硫酸安全生产自动联锁主要有以下几点要求:对在生产运行中容易对人身造成危害的地方配有安全联锁系统, 如废热锅炉的汽包液位自动联锁系统等;对各关键设备的保护, 如废热锅炉、电除尘器、SO2风机等设备;为了保证整个硫酸装置安全运行, 可设有全厂安全联锁系统, 一旦某一关键生产设备发生故障, 便会导致联锁动作, 使生产装置有序地停车。
1 自动联锁系统
自动联锁系统运行可分为系统触发、系统逻辑判断、系统动作三大部分。系统触发信号可来自联锁的故障检出元件或紧急停车按钮。故障检出元件直接安装在被监视的设备上。如锅炉汽包的液位开关, 一旦汽包液位超出设定值, 液位开关动作, 给出联锁系统的触发信号;紧急停车按钮则安装在相应的操作台或盘上, 可由操作人员用按钮给出联锁触发信号;系统逻辑判断系统可以是电子元件构成的逻辑电路、微处理机或程序控制器 (PLC) 等各种控制设备。
系统动作是自动联锁被触发后, 经逻辑运算, 给出一个信号或一组信号, 使控制设备作出相应的动作, 如阀门关闭或电机停转等。
自动联锁的设置, 如信号报警, 联锁点的设置, 动作整定值及可调范围, 各设备之间动作的相互关系必须符合工艺条件与要求。
合理的联锁系统可提高生产自动化水平, 能保证生产安全运行。但过多的联锁点会导致联锁动作频繁, 易发生过多的不必要停车。
自动联锁可选用程序控制器, 也可在集散控制系统中实现。对于少量简单的自动联锁系统则可采用继电器或电子元件来组成。
1.1 故障检出元件的类别
故障检出元件大体可分为三类:与工艺设备直接连接的专用故障检出元件;用模拟信号的报警开关;附属在仪表中的辅助报警开关。
1.1.1 直接连接用的专用检出开关
这类开关直接安装在工艺设备或管道上, 例如温度、压力、流量、液位开关, 这类开关通过其变量感受元件带动微动开关。有一个刻度标志和指针, 供开关动作设定用。这类检出开关可靠性高, 可用在重要的联锁系统上。
1.1.2 用模拟信号的报警开关
这类开关用模拟信号作为其输出信号, 在其输入信号范围内可以任意选定开关动作设定值。其信号源来自对应的变送器, 若变送器发生故障, 则报警开关也失去了作用, 可靠性较差。
1.1.3 附属的辅助报警开关
这类开关附属于指示仪、记录仪和变送器内的报警开关。其报警设定值是可以调整的。系统简单, 投资省, 但可靠性差。
1.2故障检出元件的接点闭合形式
故障检出元件的接点闭合形式可分为“常闭”或“常开”两种。即在工艺运行正常时, 检出元件的接点闭合, 称之为“常闭”, 反之则为“常开”。
若联锁系统的检出元件采用常闭方式, 那么联锁系统设备的自身故障也会触发联锁系统的动作。系统可靠性要比采用常开方式要高。但也增加了因自动联锁设备的自身故障引起的联锁动作, 导致生产停顿的可能性。
选择联锁接点“常闭”或“常开”的方式取决于工艺生产特点、对联锁系统可靠性的要求和自控设备的性能。
2 单体设备自动联锁系统
化工生产设备中有许多设备随机配有相应的控制系统。在这类控制系统中自动联锁又占有了很大的比重。如:废热锅炉、沸腾炉炉底风机、电除尘器、SO2风机、酸冷却器等。这类设备控制系统是由制造厂根据设备运行特点及用户的要求设置相应的联锁系统。如SO2风机自动联锁系统包括有轴承温度高、润滑油温度高、轴位移、轴振动等等多项控制系统。
单体设备自动联锁系统也可接受外来的控制信号, 或给出一个状态运行信号, 或报警和联锁信号。因此, 对单体设备自动联锁系统也必须考虑硫酸生产运行特点提出相应的要求。
3 生产装置联锁系统
硫酸生产装置联锁系统是指一旦该联锁系统触发, 系统会有相应的动作, 实现整个生产有序的停车, 保障生产运行安全。
这种联锁系统是根据硫酸生产的特点, 即“焙烧、收尘、净化、干吸、转化五个工序是一个不可分割的整体, 如果其中一个工序出了故障, 不能继续运行, 那么其他几个工序也必须停止运行”来设定联锁装置的。
3.1 联锁系统的触发信号
联锁系统触发信号是根据工艺生产要求慎重选择的。首先, 选择危及人身安全的生产运行状态信号, 如锅炉液位等, 其次, 选择危及生产设备的运行状态信号。这些信号主要有以下几种情况:
3.1.1 操作人员启动生产装置紧急停车按钮, 这按钮设在控制室操作台 (盘) 上。供操作人员在生产出现危急的情况时使用。
3.1.2 关键单体设备发生故障, 该设备自身的联锁动作时, 同时也给出一个系统触发信号。常被选为关键的设备有:废热锅炉循环泵、电除尘器、电除雾器、SO2风机、稀酸循环泵、浓硫酸循环泵、酸冷却器等设备。
3.1.3某故障测点动作, 触发联锁系统动作。如废热锅炉汽包液位超出设定范围, 液位开关动作, 给出一个信号使联锁系统动作。常被选为联锁系统的故障测点有:
(1) 废热锅炉汽包液位低;
(2) 除氧器液位低;3
(3) 废热锅炉循环水流量低;
(4) 洗涤塔温度高;
(5) 洗涤塔循环酸压低;
(6) 电除雾器出口负压高;
(7) 干燥塔或吸收塔循环酸流量低;
(8) SO2风机入口负压高或出口压力高。
3.2联锁系统动作
联锁系统动作是将生产从紧急状态, 通过有序的停车切换到安全状态。硫酸生产联锁系统涉及焙烧、收尘、净化、转化、干吸五个主要工序。由于停车起因不同, 停车方式与过程也有不同。联锁动作主要包括以下对象:
3.2.1停沸腾炉焙烧加料系统, 停炉底鼓风机, 停排渣系统;
3.2.2 停电除尘器、废热锅炉;
3.2.3停稀酸循环泵、电除雾器;
3.2.4停浓酸循环泵、酸冷却器、SO2风机。
随着数控技术、电子信息技术以及计算机制造工业的迅速发展, 自动联锁系统将更加可靠、安全, 成本更低。自动联锁主要采用程序控制器 (PLC) 和集散控制系统 (DCS) 来实现, 在我国化工企业中, 主要选用程序控制器, 其功能也在不断增大, 主要表现在:1) 控制规模不断扩大;2) 指令不断增多;3) 中央处理器位数不断增多;4) 处理速度不断提高;5) 编程容量不断增大;6) 编程语言多样化;7) 增加通讯与联网功能;8) 智能化程度更高。而国内建成的大型硫酸装置已采用集散控制系统, 实现了硫酸生产全过程的制动控制。集散控制系统在大、中型化工厂逐步取代常规仪表已是必然的趋势, 其具有以下主要优点:1) 系统人-机联系好;2) 系统扩展灵活;3) 系统安全可靠性高;4) 系统综合管理能力强;5) 系统安装调试简单;6) 性价比好。
4 结语
综观硫酸工业和自动化技术的发展趋势, 硫酸生产装置为了提高其生产效率, 在不断地对其生产流程进行改造的同时, 也必将越来越多地采用自动化控制技术。自动控制设备也必将在硫酸生产中起到更大的作用。
摘要：自动联锁系统是化工生产中保证生产正常、保证操作人员人身安全的一个重要手段。化工生产过程一般存在三种工况:正常生产、开停车、紧急状况。生产中出现紧急情况, 要操作员及时作出正确判断和采取相应的措施, 而且不得有任何失误, 这是十分困难的。而现代大型硫酸装置操作控制都是远距离的, 有了自动联锁系统则可按照事先设定的要求, 由控制设备自动完成从生产紧急状态过度到安全状态, 从而达到保护人身和设备安全的目的。
关键词：硫酸生产,自动联锁
参考文献
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