèn)題，具體為:1.切斷閥較少，需要人工現(xiàn)場(chǎng)操作；2.緊急停車設(shè)備與集散型控制系統(tǒng)(DCS)不獨(dú)立；3.停車動(dòng)作缺少層次性考慮，設(shè)計(jì)不合理，通過(guò)采用本發(fā)明提供的化工裝置的分層次停車系統(tǒng)可以解決上述問(wèn)題，從而降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高化工裝置的安全自保能力，防止不必要的非計(jì)劃停車。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，包括安全PLC、隔離電路、檢測(cè)器、執(zhí)行器、人機(jī)器界面控制指示裝置；
[0010]所述安全PLC為控制單元，實(shí)現(xiàn)控制策略的運(yùn)行；
[0011]所述隔離電路實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路的隔離；
[0012]所述檢測(cè)器用于對(duì)儀表的在線監(jiān)測(cè)與安全管理；
[0013]所述執(zhí)行器用于實(shí)現(xiàn)快速有效的切斷物料。[0014]其中，所述安全PLC包括雙冗佘的電源模塊、三冗佘的CPU、雙冗佘的I / O卡件、雙幾余通彳目t旲塊。
[0015]其中，所述隔離電路包括隔離式安全柵和繼電器，隔離式安全柵連接現(xiàn)場(chǎng)模擬儀表，繼電器連接現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字開關(guān)儀表。
[0016]其中，所述檢測(cè)器為智能變送器。
[0017]其中，所述人際界面控制指示裝置包括設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵。
[0018]其中，所述執(zhí)行器為快速切斷閥或帶切斷功能的調(diào)節(jié)閥。
[0019]其中，所述執(zhí)行器安裝的關(guān)鍵管路包括:對(duì)工藝影響較大的原料輸入管線；進(jìn)出口壓差較大的管線；大型離心泵后管線；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求較嚴(yán)的產(chǎn)品罐進(jìn)料管線。
[0020]其中，所述切斷閥采用氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其包括帶電磁閥、閥位訊回器、儲(chǔ)氣罐。
[0021]本發(fā)明還提供了上述分層次停車系統(tǒng)邏輯動(dòng)作設(shè)定方法，具體為:
[0022]第一層次，停原料輸入；
[0023]第二層次，停原料輸入、物料輸出及主物料流程(包括主循環(huán))，受主物料流程停止影響不大，且有利于短期開車的副流程暫不停止；
[0024]第三層次，停所有流程。
[0025]本發(fā)明的有益效果:
[0026]相比現(xiàn)有聯(lián)鎖系統(tǒng)及人工停車方案，本發(fā)明提供的分層次停車設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn):1.提高化工裝置應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)的自動(dòng)保護(hù)能力；2.確保緊急停車時(shí)操作的快速、有效，保障工人的安全，避免重大事故發(fā)生；3.防止不必要的非計(jì)劃停車。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為環(huán)己酮生產(chǎn)裝置簡(jiǎn)單示意圖；
[0028]圖2為雙氧水生產(chǎn)裝置簡(jiǎn)單示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明提供了一種化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其包括安全PLC、隔離電路、檢測(cè)器、執(zhí)行器、人機(jī)器界面控制指示裝置。
[0030]該停車系統(tǒng)在關(guān)鍵管線切斷閥的選擇、緊急停車邏輯動(dòng)作的設(shè)定與控制系統(tǒng)的安裝方面對(duì)現(xiàn)有緊急停車系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。
[0031 ] 進(jìn)一步，所述分層次停車系統(tǒng)僅由上述裝置構(gòu)成。
[0032]所述安全PLC為控制單元，實(shí)現(xiàn)控制策略的運(yùn)行，采用SIL等級(jí)較高的安全PLC防止誤操作以及控制失效。
[0033]所述隔離電路實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路的隔離。
[0034]所述檢測(cè)器用于對(duì)儀表的在線監(jiān)測(cè)與安全管理。
[0035]所述執(zhí)行器用于實(shí)現(xiàn)快速有效的切斷物料。
[0036]所述安全PLC包括雙冗佘的電源模塊、三冗佘的CPU、雙冗佘的I / O卡件、雙冗佘通信模塊。[0037]進(jìn)一步，所述安全PLC僅由上述部件構(gòu)成。
[0038]所述安全PLC采用電網(wǎng)通過(guò)UPS對(duì)安全PLC供電。
[0039]所述隔離電路包括隔離式安全柵和繼電器，隔離式安全柵連接現(xiàn)場(chǎng)模擬儀表，繼電器連接現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字開關(guān)儀表。
[0040]進(jìn)一步，所述隔離電路僅由隔離式安全柵和繼電器構(gòu)成。
[0041]所述檢測(cè)器為智能變送器，其采用二線制4?20mA(疊加HART信號(hào))輸出，方便儀表安全管理，以及閥位訊回器的開關(guān)信號(hào)O / 24V，指示切斷閥的當(dāng)前狀態(tài)等。
[0042]所述人際界面控制指示裝置包括設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵。
[0043]進(jìn)一步，所述人際界面控制指示裝置僅由設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵構(gòu)成。
[0044]所述執(zhí)行器為快速切斷閥或帶切斷功能的調(diào)節(jié)閥，快速切斷閥一般采用氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括帶電磁閥、閥位訊回器、儲(chǔ)氣罐等，執(zhí)行器安裝在化工裝置的管線上，包括:對(duì)工藝影響較大的原料輸入管線；進(jìn)出口壓差較大的管線；大型離心泵后管線；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求較嚴(yán)的產(chǎn)品罐進(jìn)料管線等。
[0045]本發(fā)明提供的上述分層次停車系統(tǒng)主要在關(guān)鍵管線切斷閥的選擇、緊急停車邏輯動(dòng)作的設(shè)定與控制系統(tǒng)的安裝等方面對(duì)現(xiàn)有緊急停車系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。
[0046]本發(fā)明還提供了上述分層次停車系統(tǒng)的設(shè)定方法，具體為:
[0047]第一個(gè)層次，停原料輸入；
[0048]第二個(gè)層次，停原料輸入及包括主循環(huán)的主物料流程，受主物料流程停止影響不大，且有利于短期開車的副流程暫不停止；
[0049]第三個(gè)層次，停原料輸入及所有流程。
[0050]每個(gè)層次設(shè)一個(gè)手動(dòng)按鈕。
[0051]以下采用實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0052]本發(fā)明提供的分層次停車系統(tǒng)由安全PLC、隔離電路、檢測(cè)器、執(zhí)行器、人機(jī)器界面控制指示裝置組成，所述安全PLC為控制單元，實(shí)現(xiàn)控制策略的運(yùn)行，采用安全完整性等級(jí)(SIL)為2或3的安全PLC防止誤操作以及控制失效，所述隔離電路實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路的隔離，所述檢測(cè)器用于對(duì)儀表的在線監(jiān)測(cè)與安全管理，所述執(zhí)行器用于實(shí)現(xiàn)快速有效的切斷物料，所述安全PLC由雙冗佘的電源模塊、三冗佘的CPU、雙冗佘的I / O卡件、雙冗佘通信模塊構(gòu)成，所述安全PLC采用電網(wǎng)通過(guò)UPS對(duì)安全PLC供電，所述隔離電路由隔離式安全柵和繼電器構(gòu)成，隔離式安全柵連接現(xiàn)場(chǎng)模擬儀表，繼電器連接現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字開關(guān)儀表，所述檢測(cè)器為智能變送器，其采用二線制4?20mA (疊加HART信號(hào))輸出，方便儀表安全管理，以及閥位訊回器的開關(guān)信號(hào)O / 24V，指示切斷閥的當(dāng)前狀態(tài)等，所述人際界面控制指示裝置由設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵。所述執(zhí)行器為快速切斷閥或帶切斷功能的調(diào)節(jié)閥，快速切斷閥一般采用氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括帶電磁閥、閥位訊回器、儲(chǔ)氣罐。
[0053]下面具體描述本發(fā)明提供的分層次停車系統(tǒng)在具體化工裝置中的設(shè)定方法。
[0054]實(shí)施例1:
[0055]如圖1所示，某環(huán)己酮生產(chǎn)裝置，包括氧化單元、尾氣吸收單元，分解皂化單元及烷精餾單元。由于環(huán)己酮生產(chǎn)裝置中含大量易燃易爆物料，流程長(zhǎng)，操作復(fù)雜，出現(xiàn)異常狀況時(shí)極難處理，因此有必要設(shè)計(jì)分層次停車系統(tǒng)。
[0056]為設(shè)計(jì)環(huán)己酮裝置的分層次停車系統(tǒng)，首先需要在關(guān)鍵部位安裝獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的切斷閥，在圖示環(huán)己酮生產(chǎn)裝置中，管線1、3、5、6、8、11、13、16、17、19上需要安裝切斷閥。
[0057]分層次停車系統(tǒng)設(shè)3個(gè)按鈕:
[0058]a.按下第一層次停車按鈕，關(guān)管線1、3切斷閥。
[0059]b.按下第二層次按鈕，關(guān)管線1、3、5、6、8、11、13、19切斷閥。
[0060]c.按下第三層次按鈕，關(guān)下所有切斷閥，停攪拌。
[0061]實(shí)施例2
[0062]如圖2所示，在圖示雙氧水生產(chǎn)裝置中，管線1、4、5、8、11、13、15、19上需要安裝切斷閥，分層次停車系統(tǒng)設(shè)2個(gè)按鈕:a.按下第一層次停車按鈕，關(guān)管線1、5切斷閥，b.按下第二層次按鈕，關(guān)管線1、4、5、8、11、13、15、19切斷閥。
[0063]通過(guò)分層次停車系統(tǒng)的開發(fā)及安裝，可提高雙氧水生產(chǎn)裝置應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)的自動(dòng)保護(hù)能力，確保緊急停車時(shí)操作的快速、有效，保障工人的安全，避免重大事故發(fā)生。
[0064]所有上述的首要實(shí)施這一知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并沒(méi)有設(shè)定限制其他形式的實(shí)施這種新產(chǎn)品和/或新方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員將利用這一重要信息，上述內(nèi)容修改，以實(shí)現(xiàn)類似的執(zhí)行情況。但是，所有修改或改造基于本發(fā)明新產(chǎn)品屬于保留的權(quán)利。
[0065]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其特征在于:安全PLC、隔離電路、檢測(cè)器、執(zhí)行器、人機(jī)器界面控制指示裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其特征在于:所述安全PLC包括雙冗佘的電源模塊、三冗佘的CPU、雙冗佘的I / O卡件、雙冗佘通信模塊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其特征在于:所述隔離電路包括隔離式安全柵和繼電器，隔離式安全柵連接現(xiàn)場(chǎng)模擬儀表，繼電器連接現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字開關(guān)儀表。
4.如權(quán)利要求1至3所述的化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測(cè)器為智能變送器。
5.如權(quán)利要求1至4所述的化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其特征在于:所述人際界面控制指示裝置包括設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵。
6.如權(quán)利要求1至5所述的化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其特征在于:所述執(zhí)行器為快速切斷閥或帶切斷功能的調(diào)節(jié)閥。
7.如權(quán)利要求1至6所述的化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其特征在于:所述執(zhí)行器安裝的關(guān)鍵管路包括:對(duì)工藝影響較大的原料輸入管線；進(jìn)出口壓差較大的管線；大型離心泵后管線；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求較嚴(yán)的產(chǎn)品罐進(jìn)料管線。
8.如權(quán)利要求1至7所述的化工裝置的分層次停車系統(tǒng)，其特征在于:所述切斷閥采用氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其包括帶電磁閥、閥位訊回器、儲(chǔ)氣罐。
9.權(quán)利要求1至8所述分層次停車系統(tǒng)的設(shè)定方法，其特征在于: 第一個(gè)層次，停原料輸入； 第二個(gè)層次，停原料輸入及包括主循環(huán)的主物料流程，受主物料流程停止影響不大，且有利于短期開車的副流程暫不停止； 第三個(gè)層次，停原料輸入及所有流程。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103941673SQ201410116673
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】孫峰, 謝傳欣, 高新江, 金滿平 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司青島安全工程研究院