Реферат.

В данном дипломном проекте рассмотрена реализация системы

автоматической паровой защиты печей технологической установки ООО

“Лукойл-ВНП”

Пояснительная записка дипломного проекта содержит шесть

разделов, в которых представлено:

1. Техническое задание на разработку данной СПАЗ, сравнение

существующих систем противоаварийной защиты и обоснование выбора

управляющего контроллера;

2. Описание выбранного полевого оборудования КИП;

3. Расчет вероятности безотказной работы разрабатываемой системы;.

4. Расчет основных экономических показателей, определяющих стоимость реализации системы;

6. Мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности;

7. Сервисные мероприятия;

Графическая часть работы содержит шесть листов формата А1.

Abstract.

In this thesis project examined the implementation of the automatic steam ovens process plant protection "LUKOIL-VNP" Explanatory note diploma project contains six sections in which:

1. The Terms of Reference for the development of the SIS, the comparison of existing emergency systems and rationale for the selection of the master controller;

2. Description of selected field instrumentation equipment;

3. Calculation of the probability of failure-free operation of the developed system;

4. Calculation of major economic indicators, defining the cost of implementing the system;

6. Measures to ensure the safety of life;

7. Service activities;

Graphic part of the work contains six sheets of A1.

Содержание.

Введение

1. Теоретическая часть.

1.1. Описание технологического процесса……………………………………... 1.1.1. Общая характеристика производственного объекта…………………….. 1.1.2. Сырьевая печь гидроочистки Н-1…………………………………...……. 1.1.3. Ребойлерная печь отпарной колонны Н-2………………………….....… 1.1.4. Ребойлерная печь деизопентанизатора Н-3…………………………...... 1.1.5. Сырьевая печь изомеризации Н-4……………………………..………… 1.1.6. Ребойлерная печь стабилизационной колонны Н-5…………..………... 1.1.7. Ребойлерная печь деизогексанизатора Н-6…………………….………. 1.2. Анализ современного оборудования для реализации систем противоаварийной защиты (ПАЗ)……………………………………..……….. 1.2.1. Система Tricon…………………………………………………..………... 1.2.2. Система AG S5-115…………………………………………….………… 1.3. Сравнительный анализ систем ПАЗ…………………………….………… 1.4. Общие требования, предъявляемые к системам ПАЗ…………….……… 1.5. Разработка технического задания………………………………….……… 2. Практическая часть.

2.1. Полевое оборудование…………………………………………….……….. 2.2. Оборудование среднего уровня…………………………………….……... 2.3. Программное обеспечение системы ПАЗ………………………………... 3. Расчетная часть.

3.1. Общие понятия…………………………………………………….……….. 3.2. Расчёт надежности системы ПАЗ……………………………….………… 4. Экономическая часть.

4.1. Расчет стоимости оборудования и приборов………………….…………. 4.2. Расчет затрат на электроэнергию……………………………….………… 4.3. Расчет числа рабочих..………………………………………….…………. 4.4. Расчет фонда заработной платы……………………………….………….. 4.5. Расчёт сметной стоимости……………………………………………….. 4.6. Расчет капитальных вложений…………………………………………... 4.7. Технико-экономические показатели проекта…………………………... 5. Безопасность жизнедеятельности.

5.1. Общие сведения………………………………………………….……….. 5.2. Электробезопасность……………………………………………..………. 5.3 Производственная санитария и личная гигиена………………….……... 5.4. Пожарная безопасность………………………………………….……….. 5.5. Организация оповещения работающих об угрозе возникновения чрезвычайной ситуации………………………………………………………. 5.6. Инструкция по технике безопасности для обслуживающего персонала КИП и А………………………………………………………………………... 6. Сервисная часть.

6.1. Общие сведения…………………………………………………………… 6.2. Периодичность технического обслуживания…………………………… 6.3. Типовой перечень работ технического обслуживания…………………. 6.4. Формы документации по техническому обслуживанию……………….. 6.5. Принцип организации технического обслуживания……………………. Заключение

Список литературы

Введение Сегодня, когда промышленность предъявляет все более и более жесткие требования к надежности и безотказности работы, резко встает вопрос безопасности производства. Системы противоаварийной защиты предназначена для предупреждения и предотвращения аварийных ситуаций, которые могут возникнуть во время технологических процессов как в результате влияния человеческого фактора, так и из-за сбоев в работе оборудования. На существующих промышленных объектах производится модернизация систем противоаварийной защиты с целью повышения безопасности труда.

Система противоаварийной защиты строится на специально сертифицированных для таких целей моделях программируемых контроллеров.

Контроллеры имеют дублированную архитектуру, что в несколько раз повышает отказоустойчивость оборудования отвечающее за предотвращение аварийных ситуаций.

Структуры систем ПАЗ и программное обеспечение к ним создаются на основе моделей конкретных технологических объектов, для которых виртуально моделируются различные, в том числе и нештатные, состояния объекта управления.

Для разработки программного обеспечения системы ПАЗ составляются, так называемые, «таблицы безопасности», которые позволяют учесть все блокировочные состояния объекта управления при наступлении критичных ситуаций во время реализации потенциально опасных процессов и предупредить на ранней стадии неконтролируемое системой развитие нештатной ситуации.

Неэффективно построенная система контроля может привести к аварии на технологическом объекте и понести за собой человеческие жертвы.

В данной дипломной работе рассматривается задача, связанная с разработкой системы автоматической противоаварийной паровой защиты печей технологической установки изомеризации ООО "Лукоил - ВНП".

Разраб.

Провер.

Н. Контр.

Утверд.

1.1.Описние технологического процесса.

1.1.1.Общая характеристика производственного объекта.

Установка изомеризации предназначена для переработки легкой бензиновой фракции (НК – 75 °С) в высокооктановый компонент товарного бензина по технологии низкотемпературной изомеризации "Пенекс" с применением высокоактивного катализатора изомеризации I-82.

Установка изомеризации представляет собой технологическую систему, состоящую из взаимосвязанных технологическими потоками каталитических процессов:

- гидроочистки сырья изомеризации;

- изомеризации легкой бензиновой фракции.

Процесс гидроочистки представляет собой каталитический процесс гидрирования, протекающий в среде водородсодержащего газа с использованием специально подобранного катализатора.

Целью процесса предварительной гидроочистки сырья изомеризации является удаление из него веществ дезактивирующих катализатор процесса изомеризации. К этим веществам относятся: соединения серы, кислорода и азота; металлоорганические соединения, содержащие мышьяк, медь и др., а также непредельные соединения. Удаление этих веществ осуществляется алюмокобальтмолибденовом катализаторе. В качестве катализатора используется регенерируемый катализатор S-120 фирмы «UOP».

Процесс изомеризации предназначен для повышения октанового числа углеводородов C5/C6 легких бензиновых фракций за счет перегруппировки молекулярной структуры нормальных парафинов в их изомеры. Вовлечение изомеризата в состав бензинов выравнивает их октановую характеристику во всем интервале кипения бензиновой фракции. Реакции протекают в среде водорода, в стационарном слое катализатора, при таких рабочих условиях, которые промотируют реакции изомеризации и сводят к минимуму реакции гидрокрекинга.

катализатор на основе хлорированной окиси алюминия I-82 фирмы UOP.

Катализатор I-82 является самым активным катализатором изомеризации углеводородов C5 /C6. Рабочая температура процесса составляет 110 – 177 °С. Для поддержания активности катализатора в качестве промотора подается хлорорганическое соединение. Высокая активность и низкие рабочие температуры этих катализаторов обеспечивают более высокие катализаторами. Кроме того, катализаторы отличаются высокой стабильностью и не требуют регенерации.

1.1.2. Сырьевая печь гидроочистки Н-1.

Газосырьевая смесь направляется двумя потоками в сырьевую печь гидроочистки Н-1. Нагрев газосырьевой смеси происходит в змеевиках камеры конвекции за счет тепла дымовых газов и в радиантных змеевиках за счет лучистого тепла, выделяющегося при сгорании топлива. На выходе дымовых газов из печи установлен шибер с электроприводом для дистанционного управления шибером и ручного регулирования разрежения.

Топливный газ поступает из топливного коллектора установки. Жидкое топливо в топливное кольцо печи Н-1 поступает из резервуаров установки риформинга, избыток топлива возвращается в обратный коллектор.

Сырьевая печь гидроочистки Н-1 оборудована 4 газожидкостными инжекционными горелками парового распыливания, работающими на комбинированном топливе (топливный газ и жидкое топливо) и 4 пилотными горелками, работающими на топливном газе. Горелки расположены в поду печи.

Печь Н-1 оснащена следующими приборами контроля СПАЗ:

- погасания пламени пилотных горелок, позиции ВАSLL 55001, ВАSLL 55002, ВАSLL 55003, ВАSLL 55004, погасания пламени основных газовых горелок, позиции ВАSLL 55005, ВАSLL 55006, ВАSLL 55007, ВАSLL 55008 с подачей сигнала в блокировку, позиция UC 15002 и отключением при одновременном сигнале отсутствия пламени основного и пилотного газа у двух смежных горелок;

- температуры дымовых газов на перевале печи, позиции TIRAH 50031, TIRASH(HH) 55006 с сигнализацией максимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

- содержания кислорода в дымовых газах на перевале печи, позиция AIRASL(LL) 50003 с сигнализацией минимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

- разрежения на перевале печи позиции PIRAH 55016A, PIAH 55016B,C, PASHH 55016 с сигнализацией максимального значения и отключением по блокировке при срабатывании 2-х датчиков из 3-х;

- содержание оксида углерода в отходящих дымовых газах позиция AIRAH 55001 с сигнализацией максимального значения;

- температуры отходящих дымовых газов, позиция TIR 50033;

- давления отходящих дымовых газов до и после шибера, позиции PIR 55015, PIR 55014.

1.1.3. Ребойлерная печь отпарной колонны Н-2.

Нестабильный гидрогенизат нагревается за счет потока стабильного гидрогенизата, проходя последовательно по трубному пространству теплообменников и поступает в отпарную колонну. Для подвода дополнительного тепла, необходимого для ведения процесса стабилизации гидрогенизата используется ребойлерная печь Н-2. Часть кубовой жидкости колонны прокачивается циркуляционным насосом через ребойлерную печь Нгде нагревается и в виде горячей струи возвращается в куб. Нагрев гидрогенизата происходит в змеевиках камеры конвекции за счет тепла дымовых газов и в змеевиках радиантной зоны за счет излучения тепла, выделяющегося при сгорании топлива.

Жидкое топливо в печь Н-2 поступает из топливного коллектора установки, избыток топлива возвращается в обратный коллектор.

газожидкостными инжекционными горелками парового распыливания, работающими на комбинированном топливе (топливный газ и жидкое топливо) и 4 пилотными горелками, работающими на топливном газе. Горелки расположены в поду печи.

В печи Н-2 контролируются следующие параметры:

ВАSLL 55010, ВАSLL 55011, ВАSLL 55012, наличие пламени у основных газовых горелок, позиции ВАSLL 55013, ВАSLL 55014, ВАSLL 55015, ВАSLL 55016 с подачей сигнала в СПАЗ и отключением при одновременном сигнале отсутствия пламени основного и пилотного газа у двух смежных горелок;

- температура дымовых газов на перевале печи, позиции TIRAH 50018, TIRASН(HH) 55007 с сигнализацией максимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

позиция AIRASL(LL) 50001 с сигнализацией минимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

- разрежение на перевале печи, позиции PIRAH 55023A, PIAH 55023B,C, PASHH 5523 с сигнализацией максимального значения и отключением по блокировке при срабатывании 2-х датчиков из 3-х;

позиция AIRAH 50002 с сигнализацией максимального значения;

- температура отходящих дымовых газов, позиция TIR 50019;

- давление отходящих дымовых газов до и после шибера, позиция PIR 55022, PIR 55021.

Расход топливного газа к печи Н-2 поддерживается, позиция FIRC 50017.

Коллектор пилотного газа оснащен сдвоенными отсекающими клапанами, позиции UV 50004, UV 55011, фильтром для улавливания механических частиц, прибором контроля перепада давления на фильтре, позиция PDI 55019.

Давление пилотного газа в коллекторе поддерживается клапаном прямого действия «после себя» PCV 50009. Существуют дублирующие приборы контроля давления, позиции PIRAL 50008A, PIAL 50008B,C, PASLL 50008 с предупредительной сигнализацией минимального давления. Сигнал от данных приборов поступает в PLC, при снижении давления (2 датчика из 3-х) до 0,08 кгс/см2 срабатывает СПАЗ.

1.1.4. Ребойлерная печь деизопентанизатора Н-3.

Стабильный гидрогенизат после теплообменника блока гидроочистки поступает в деизопентанизатор. В деизопентанизаторе происходит разделение продуктов – с верха колонны выводится изопентановая фракция, из куба – нпентан-гексановая фракция. Для подвода дополнительного тепла, необходимого для ведения процесса выделения изопентановой фракции используется ребойлерная печь Н-3.

Пары изопентановой фракции с верха колонны поступают в воздушный холодильник-конденсатор. Сконденсированная в воздушном холодильникеконденсаторе изопентановая фракция поступает в емкость орошения, туда же поступают несконденсированные газы.

Кубовый продукт колонны – н-пентан-гексановая фракция подается в межтрубное пространство ребойлера, где нагревается потоком стабильного изомеризата. Затем кубовый продукт дополнительно нагревается в ребойлерной печи Н-3, и в виде горячей струи возвращается в куб. Кубовый продукт в печь Н-3 поступает четырьмя потоками.

Жидкое топливо к горелкам печи Н-3 поступает из топливного кольца установки, избыток топлива возвращается в обратный коллектор.

Ребойлерная печь Н-3 оборудована 6 газожидкостными инжекционными горелками парового распыливания, работающими на комбинированном топливе (топливный газ и жидкое топливо) и 6 пилотными горелками, работающими на топливном газе. Горелки расположены в поду печи.

В печи Н-3 контролируются следующие параметры:

ВАSLL 55018, ВАSLL 55019, ВАSLL 55020, ВАSLL 55021, ВАSLL 55022, наличие пламени у основных газовых горелок, позиции ВАSLL 55023, ВАSLL 55024, ВАSLL 55025, ВАSLL 55026, ВАSLL 55027, ВАSLL 55028 с подачей сигнала в СПАЗ и отключением при одновременном сигнале отсутствия пламени основного и пилотного газа у двух смежных горелок;

- температура дымовых газов на перевале печи, позиции TIRAH 50022, TIRASH(HH) 55009 с сигнализацией максимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

позиция AIRASL(LL) 50004 с сигнализацией минимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

- разрежение на перевале печи, позиции PIRAH 55034A, PIAH 55034B,C, PASHH 55034 с сигнализацией максимального значения и отключением по блокировке при срабатывании 2-х датчиков из 3-х;

позиции AIRAH 50006 с сигнализацией максимального значения;

- температура отходящих дымовых газов позиция TIR 50023;

- давление отходящих дымовых газов до и после шибера, позиции PIR 55036, PIR 55035.

FIRC 50019. Коллектор пилотного газа оснащен сдвоенными отсекающими механических частиц, прибором контроля перепада давления на фильтре c сигнализацией, позиция PDIRAH 50042. Давление пилотного газа в коллекторе поддерживается клапаном прямого действия «после себя», позиция PCV 50025.

Существуют дублирующие приборы контроля, позиции PIRAL 50026A, поз. PIAL 50026B,C, с предупредительной сигнализацией минимального давления. Сигнал от позиции PASLL 50026 поступает в PLC, при снижении давления (2 датчика из 3-х) до 0,08 кгс/см2 срабатывает СПАЗ.

1.1.5. Сырьевая печь изомеризации Н-4.

Из теплообменника газосырьевая смесь сырья изомеризации и ВСГ направляется в сырьевую печь изомеризации Н-4, где нагревается до температуры, требуемой для протекания реакций изомеризации. В линию четыреххлористый углерод.

Жидкое топливо в печь Н-4 поступает из топливного коллектора установки, избыток топлива возвращается в обратный коллектор.

Нагретая в печи Н-4 газосырьевая смесь поступает в реакторы изомеризации, где происходит каталитическое превращение углеводородов С5/С6 нормального строения в изомеры.

Сырьевая печь изомеризации Н-4 оборудована 3 газожидкостными комбинированном топливе (топливный газ и жидкое топливо) и 3 пилотными горелками, работающими на топливном газе. Горелки расположены в поду печи.

Печь Н-4 оснащена системой паротушения.

В печи Н-4 приборами контролируются следующие параметры:

- наличие пламени у пилотных горелок, позиции ВАSLL 55029, ВАSLL 55030, ВАSLL 55031, наличие пламени у основных газовых горелок, позиции ВАSLL 55032, ВАSLL 55033, ВАSLL 55034 с подачей сигнала в СПАЗ при одновременном сигнале отсутствия пламени основного и пилотного газа у двух смежных горелок;

- температура дымовых газов на перевале печи, позиции TIRAH 54101, TIRASH(HH) 55012 с сигнализацией максимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

- содержание кислорода в дымовых газах на перевале печи, позиции AIRASL(LL) 54101 с сигнализацией минимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

- разрежение на перевале печи поз. PIRAH 55060A, PIAH 55060B,C, PASHH 55060 с сигнализацией максимального значения и отключением по СПАЗ;

- содержание оксида углерода в отходящих дымовых газах, позиции AIRAH 54102 с сигнализацией максимального значения;

- температура отходящих дымовых газов, позиция TIR 55011;

- давление отходящих дымовых газов до и после шибера, позиции PIR 55059, PIR 55058.

Расход топливного газа к печи Н-4 поддерживается прибором,позиция FIRC 54101. Коллектор пилотного газа оснащен сдвоенными отсекающими клапанами, позиции UV 54102, UV 55019, фильтром для улавливания механических частиц, прибором контроля перепада давления на фильтре поз. PDI 55050. Давление пилотного газа в коллекторе поддерживается клапаном прямого действия «после себя», позиция PCV 54107. Существуют дублирующие приборы контроля, позиции PIRAL 54105A, PIAL 54105B,C, с предупредительной сигнализацией минимального давления. Сигнал от позиции PASLL 54105 поступает в PLC, при снижении давления (2 датчика из 3-х) до 0,08 кгс/см2 срабатывает СПАЗ.

1.1.6. Ребойлерная печь стабилизационной колонны Н-5.

Нестабильный изомеризат, охлажденный в теплообменнике, поступает в стабилизационную колонну. Стабилизационная колонна оснащена тарелками клапанного типа. Для подвода дополнительного тепла, необходимого для ведения процесса стабилизации изомеризата используется ребойлерная печь НКубовый продукт прокачивается насосом через ребойлерную печь Н-5, где нагревается и подается в виде «горячей струи». Предусмотрена линия подачи осушенного ВСГ в трубопровод «горячей струи» на входе в колонну, используемая для набора давления при пуске колонны.

Нагрев происходит в змеевиках камеры конвекции за счет тепла дымовых газов и в змеевиках радиантной зоны за счет излучения тепла, выделяющегося при сгорании топлива.

Жидкое топливо к горелкам печи Н-5 поступает из топливного кольца установки, избыток топлива возвращается в обратный коллектор.

Ребойлерная печь Н-5 оборудована 4 газожидкостными инжекционными горелками парового распыливания, работающими на комбинированном топливе (топливный газ и жидкое топливо) и 4 пилотными горелками, работающими на топливном газе. Горелки расположены в поду печи.

В печи Н-5 контролируются приборами следующие параметры:

- наличие пламени у пилотных горелок, позиции ВАSLL 55035, ВАSLL 55036, ВАSLL 55037, ВАSLL 55038, наличие пламени у основных газовых горелок, позиции ВАSLL 55039, ВАSLL 55040, ВАSLL 55041, ВАSLL 55042 с подачей сигнала в СПАЗ при одновременном сигнале отсутствия пламени основного и пилотного газа у двух смежных горелок;

- температура дымовых газов на перевале, позиции TIRAH 54201, TIRASH(HH) 55016 с сигнализацией максимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

- содержание кислорода в дымовых газах на перевале, позиции AIRASL(LL) 54201 с сигнализацией минимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

- разрежение на перевале печи, позиции PIRAH 55068A, PIAH 55068B, PIAH 55068C, PASHH 55068 с сигнализацией максимального значения и отключением по блокировке при срабатывании 2-х датчиков из 3-х;

- содержание оксида углерода в отходящих дымовых газах, позиция AIRAH 54202 с сигнализацией максимального значения;

- температура отходящих дымовых газов, позиция TIR 55015;

- давление отходящих дымовых газов до и после шибера, позиции.

PIR 55067, PIR 55066.

Расход топливного газа к печи Н-5 поддерживается прибором, позиция FIRC 54201. Коллектор пилотного газа оснащен сдвоенными отсекающими клапанами, позиции UV 54202, UV 55024, фильтром для улавливания механических частиц, прибором контроля перепада давления на фильтре, позиция PDIRAH 55063 c предупредительной сигнализацией максимального значения. Давление пилотного газа в коллекторе поддерживается клапаном прямого действия «после себя», позиция PCV 54207. Существуют дублирующие приборы контроля, позиции PIRAL 54205A, PIAL 54205B,C, с предупредительной сигнализацией минимального давления. Сигнал от позиции PASLL 54205 поступает в PLC, при снижении давления (2 датчика из 3-х) до 0,08 кгс/см2 срабатывает СПАЗ.

1.1.7. Ребойлерная печь деизогексанизатора Н-6.

Стабильный изомеризат из блока стабилизации после теплообменника поступает в деизогексанизатор. Для подвода дополнительного тепла, необходимого для ведения процесса ректификации изомеризата используется ребойлерная печь Н-6.

Основной поток кубового продукта нагревается в печи Н-6 и возвращается в деизогексанизатор в качестве «горячей струи».

инжекционными горелками парового распыливания, работающими на комбинированном топливе (топливный газ и жидкое топливо) и 6 пилотными горелками, работающими на топливном газе. Горелки расположены в поду печи. Жидкое топливо к горелкам печи Н-6 поступает из топливного кольца установки, избыток топлива возвращается в обратный коллектор.

Кубовый продукт поступает в печь четырьмя потоками, регулирование FIRCAL 35005A …FIRCAL 35008A с соответствующими клапанами. Имеется предупредительная сигнализация минимального расхода.

Существуют дублирующие приборы контроля расхода по потокам:

- 1-й поток – позиции FIAL 35005B,C,D;

- 2-й поток – позиции FIAL 35006B,C,D;

- 3-й поток – позиции FIAL 35007B,C,D;

- 4-й поток – позиции FIAL 35008B,C,D.

Сигнал от позиций FASLL 35005 … FASLL 35008 поступает в PLC, при снижении расхода по какому-либо потоку (2 датчика из 3-х) до 40 м3/ч срабатывает СПАЗ.

На входе в печь в каждом потоке контролируется давление, позиции PIR 35070, PIR 35071, PIR 35073, PIR 35074, соответственно, на выходе в объединенном потоке после печи – позиции PIRASL(LL) 35075 и PI 35076.

Температура нагретого кубового продукта на выходе каждого потока из печи Н-6 контролируется, позиции TIRASH(HH) 35020, TIRASH(HH) 35021, TIRASH(HH) 35022, TIRASH(HH) 35023, имеется предаварийная сигнализация.

При достижении предельно допустимого значения температуры по какому-либо из потоков срабатывает СПАЗ.

Температура общего потока контролируется позицией TIAH 35024 с предупредительной сигнализацией максимального значения.

На выходе дымовых газов из печи установлен шибер с электроприводом, позиция HV 55021 для дистанционного управления шибером и ручного регулирования разрежения.

В печи Н-6 контролируются приборами следующие параметры:

- наличие пламени у пилотных горелок, позиции ВАSLL 55043, ВАSLL 55044, ВАSLL 55045, ВАSLL 55046, ВАSLL 55047, ВАSLL 55048, наличие пламени у основных газовых горелок, позиции ВАSLL 55049, ВАSLL 55050, ВАSLL 55051, ВАSLL 55052, ВАSLL 55053, ВАSLL 55054 с подачей сигнала в СПАЗ при одновременном сигнале отсутствия пламени основного и пилотного газа у двух смежных горелок;

- температура дымовых газов на перевале, позиции TIRAH 55019, TIRASH(HH) 55018 с сигнализацией максимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

позицией AIRASL(LL) 55010 с сигнализацией минимального значения, подачей сигнала в СПАЗ;

- разрежение на перевале печи, позиции PIRAH 55085A, PIAH 55085B,C, PASHH 55085 с сигнализацией максимального значения и отключением по блокировке при срабатывании 2-х датчиков из 3-х;

позиция AIRAH 55009 с сигнализацией максимального значения;

- температура отходящих дымовых газов, позиция TIR 55017;

- давление отходящих дымовых газов до и после шибера, позиции PIR 55084, PIR 55083.

Расход топливного газа к печи Н-6 поддерживается прибором, позиция FIRС 55023. Коллектор пилотного газа оснащен сдвоенными отсекающими клапанами, позиции UV 55030, UV 55031, фильтром для улавливания механических частиц, прибором контроля перепада давления на фильтре, позиция PDI 55079. Давление пилотного газа в коллекторе поддерживается клапаном прямого действия «после себя», позиция PCV 55080.

Существуют дублирующие приборы контроля, позиции PIRAL 55081A, PIAL 55081B,C, с сигнализацией минимального давления. Сигнал от позиции PASLL 55081 поступает в PLC, при снижении давления (2 датчика из 3-х) до 0,08 кгс/см2 срабатывает СПАЗ.

1.2.Анализ современного оборудования для реализации систем противоаварийной защиты (ПАЗ).

1.2.1.Система Tricon.

предназначены для наиболее ответственных аварийных цепей управления и объектов, требующих высоконадежного безотказного управления.

Отказоустойчивость системы Tricon достигается с помощью архитектуры с тройным модульным резервированием (Triple-Modular Redundant, TMR).

управления и расширенную диагностику в одну систему управления. Эта система использует мажоритарную выборку "два-из-трех" для обеспечения очень надежной, безошибочной, бесперебойной работы технологического процесса.

Контроллер Tricon использует три идентичных канала. Каждый канал независимо выполняет программу управления, параллельно с другими двумя каналами. Специализированные механизмы аппаратной/программной мажоритарной выборки квалифицируют и проверяют все цифровые входные и выходные сигналы, поступающие от полевых устройств, в то время как аналоговые входные сигналы подвергаются процессу выбора среднего значения.

Рисунок 1.1 - Структурная схема работы Tricon.

Архитектура TRICON имеет тройное резервирование всех узлов за исключением модулей источников питания, которые имеют двойное резервирование), начиная от главного процессора до блоков ввода/вывода.

Так как каждый канал изолирован от других, никакой одиночный отказ точки в любом из каналов не может передаваться в другой канал. Если аппаратный отказ произойдет в одном канале, другой канал отвергает его. При этом неисправный модуль можно легко заменить, не отключая контроллер и не прерывая технологический процесс.

Система Tricon содержит три модуля главных процессоров (МР) для управления тремя отдельными каналами системы. Каждый главный процессор работает параллельно с двумя другими главными процессорами как член триады. Выделенный коммуникационный процессор ввода/вывода на каждом главном процессоре управляет обменом модуля собираются в таблицу в главном процессоре и хранятся в памяти для использования в аппаратно реализованном процессе мажоритарной выборки. Индивидуальная таблица входных данных каждого главного процессора передается соседнему главному процессору через шину TriBus. Во время этой передачи происходит аппаратная мажоритарная выборка. TriBus использует программируемое устройство с прямым доступом к памяти для синхронизации, передачи, выборки и сравнения данных трех главных процессоров. Если будет обнаружена несогласованность, преимущество имеет значение сигнала, одинаковое в двух из трех таблиц, а в третью таблицу вносится соответствующее исправление. Однократное несоответствие, вызванное вариациями тактирования выборки, можно определить сравнением различающихся данных. Каждый из трех главных процессоров хранит в локальной памяти данные о необходимых коррекциях.

Всякое несовпадение отмечается флагом и в конце каждого цикла используется программой встроенного анализатора ошибок для определения того, существует ли неисправность в конкретном модуле. После передачи по шине TriBus и выполнения корректировки входных значений в соответствии с мажоритарной выборкой входных данных, эти скорректированные значения используются главными процессорами в качестве входа для написанной пользователем программы управления. 32-битный главный микропроцессор выполняет написанную пользователем программу управления параллельно с соседними модулями главных процессоров.

Рисунок 1.2 – Архитектура главного процессора.

Написанная пользователем программа управления генерирует таблицу выходных значений, базирующуюся на таблице входных значений, в соответствии с определенными пользователем правилами, которые встроены в программу управления. Процессор ввода/вывода на каждом главном процессоре управляет пересылкой выходных данных в выходные модули через шину ввода/вывода. Используя таблицу выходных значений, процессор ввода/вывода создает меньшие таблицы, каждая из которых соответствует отдельному выходному модулю системы. Каждая маленькая таблица передается соответствующему каналу выходного модуля через шину ввода/вывода.

Например, главный процессор "A" передает соответствующую таблицу в канал "A" каждого выходного модуля через шину "A" ввода/вывода. Передача выходных данных имеет приоритет перед обычным опросом всех модулей ввода/вывода. Коммуникационный процессор ввода/вывода управляет обменом данными между главными процессорами и коммуникационными модулями, используя коммуникационную шину, которая поддерживает механизм широковещательной трансляции. Главные процессоры модели 3008 имеют Мбайт DRAM (динамическое ОЗУ), которое используется для программы управления, данных последовательности событий, данных ввода/вывода, буферов диагностики и связи. В случае отказа внешнего питания, целостность написанной пользователем программы и удерживаемых переменных сохраняется в течение шести месяцев. Модули главного процессора запитываются от сдвоенных блоков питания и шин питания на главном шасси.

Выход из строя одного модуля источника питания или одной шины питания не влияет на работоспособность системы.

Расширенная диагностика каждого канала, модуля и функциональной цепи немедленно обнаруживает эксплуатационные неисправности и сообщает о них с помощью индикаторов или аварийных сигналов.

На задней панели главного шасси имеется три системы утроенных шин:

TriBus, шина ввода/вывода и коммуникационная шина. Шина TriBus состоит из трех независимых последовательных каналов, работающих со скоростью 25Мбит/сек. TrBus синхронизует главные процессоры в начале цикла. Затем каждый главный процессор передает данные последующему и предыдущему процессорам. TriBus выполняет одну из следующих операции с данными:

- только пересылка данных – для данных ввода/вывода, диагностических и коммуникационных данных;

- сравнение данных и установка флагов при несоответствии выходных данных и данных предыдущего цикла опроса, хранящихся в памяти написанной пользователем программы управления.

Утроенная шина ввода/вывода осуществляет обмен данными между модулями ввода/вывода и главными процессорами со скоростью Кбит/секунду. Утроенная шина ввода/вывода проходит по нижней части задней панели.

Рисунок 1.3 – Задняя панель главного шасси.

Каждый канал шины ввода/вывода проходит между одним из трех главных процессоров и соответствующими каналами модуля ввода/вывода.

Перекинуть шину ввода/вывода с одного шасси на другое можно с помощью комплекта из трех кабелей шин ввода/вывода.

Коммуникационная шина (COMM), работающая со скоростью 2 Мбит в секунду, проходит между главными процессорами и коммуникационными модулями. Питание для шасси распределяется по двум независимым шинам питания в центре задней панели. Каждый модуль на шасси получает питание от обеих шин питания с помощью сдвоенных стабилизаторов питания. Имеется четыре комплекта стабилизаторов питания на каждом входном и выходном модуле: один комплект для каждого канала (А, B и C) и еще один комплект для светодиодных индикаторов состояния. Каждый модуль ввода/вывода передает сигналы от или к полевому устройству через соответствующую терминальную панель подключения полевых устройств. Две позиции на шасси объединены вместе в один логический слот. В первой позиции находится активный модуль ввода/вывода, во второй позиции находится модуль ввода/вывода горячего резервирования. Входные и выходные кабели подсоединяются к разъемам на верхней части задней панели. Каждый разъем соединяет оконечный модуль как с активным модулем В/В, так с модулем горячего резервирования. Поэтому как активный, так и модуль горячего резервирования получают одинаковую информацию от терминальной панели подключения полевых устройств.

Система Tricon поддерживает два основных типа цифровых входных модуля: модули с тройным резервированием (TMR) и одноканальные.

Каждый цифровой входной модуль имеет схемы для трех идентичных каналов (A, B и C). Несмотря на то, что все три канала расположены в одном модуле, они полностью изолированы друг от друга и функционируют процессором ввода/вывода, который обеспечивает связь с соответствующим главным процессором. Каждый из трех входных каналов асинхронно измеряет входные сигналы от каждой точки входного модуля подключения полевых устройств, определяет состояния входных сигналов и помещает их значения в таблицы входных значений A, B и C, соответственно. Регулярный опрос каждой коммуникационного микропроцессора ввода/вывода, расположенного в соответствующем главном процессоре.

На аналоговом входном модуле в каждом из трех каналов производится асинхронное измерение входных сигналов, и результаты заносятся в таблицу соответствующим образом. В режиме тройного модульного резервирования (TMR) программой управления используется то значение из трех, которое имеет промежуточную величину, в дуплексном режиме используется среднее, вычисляемое из двух значений. Каждый аналоговый входной модуль автоматически калибруется с помощью опорных напряжений, считываемых с мультиплексора. Эти напряжения задают коэффициенты усиления и смещения, которые требуются для настройки показаний аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Аналоговые входные модули и терминальные панели могут поддерживать входные сигналы различных типов, в вариантах с изолированным и неизолированным входами: 0–5 В пост. тока, от -5 до +5 В постоянного тока, 0–10 В пост. тока, 4–20 мА, термопары (типы K, J, T и E) и термометры сопротивлений (RTD).

Существует четыре основных типа цифровых выходных модулей:

удвоенные, контролирующие, напряжения постоянного тока (DC) и напряжения переменного тока (АС). Каждый цифровой выходной модуль содержит схемы для трех идентичных, изолированных каналов. Каждый канал включает в себя микропроцессор ввода/вывода, который получает свою таблицу выходных значений из коммуникационного микропроцессора ввода/ вывода в соответствующем главном процессоре. Все цифровые выходные модули, за запатентованную учетверенную выходную цепь, которая проводит мажоритарную выборку индивидуальных выходных сигналов непосредственно перед их поступлением в нагрузку. Эта схема вы- борки основана на параллельно – последовательных маршрутах, которые передают сигнал, если схемы управления переключателями для каналов A и B, или B и C, или A и C выдают командуна замыкание — другими словами, две из трех выходных схем выдают сигнал “ВКЛ”.

Аналоговый выходной модуль получает три таблицы выходных значений, по одной через каждый канал от соответствующего главного процессора. Каждый канал имеет собственный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Один из трех каналов выбирается для передачи аналогового выходного сигнала. Выходной сигнал непрерывно проверяется на правильность с помощью входных сигналов обратной связи во всех точках, которые считываются всеми тремя микропроцессорами. Если возникает неисправность в канале управления, то этот канал объявляется неисправным, и для управления полевым устройством выбирается новый канал. Функция управления присваивается поочередно всем каналам, и таким образом все три канала периодически проходят тестирование.

Для подключения полевых устройств к шасси контроллера Tricon можно использовать различные варианты, в том числе внешние терминальные панели (ЕТР) и разделанные кабели. Панель ЕТР представляет собой электрически пассивную печатную плату, к которой легко подключаются провода полевых устройств. Панель ЕТР передает входные сигналы от полевого устройства к входному модулю или передает сигналы, генерируемые выходным модулем, непосредственно через провода к полевым устройствам. Таким образом, предоставляется возможность вынимать или заменять входной или выходной модуль без нарушения электрических подсоединения полевых устройств.

Коммуникационный модуль Tricon (TCM) позволяет контроллеру Tricon осуществлять связь с устройствами Modbus (ведущими или ведомыми), с ПК TriStation, с сетевым принтером, другими контроллерами фирмы Triconex и другими внешними устройствами в сетях Ethernet. Каждый модуль TCM имеет четыре последовательных порта, два сетевых порта Ethernet и один отладочный порт (для использования фирмой Triconex). Один контроллер Tricon поддерживает до четырех модулей ТСМ, которые находятся в двух логических слотах. Такая компоновка обеспечивает 16 последовательных портов и сетевых портов Ethernet.

Модуль HIM (Hiway Interface Module) выступает в роли интерфейса между контроллером Tricon и распределенной системой управления TDC- фирмы Honeywell, используя шлюз магистрали данных (Hiway Gateway) и локальную сеть управления (LCN). Модуль HIM позволяет устройствам более высокого уровня, таким как компьютеры и рабочие станции оператора, осуществлять связь с контроллером Tricon.

Модуль АСМ (Advanced Communication Module) является интерфейсом между контроллером Tricon и распределенной системой управления (DCS) серии “Интеллектуальная автоматика” (I/A) фирмы Foxboro. Модуль AСM регистрируется в системе Foxboro как связанный с обеспечением безопасности узел в сети Nodebus I/A Series, позволяя контроллеру Tricon управлять критическими с точки зрения безопасности точками внутри среды I/A DCS.

Модуль АСМ передает все данные с псевдонимами контроллера Tricon и диагностическую информацию на рабочие станции оператора в формате дисплеев, которые являются привычными для операторов Foxboro.

На каждом шасси контроллера Tricon находится два модуля питания, подключенных по схеме двойного резервирования. Каждый модуль получает питание от задней панели и имеет отдельный стабилизатор питания для каждого канала. Каждый модуль питания в отдельности способен обеспечить питанием все модули, расположенные на данном шасси, и каждый модуль питания обеспечивает питанием отдельную шину на задней панели шасси.

Модуль питания имеет встроенную схему диагностики, которая отслеживает выбросы напряжения и выход из температурного режима. Замыкание в канале блокирует стабилизатор напряжения и не влияет на шину питания.

TriStation 1131 является инструментарием программиста, работающим в среде Windows NT и предназначенным для разработки, тестирования и документирования выполняемых в контроллере TRICON приложений по управлению технологическими процессами. Для программирования в системе TriStation 1131 применяются три языка, соответствующие стандарту IEC 1131-3:

- Функциональная блок-схема (Function Block Diagram, FBD);

- Лестничные диаграммы (Ladder Diagram, LD);

- Структурированный текст (Structured Text, ST);

С помощью TriStation 1131 возможно выполнить следующие задачи:

- Разработать программы и другие исполняемые элементы, например, функции, функциональные блоки и типы данных, используемыемые в любом из трех языковых редакторов;

совместимых со стандартом IEC (которые включают в себя функции управления технологическими процессами и функции для пламя-газовых применений), а также из библиотек пользователя;

- Графически сконфигурировать модули ввода/вывода и точки для каждого шасси в вашей системе TRICON;

- Применить защиту проектов и программ с помощью паролей в соответствии с именами пользователей и уровнями безопасности;

- Отладить логику вашей программы путем эмуляции ее выполнения;

- Распечатать логику вашей программы, конфигурацию аппаратуры, списки переменных и параметры работы Главного процессора;

- Загрузить в один контроллер TRICON до 250 экземпляров реализаций программы;

1.2.2. Система AG S5-115.

AG S5-115F – программируемый логический контроллер (ПЛК) предназначен для построения отказоустойчивых систем управления оборудованием, представляющим опасность для жизни человека. Высокая отказоустойчивость обеспечивается применением двухканальной конфигурации с полным резервированием. При выявлении отказа контроллер переводит все оборудование в безопасное состояние и прекращает дальнейшее выполнение программы. Все функции контроллера S5-115F полностью дублируются.

Модули ввода-вывода могут подключаться по одно- и двухканальным схемам.

Допускается использование комбинированных схем ввода-вывода.

Контроллер считается работоспособным в том случае, если оба субмодуля считывают одинаковые значения входных сигналов, имеют одинаковый набор данных и формируют одинаковые выходные сигналы. В противном случае формируется сигнал аварии, технологическое оборудование переводится в безопасное состояние и контроллер останавливается.

Рисунок 1.4 – Принципиальная схема.

Обмен данными между субмодулями производится через интерфейс центрального контроллера. Обмен производится с целью выполнения операций сравнения, синхронизации и перевода системы в пассивное состояние при обнаружении отказов. Оба субмодуля синхронно выполняют одну и ту же программу. В каждом цикле выполнения программы происходит сравнение входных и выходных сигналов субмодулей, а также состояний таймеров, счетчиков и т.д. Обнаружение расхождений сопровождается формированием сигнала ошибки.

Синхронизация работы двух субмодулей выполняется в начале и конце каждого цикла сканирования программы, а также в ходе выполнения цикла сканирования операционной системой. Кроме того, синхронизация производится в моменты доступа к данным, обработки аппаратных и временных прерываний. В программе пользователя моменты синхронизации могут быть определены с помощью стандартного функционального блока.

Тестированию подвергаются внутренняя шина S5, интерфейс центрального контроллера, процессоры, память, все дублированные входы и выходы.

Рисунок 1.5 - Блок-схема.

Управляющая программа запоминается в модуле памяти или во внутренней RAM. Для постоянного хранения программы вне AG ее необходимо записать на EPROM. В отличие от этого внутренняя память на RAM или модуль памяти на RAM имеют следующие свойства:

- содержимое памяти можно быстро изменить;

- можно запоминать и изменять данные пользователя;

- при пропадании напряжения сети и отсутствии батареи содержимое памяти теряется.

При работе в надежном режиме программа пользователя должна храниться в EPROM. AG S5-115F автоматически переходит в тестовый режим, если отсутствует модуль памяти или поставлен не тот модуль памяти.

Состояния сигналов модулей входов и выходов запоминаются в CPU в "отображении процессов". Отображения процессов - это резервированная область памяти RAM в CPU. Существуют отдельные отображения входов и выходов: отображения входов процессa (PAE) и отображения выходов процессa (PAA).

CPU имеет внутренние таймеры, счетчики и меркеры (ячейки памяти для запоминания состояния сигналов), к которым может обращаться управляющая программа. Имеется 2048 меркеров, 128 таймеров и счетчиков.

Блок управления вызывает в соответствии с управляющей программой команды из памяти программы и выполняет их. При этом обрабатывается информация из PAE с учетом внутренних таймеров и счетчиков, а также сигнальных состояний внутренних меркеров.

Периферийная шина - это электрический тракт всех сигналов, которыми обмениваются CPU с модулями центрального или расширительного блоков.

Параллельное соединение - это электрическая связь между обеими частями AG для синхронизации и обмена данными.

Система S5-115F состоит из следующих компонентов:

- центральные модули;

- модули входов/выходов;

- модули расширения;

- модули связи CP523.

Модули питания (PS) преобразуют внешнее напряжение питания во внутренние рабочие напряжения. S5-115F запитываются постоянным напряжением 24В. Сеть постоянного напряжения 24В должна иметь надежную гальваническую развязку от сети питания (например, от 220В). Питающие провода подводятся снизу через клеммы. Литиевая батарея используется для буферного питания RAM CPU при отключении питания. Об отключении батареи сигнализирует светодиод. Для смены батареи во время работы AG можно завести внешнее буферное напряжение.

Центральный модуль (CPU) исполняет программу. При помощи CPU 942F, аналоговых модулей и управляющих программ можно управлять процессами, требующими повышенной надежности. Период замыкания контура управления – от 100 ms. Можно реализовать до 8 контуров управления.

Операционная система контроллера S5-115F поддерживает цифровые модули, согласованные по уровню тока и напряжения с устройством и аналоговые модули ввода-вывода. Чем более мощными являются устройства управления с загружаемыми программами, тем больше требования к обработке аналоговых величин.

Если возможности расширения центрального модуля устройства недостаточны, их можно увеличить при помощи модуля расширения.

Центральные и расширительные модули соединяются при помощи специальных блоков, которые выбираются в зависимости от требуемой конфигурации модулей.

Связь организуется с помощью коммуникационного процессора СР 523.

Интерфейс может быть использован для связи с клавиатурой, принтером, другими контроллерами семейства SIMATIC S5, обмена данными между контроллерами S5115F, обмена данными с другими устройствами по интерфейсу 20-мА токовой петли (TTY).

Модернизированная локальная сеть SINEC L1 предназначена для организации интенсивного обмена данными между программируемыми логическими контроллерами S5-115F и S5-95F. Сеть позволяет объединять до 30 контроллеров.

Рисунок 1.6 – Локальная сеть SINEC L1.

С помощью коммуникационного процессора СР 541 контроллер S5-115F может быть включен в локальную сеть PROFIBUS. По этой сети может быть обеспечена связь со всеми программируемыми контроллерами SIMATIC. Сеть позволяет создавать обычные и защищенные одноканальные конфигурации, а также двухканальные защищенные конфигурации. Для оперативного контроля и мониторинга могут использоваться приборы и устройства, которые могут подключаться к контроллеру S5-115F через коммуникационный процессор СР 541. Непосредственное подключение к контроллеру текстовых дисплеев и панелей оператора невозможно.

1.3. Сравнительный анализ систем ПАЗ.

Представленные технические характеристики оборудования сертифицированного для выполнения функций противоаварийной автоматической защиты позволяют сделать выбор в пользу системы Tricon, данный программируемый логический контроллер обладает следующими функциями и возможностями по сравнению с AG S5-115F:

- имеет архитектуру с тройным модульным резервирование, в которой каждый из трёх идентичных системных каналов независимо выполняет программу управления, и специализированные аппаратные/программные механизмы выполняют ''Мажоритарную выборку'' для всех входов и выходов;

- позволяет проводить нормальное техническое обслуживание в процессе работы контроллера Tricon без вмешательства в управляемый процесс;

- допускает подключение полевых устройств и выполнение ремонта на уровне модулей, в то время как контроллер продолжает оставаться в рабочем режиме. Замена модулей ввода/вывода не связана с вмешательством в систему подключения полевых устройств;

- поддерживает до 118 модулей ввода/вывода (аналоговых и цифровых) и факультативные коммуникационные модули, которые обеспечивают интерфейс с ведущими и ведомыми устройствами ModBus, с распределёнными системами управления (DCS) фирм Foxboro и Honeywell, с другими контроллерами фирмы Triconex в одноранговых сетях и с приложениями на внешних хосткомпьютерах в сетях Ethernet;

- обеспечивает интеллектуальность входных и выходных модулей с целью уменьшения нагрузки на главные процессоры. Каждый модуль ввода/вывода имеет три микропроцессора. Микропроцессоры входных модулей производят фильтрацию и обеспечивают противодребезговую защиту входных сигналов, а также осуществляют диагностику аппаратных отказов модулей;

- поддерживает переход на модуль ввода/вывода ''горячего резервирования'' для критических применений, для которых может оказаться невозможным быстрое обслуживание.

Отказоустойчивость, наиболее важная характеристика контроллера Tricon, является способность обнаружения временных и постоянных ошибок и принятия соответствующих корректирующих действий в режиме реального времени. Отказоустойчивость увеличивает безопасность и повышает коэффициент готовности контроллера и управляемого им технологического процесса.

Расширенная диагностика каждого канала, модуля и функциональных цепей немедленно обнаруживает ошибки работы и оповещает о них с помощью индикаторов или аварийных сигналов. Система диагностики сохраняет также информацию об отказах в системных переменных. При обнаружении ошибок оператор может использовать диагностическую информацию для изменения действий по управлению или выполнения процедур обслуживания.

Основные недостатки:

- большая масса контроллера (до 72 кг. на одно шасси в максимальной комплектации, в среднем около 55-60 кг);

- система диагностики при правильном программировании работает исправно в режиме 3оо2, но при отказе одного из центральных процессоров и переходе в дублированный режим диагностика значительно хуже обычных дублированных контроллеров, применяемых в системах управления;

- при отказе одной точки модуля ввода/вывода диагностируется отказ всего модуля;

- при наличии в сети одновременно более 3х инженерных станций возникают конфликты.

1.4. Общие требования, предъявляемые к системам ПАЗ.

Система противоаварийной защиты должна обеспечивать:

- сбор аналоговой и дискретной информации от датчиков технологических параметров, и дискретных параметров состояния исполнительных механизмов, а также дискретных параметров довзрывоопасных концентраций (ДВК), предельно допустимых концентраций (ПДК), и состояния аварийной вентиляции;

- выделение достоверной входной информации;

- анализ и логическую обработку входной информации;

- автоматическую выдачу сигналов двухпозиционного управления на исполнительные механизмы;

- дистанционное управление исполнительными механизмами со станции технолога-оператора распределённой системы управления (РСУ) при условии санкционированного доступа, либо со специальной оперативной панели ПАЗ;

- передачу оперативной информации от системы ПАЗ в РСУ для сигнализации, регистрации и архивирования (отклонение параметров, срабатывание исполнительных механизмов ПАЗ, и т.п.);

- выделение первопричины останова технологического процесса;

- самодиагностику состояния технических средств системы ПАЗ.

1.5. Разработка технического задания.

Разрабатываемая система противоаварийной автоматической паровой технологической установки изомеризации ООО «ЛУКОЙЛ-ВНП». Система противоаварийной защиты используются на промышленных предприятиях с опасными производственными процессами. Главной задачей разрабатываемой системы ПАЗ является предотвращение возникновения аварийной ситуации, а также своевременное оповещение персонала об этом.

взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств”, а также специальных требованиях предъявляемых промышленной безопасностью предприятия.

Выбор архитектуры СПАЗ осуществляется исходя из требований по ремонту эксплуатации и обслуживанию в течение всего межремонтного периода. Разрабатываемая система противоаварийной паровой защиты печей должна обладать информационной, функциональной и временной избыточностью. Время срабатывания данной системы ПАЗ должно быть гарантированно меньше времени, необходимого для перехода параметра от предаварийного до критического значения. Разрабатываемая система должна обладать наличием систем оперативной и автономной диагностики, также она должна позволять выявлять первопричину останова технологического процесса.

Разраб.

Провер.

Н. Контр.

Утверд.

2.1. Полевое оборудование.

Для разработки системы ПАЗ составляются, так называемые «таблицы безопасности», которые позволяют учесть все блокировочные состояния объекта управления при наступлении критичных ситуаций во время реализации потенциально опасных процессов и предупредить на ранней стадии неконтролируемое системой развитие нештатной ситуации.

Так как регулируемые параметры на печах установки изомеризации имеют одинаковую систему контроля и регулирования технологическим процессом, то рассмотрим оборудование нижнего уровня на примере Таблица 2.1 – Блокировочные состояния.

Наименование Сигнализация, Блокировка, параметра, номер уровень параметра уровень параметра позиции средства измерения на кислорода в дымовых газах, % AIRASL (LL) Продолжение таблицы 2. Погасание отсутстви отсутствие Аварийная сигнализация пламени пилотной е пламени пламени При одновременном срабатывании двух смежных датчиков на пилотных и Погасание отсутстви отсутствие Аварийная сигнализация пламени основной е пламени пламени При одновременном срабатывании двух смежных датчиков на пилотных и Продолжение таблицы 2. Температура, °С - 185 Предаварийная сигнализация змеевиков печи,

ТIRASHH

15017, Продолжение таблицы 2. - дымовых газов на перевале печи ТIRASH(HH) топливного газа к При одновременном срабатывании двух из трех датчиков, закрываются кгс/см PASНН(LL) Продолжение таблицы 2. топливного газа к При одновременном срабатывании двух из трех датчиков, закрываются горелкам печи, - UV 50003, UV 55009 на топливном газе к основным горелкам;

разрежения на При одновременном срабатывании двух из трех датчиков прекращается перевале печи, мм подача топливного газа и жидкого топлива на печь Н-2, закрываются Давление жидкого 1,9 1,7 Предаварийная сигнализация (прямого), кгс/см2 Закрываются отсечные клапаны UV 55012, UV 55013, UV 55014 на жидком Окончание таблицы 2. Перепад давлений 0,8 1,8 0,5 Предаварийная сигнализация жидкого топлива, Закрываются отсечные клапаны UV 55012, UV 55013, UV 55014 на жидком PDIRASHL(LL) Содержание кислорода в дымовых газах на перевале печи позиция AIRASL(LL) 50001 с сигнализацией минимального значения и подачей сигнала в СПАЗ измеряется анализатором кислорода FGA 300, который имеет следующие технические характеристики:

- Чувствительный элемент – стабилизированный на основе оксида - Погрешность – логарифмический выход - ±1 % от показаний, а линейный выход - ±0,5 % от диапазона измерения;

- Воспроизводимость – логарифмический выход - ±0,2 % от от показаний, а линейный выход - ±0,5 % от диапазона измерения;

- Дрейф – менее 0,1 % от выходного сигнала датчика в месяц;

- Время отклика в стандартном варианте в пределах 20 секунд при % ступенчатом изменении. При использовании дополнительного воздушного эжектора время отклика может быть уменьшено;

- Точка росы для пробы: максимум 180°С;

- Температура окружающей среды: от -25° до 70°С.

Печь оснащена сигнализаторами погасания пламени СПП 1.01-04 на основной и пилотной горелках, позиции BASLL 55009, 55010, 55011, 55012, 55013, 55014, 55015, 55016. Сигнализаторы обладают следующими технические характеристиками:

- Режим работы – автономный (световая сигнализация) или в составе - Степень защиты датчика – IP 65;

- Время срабатывания – не более 9 с;

- Потребляемый от источника питания ток – 200 мА;

- Максимальный коммутируемый ток реле – 0,5 А (30 В макс.);

- Температура окружающей среды датчика – 40…+50 °С;

- Выходной сигнал: 4-20 мА.

змеевиков печи, позиция PIRASL(LL) 15043 измеряется датчиком Yokogawa EJX530A(B), который имеет следующие технические характеристики:

- Диапазон измерения – 0…2 MПа;

- Диапазон перенастройки шкалы – 0-0,04…0-2 MПа;

- Выходной сигнал – 4…20 мА с функцией цифровой связи по BRAIN или HART протоколу, Foundation Fieldbus;

- Время отклика – 90 мсек;

- Температура процесса – -40...120 °С;

- Температура окружающей среды – -30…80 °С;

- Питание 10,5...42 В постоянного тока;

- Материал, контактирующий со средой –мембрана – Hastelloy C-276, нержавеющая сталь 316L SST.

Температура кубового продукта на выходе из змеевиков печи, позиция ТIRASHH 15017, 15018 контролируется преобразователем температуры Rosemount 644, его технические характеристики:

- Погрешность преобразования: ± 0.15 °C - Разрешение: ± 0.1 °C - Диапазон температур: – 50…+450 °C или –196…+600 °C - Потребляемый ток: 11 мА - Потребляемая мощность: Макс. 70 мВт - Период измерения: 0,5 с.;

- Входы – выбираются пользователем, клеммы ПП рассчитаны на 42, В постоянного тока;

- Выход – двухпроводный 4–20 мА/HART, линейный по температуре или входному сигналу, или полностью цифровой выход через связь по протоколу Foundation filedbus (совместимый с ITK 4.5);

- Изоляция входа/выхода выдерживает до 500В переменного тока (среднеквадратичная величина) при частоте 50/60Гц (707В постоянного тока) - Локальный дисплей включает плавающую либо фиксированную десятичную точку. Данные вводятся в технических единицах (°F, °C, K), в процентах или в миллиамперах. Дисплей можно настроить на чередование между выбранными вариантами отображения.

Температура дымовых газов на перевале печи, позиция ТIRASH(HH) 55007 контролируется преобразователем температуры Rosemount 3144Р(N), его технические характеристики:

- Диапазон измерения – -200...1300°С;

- Выходной сигнал 4-20мА/HART или Fieldbus Foundation;

- Погрешность – ±0,96°С;

- Время преобразования – 0,5с;

- Напряжение питания – 12...42,4В;

- Степень защиты – IP68;

- Локальный дисплей включает плавающую либо фиксированную десятичную точку. Данные вводятся в технических единицах (°F,°C, K), в процентах или в миллиамперах. Дисплей можно настроить на чередование между выбранными вариантами отображения.

Давление топливного газа к основным и пилотным горелкам печи, позиции PASНН(LL) 50029 и PASLL 50008, измеряются датчиками давления Yokogawa EJX630A(A), который имеет следующие технические характеристики:

- Диапазон измерения – 0 …200кПа;

- Диапазон перенастройки шкалы – 0-2…0-200 кПа;

- Выходной сигнал – 4…20мА с функцией цифровой связи по BRAIN или HART протоколу, Foundation Fieldbus;

- Время отклика – 90 мсек;

- Температура процесса – -40...120°С;

- Температура окружающей среды – -30…80°С;

- Питание 10,5...42В постоянного тока;

- Материал, контактирующий со средой –мембрана – Hastelloy C-276, нержавеющая сталь 316L SST.

Отсутствие разрежения на перевале печи, позиция PASHH измеряется датчиком Yokogawa EJX430A(H), который имеет следующие технические характеристики:

- Диапазон измерения – -100 …500 кПа;

- Диапазон перенастройки шкалы – 0-2,5…0-500 кПа;

- Выходной сигнал – 4…20мА с функцией цифровой связи по BRAIN или HART протоколу, Foundation Fieldbus;

- Время отклика – 80 мсек;

- Температура процесса – -50...110 °С;

- Температура окружающей среды – -20…70°С;

- Питание 10,5...42В постоянного тока;

- Материал, контактирующий со средой – мембрана – Hastelloy C-271, нержавеющая сталь 312L SST.

Давление жидкого топлива, позиция PIRASL(LL) 55026 измеряется Yokogawa EJX630A(B), который имеет следующие технические характеристики:

- Диапазон измерения – 0… 2МПа;

- Диапазон перенастройки шкалы – 0-0,01…0-2МПа;

- Выходной сигнал – 4…20мА с функцией цифровой связи по BRAIN или HART протоколу, Foundation Fieldbus;

- Время отклика – 90 мсек;

- Температура процесса – -40...120°С;

- Температура окружающей среды – -30…80°С;

- Питание 10,5...42В постоянного тока;

- Материал, контактирующий со средой – мембрана - Hastelloy C-276, нержавеющая сталь 316L SST.

Перепад давлений пара на распыл жидкого топлив, позиция PDIRASHL(LL) 55027 измеряется датчиком перепада давления Yokogawa EJX630A(B), который имеет следующие технические характеристики:

- Диапазон измерения – -500… 500 кПа;

- Диапазон перенастройки шкалы – 0-10…0-500 кПа;

- Заполнитель – масло силиконовое с плотность. 0,94 г/см - Выходной сигнал – 4…20 мА с функцией цифровой связи по BRAIN или HART протоколу, Foundation Fieldbus;

- Время отклика – 90 мсек;

- Температура процесса – -30...180°С;

- Температура окружающей среды – -15…60°С;

- Питание 10,5...42 В постоянного тока;

- Материал, контактирующий со средой – мембрана – SUS 316L, титан Hastelloy T-211.

2.2. Оборудование среднего уровня.

Установка изомеризации является пожаро- и взрывоопасной, так как низкооктановых фракций нефти и нефтепродуктов и относится к категории А. Поэтому все измерительные приборы, предусмотренные проектом для контроля и регулирования технологическим процессом оборудованы барьерами.

Сигналы от датчиков (работающих в стандарте 4-20мА) давления, расхода, уровня, анализаторов поступают на входа барьеров Elcon HiD 2026.

независимый(изолированный от земли и других цепей) источник питания для 2-х проводных датчиков в опасной зоне, повторяет токовый сигнал от датчика на нагрузке в безопасной зоне. Обеспечивает двухстороннюю связь для интеллектуальных датчиков, которые используют модуляцию тока для передачи данных и модуляцию напряжения для приема данных. Выходы изолированы от входов и соединены с общим (минусовым) проводом источника питания.

Основные технические характеристики данного типа барьеров:

Потребляемый ток – 50мА при 24В и вых. сигнале 20мА (на канал);

Рассеиваемая мощность – 0,8Вт при 24В (на канал);

Диапазон входного сигнала – 4-20мА;

Напряжение, подаваемое на датчик и линию – 15,5В мин.;

Переменная составляющая – 10 мВ эфф.;

Нагрузка – 0 – 650Ом;

Постоянная времени 40мсек;

Точность калибровки – < ± 0,1% от полной шкалы;

Температурный дрейф – < ± 0.01% /оС;

Нелинейность – < ± 0.1% от полной шкалы;

Сигналы от датчиков температуры (термопар) поступают на входа барьеров Elcon HiD 2062.

Барьер типа Elcon HiD 2062 принимает входной сигнал от термопары или от низковольтного источника (мВ) из опасной зоны и преобразует их в изолированный аналоговый токовый сигнал в безопасной зоне. Тип входа, диапазон, и параметры, определяющие ошибки, задаются при помощи микропереключателей и подстроечных резисторов. Выходы изолированы от входа и соединены с общим (минусовым) проводом источника питания.

Основные технические характеристики данного типа барьеров:

Потребляемый ток – 30мА при 24В и вых. сигнале 20мА (на канал);

Рассеиваемая мощность – 0,6Вт при 24В (на канал);

Переменная составляющая – 10 мВ эфф.;

Диапазон входного сигнала – от- 10 до + 100мВ;

Пределы установки верхнего значения шкалы (амплитуды) – от 2, мин. до 100мВ макс.;

Нагрузка – 0 – 650Ом;