淺析化工裝置中儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用

陳超 趙小春

摘 要：儀表聯(lián)鎖是現(xiàn)在化工生產(chǎn)中比較常用的一種控制措施，可以對控制系統(tǒng)中檢測結(jié)果進(jìn)行停機(jī)控制?；ぱb置中儀表聯(lián)鎖主要是通過安全儀表系統(tǒng)來實現(xiàn)控制功能，對化工生產(chǎn)過程中存在的異常情況進(jìn)行監(jiān)測，為避免發(fā)生安全事故，一旦出現(xiàn)生產(chǎn)故障則通過控制系統(tǒng)直接進(jìn)行停機(jī)控制，保證了生產(chǎn)流程的規(guī)范性，有效控制事故影響范圍，提高了化工生產(chǎn)安全性。文章分析了化工裝置中儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，并針對存在的問題提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn)；儀表聯(lián)鎖；化工裝置

中圖分類號：TP214 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）03-0050-02

在化工行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備不斷更新發(fā)展的背景下，自控管理技術(shù)在應(yīng)用上更為廣泛，基于化工生產(chǎn)危險性特征，對于化工裝置的生產(chǎn)安全性要求也越來越高，儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)在化工裝置中的應(yīng)用需要做更進(jìn)一步的研究。對于化工裝置中儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用，需要從工藝操作、生產(chǎn)要求以及裝置開工等方面進(jìn)行研究，完成對生產(chǎn)過程中各設(shè)備運(yùn)行安全的監(jiān)測與控制，減少事故的發(fā)生，并通過有效控制事故影響范圍來提高生產(chǎn)效率。

1 化工生產(chǎn)中儀表聯(lián)鎖的應(yīng)用分析

化工生產(chǎn)具有一定特殊性，對生產(chǎn)安全管理的要求更高，為保證化工裝置運(yùn)行安全，選擇用儀表聯(lián)鎖的方式進(jìn)行檢測管理，可以及時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中存在的故障，并采取措施進(jìn)行處理，減少故障造成的影響。儀表聯(lián)鎖裝置是通過機(jī)械、電氣、電子、液壓以及氣動等組合方式，實現(xiàn)整個生產(chǎn)工藝機(jī)械部分操控的相互聯(lián)鎖，即利用操控機(jī)構(gòu)完成機(jī)械裝置電源以及閥門的控制，這樣就可以在故障發(fā)生前對其進(jìn)行制約管理，同時保證多個系統(tǒng)的運(yùn)行安全性。通過儀表聯(lián)鎖的應(yīng)用，可以接通兩個以上相互干擾的系統(tǒng)運(yùn)行模式，有效避免了化工裝置在生產(chǎn)流程中出現(xiàn)的失誤，保證上一個流程在完全完成的情況下才可以進(jìn)入到下一個流程。實際上就是利用控制儀表來避免出現(xiàn)錯誤操作，并實現(xiàn)溫度、工藝參數(shù)、電壓以及流速等內(nèi)容的安全聯(lián)鎖，可以及時安全停車，對提高石油化工工藝安全性具有重要意義。

2 儀表聯(lián)鎖運(yùn)行原理分析

儀表聯(lián)鎖只有在化工裝置運(yùn)行到特定情況下才會觸發(fā)保護(hù)動作，即設(shè)備危險部位停止運(yùn)行時安全裝置才會進(jìn)行保護(hù)。對于部分生產(chǎn)規(guī)模比較小的化工企業(yè)，其生產(chǎn)工藝與化工裝置運(yùn)行存在的危險性比較小，選擇應(yīng)用普通的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)既可以滿足生產(chǎn)要求。而對于部分生產(chǎn)規(guī)模較大的化工裝置，應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的DCS裝置，對運(yùn)行裝置進(jìn)行安全聯(lián)鎖與緊急制動管理，通過系統(tǒng)管理更安全快速的在危險中停車。按照安全設(shè)計規(guī)范，在進(jìn)行儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)將安全系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)區(qū)分開進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計，隨著各類新型技術(shù)與設(shè)備在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，專用的制動與儀表安全系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)DCS系統(tǒng)的獨(dú)立性，在化工裝置安全運(yùn)行時，機(jī)械制動與安全儀表控制系統(tǒng)處于靜態(tài)狀態(tài)，并且不需要人為干預(yù)，成為脫離于DCS系統(tǒng)的獨(dú)立安全保護(hù)系統(tǒng)。相對獨(dú)立安全系統(tǒng)，即可以長期處于在線狀態(tài)，一旦化工裝置出現(xiàn)異常即可及時向控制系統(tǒng)發(fā)出保護(hù)信號，這樣在系統(tǒng)控制范圍內(nèi)就可以采取相應(yīng)的動作，保證裝置在故障中停車。

3 化工裝置儀表聯(lián)鎖設(shè)計措施

3.1 儀表選型與檢測

在對化工裝置儀表聯(lián)鎖進(jìn)行設(shè)計時，需要針對實際生產(chǎn)條件，就聯(lián)鎖條件進(jìn)行檢測分析，并選擇合適的儀表，是保證儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計可靠性的重要條件。如果沒有提前就化工裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，很有可能會導(dǎo)致裝置在運(yùn)行后因為微小的問題而發(fā)生安全事故。并且要結(jié)合不同化工裝置特點(diǎn)，來合理確定儀表類型，避免選擇不當(dāng)，增加危險源。另外，對于聯(lián)鎖切斷閥的選擇還應(yīng)做好對閥門泄漏量的研究管理，避免因為生產(chǎn)工藝造成的泄露而發(fā)生爆炸。例如，少量雙氧水遇到部分介質(zhì)會發(fā)生劇烈反應(yīng)，在生產(chǎn)時必須要保證選擇的閥門泄漏量滿足規(guī)范要求，應(yīng)選擇用緊密級雙偏心或者三偏心切斷閥。

3.2 聯(lián)鎖儀表安裝工藝

聯(lián)鎖儀表安裝效果也在很大程度上影響了后期系統(tǒng)管理的安全性與有效性，例如，塔釜壓力3取2高高聯(lián)鎖，在進(jìn)行設(shè)計時必須要保證3個測量點(diǎn)壓力值相似，同時又可以正常反應(yīng)出整個塔釜的壓力值，這樣就對測量點(diǎn)的位置有著嚴(yán)格的要求，必須要處于相同水平線并且相對穩(wěn)定的地方。同時還應(yīng)做好導(dǎo)壓管配管的控制，氣相介質(zhì)導(dǎo)壓管由取壓點(diǎn)垂直向上接變送器不可有液袋以及U型彎，避免存在靜液柱差影響導(dǎo)壓。在化工裝置儀表聯(lián)鎖安裝完成后，為了保證其及時性與有效性，必須要保證其安裝監(jiān)測參數(shù)最為靈敏以及能夠直接反映該裝置運(yùn)行狀態(tài)的區(qū)域。

3.3 執(zhí)行元件可靠性

在對化工裝置儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，需要保證聯(lián)鎖儀表執(zhí)行元件的可靠性，這樣在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時就可以選擇用雙電磁閥串聯(lián)的方式，采用電磁閥串聯(lián)控制切斷閥的開關(guān)。選擇此種設(shè)計方式，只有當(dāng)兩個電磁閥都失電的情況時，切斷閥才會失氣關(guān)閉，可以避免某一個電磁閥失效而引發(fā)聯(lián)鎖誤動作。如圖1所示，當(dāng)其中一個電磁閥失電后，切斷閥就可以失氣關(guān)閉，避免因為電磁閥失效而導(dǎo)致聯(lián)鎖條件發(fā)生時不能對制定裝置進(jìn)行安全保護(hù)，提高了儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

3.4 聯(lián)鎖安全性

正常工況現(xiàn)場電磁閥帶電，聯(lián)鎖失電，被稱為失電聯(lián)鎖，也被稱為故障安全型。在實際情況中，聯(lián)鎖并非一定是失電聯(lián)鎖，也存在著電聯(lián)鎖的狀況，具體的判斷需要根據(jù)工藝狀況來判定。其中如果要考慮工藝設(shè)備安全的要求，必須失電才能聯(lián)鎖，這樣的聯(lián)鎖為非故障安全性，此時要綜合考慮非故障安全型可能造成的后果是否比不滿足工藝條件的嚴(yán)重。儀表聯(lián)鎖是為了工藝裝置服務(wù)，首先要最大限度地滿足工藝裝置的安全，當(dāng)然，如果不是為了滿足工藝要求，就可以采用得電聯(lián)鎖。在實際具體的應(yīng)用中，如某裝置工藝要求切斷閥正常處于關(guān)閉狀態(tài)，聯(lián)鎖打開切斷閥，儀表風(fēng)故障時，切斷閥必須處于全開位置才能保證設(shè)備的安全，在此聯(lián)鎖回路設(shè)計中必須滿足故障安全性原則，滿足工藝安全無干擾的運(yùn)行。

3.5 分布式控制

DCS系統(tǒng)是利用工業(yè)計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行全面控制，即為分散性控制系統(tǒng)。其是建立在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)基礎(chǔ)上的，針對分布于現(xiàn)場的各個控制點(diǎn)、采集點(diǎn)與控制點(diǎn)聯(lián)系起來，并且把數(shù)據(jù)交由系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一，一旦出現(xiàn)故障就會做出相應(yīng)的處理動作，這類系統(tǒng)控制被稱為分布式控制。另外，還可以選擇用現(xiàn)場總線模式進(jìn)行設(shè)計，即利用現(xiàn)場總線技術(shù)，建立完善開放型的自動化控制系統(tǒng)，對生產(chǎn)流程中各工控領(lǐng)域進(jìn)行管理，是一種相對新型的管理模式。其中，安全型總線管理模式，應(yīng)用到化工裝置檢測與控制中，可以更好的提高其運(yùn)行安全性，減少系統(tǒng)故障的發(fā)生幾率。

4 結(jié) 語

隨著化工行業(yè)的快速發(fā)展，更多新型的技術(shù)與設(shè)備被應(yīng)用到生產(chǎn)中，雖然生產(chǎn)效率得到了一定的提高，但是所面臨的安全問題并沒有得到完全的解決。儀表聯(lián)鎖是提高化工裝置生產(chǎn)流程管理控制的重要措施之一，其設(shè)計效果如何，在很大程度上決定了化工裝置故障發(fā)生后處理的及時性與影響效果。通過良好的設(shè)計，提高儀表聯(lián)鎖對整個生產(chǎn)流程中化工裝置的管理，對降低安全事故帶來的影響，提高生產(chǎn)效率具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡偉.儀表聯(lián)鎖在化工裝置中的應(yīng)用研究[J].黑龍江科學(xué)，2014，（5）.