一種化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了、一種化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其包括安全PLC控制器、隔離電路、執(zhí)行器、壓力傳感器和指示與操作面板。該壓力保護(hù)系統(tǒng)可以提高關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)超壓時(shí)的自動(dòng)保護(hù)能力；具有可靠性高，誤動(dòng)作少的優(yōu)點(diǎn)；投資較少；降低工人的工作量。
【專利說明】一種化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)
【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關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(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。一些化工裝置的設(shè)備可能存在如下危險(xiǎn)因素:1、溫度、壓力較高；2、設(shè)備壓力受來料流量影響大，若出現(xiàn)來料串氣、調(diào)節(jié)閥故障或誤操作，易造成設(shè)備超壓；3、含有大量易燃易爆物料，若設(shè)備損壞導(dǎo)致物料泄漏，可能引起重大的火災(zāi)爆炸事故。
[0003]針對(duì)此類裝置的危險(xiǎn)因素，目前主要通過安裝安全閥或爆破片，在壓力高于某一限值時(shí)泄放物料，以防止設(shè)備超壓損壞，但是泄放物料的收集是個(gè)難點(diǎn)。鑒于目前化工裝置設(shè)備大型化的趨勢(shì)，內(nèi)存物料多，循環(huán)流量大的特點(diǎn)，火炬系統(tǒng)需要處理能力非常大，投資額較大。為了防止關(guān)鍵設(shè)備的損壞，保護(hù)人員的安全，需要有防止設(shè)備超壓的安全控制措施。
[0004]裝置常用的安全控制措施有“安全儀表系統(tǒng)”(SIS)，此外使用的名稱還有“緊急停車系統(tǒng)” (ESD)。美國標(biāo)準(zhǔn)IEC-61508、IEC-61511及ISA-84.01-2004等，國標(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。
[0005]高完整性壓力保護(hù)系統(tǒng)(HIPPS,HighIntegrity Pressure Protection System)是安全儀表系統(tǒng)的一種，此前多用于長輸管道與油田，如鄭曉彩介紹了高完整性壓力保護(hù)系統(tǒng)在NB35-2項(xiàng)目中的應(yīng)用，俞曼麗介紹了高完整性壓力保護(hù)系統(tǒng)在水下生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，但高完整性壓力保護(hù)系統(tǒng)尚很少應(yīng)用于化工裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備超壓可能帶來的設(shè)備損壞、人身傷害等危險(xiǎn)，防止由于采用安全閥或爆破片等泄放裝置所帶來的物料異常釋放次生危害，減低火炬系統(tǒng)的投資，本發(fā)明采用高完整性壓力保護(hù)系統(tǒng)對(duì)化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障、儀表失效、誤操作導(dǎo)致設(shè)備超壓時(shí)，可以快速動(dòng)作，保護(hù)設(shè)備及人員的安全。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其包括安全PLC控制器、隔離電路、執(zhí)行器、壓力傳感器和指示與操作面板；
[0008]所述安全PLC控制器用于接收壓力傳感器的壓力信號(hào)，進(jìn)行決策判斷，控制執(zhí)行器的開關(guān)，完成壓力保護(hù)功能，采用SIL等級(jí)較高的安全PLC防止誤操作以及控制失效；
[0009]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；
[0010]所述執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)快速有效的切斷物料。[0011]其中，所述安全PLC控制器包括雙冗佘的電源、三冗佘的CPU、雙冗佘的I/O卡件和雙冗佘通信元件。
[0012]其中，所述隔離電路包括與Al相接的隔離式安全柵和與D0/DI相接的繼電器。
[0013]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。
[0014]其中，所述壓力傳感器安裝在化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的不同部位上，安裝個(gè)數(shù)為2個(gè)或3個(gè)。
[0015]其中，所述指示與操作面板包括設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵。
[0016]本發(fā)明提供了一種化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其包括安全PLC控制器、隔離電路、執(zhí)行器、壓力傳感器和指示與操作面板；
[0017]所述安全PLC控制器包括雙冗佘的電源、三冗佘的CPU、雙冗佘的I/O卡件和雙冗佘通信元件；
[0018]所述隔離電路包括與Al相接的隔離式安全柵和與D0/DI相接的繼電器；
[0019]所述執(zhí)行器為快速切斷閥或帶切斷功能的調(diào)節(jié)閥；
[0020]所述壓力傳感器安裝在化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的不同部位上；
[0021]所述指示與操作面板包括設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023]本發(fā)明提供的化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)可以提高設(shè)備出現(xiàn)超壓時(shí)的自動(dòng)保護(hù)能力；具有可靠性高，誤動(dòng)作少的優(yōu)點(diǎn)；投資較少；降低工人的工作量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1a-1d為高完整性壓力保護(hù)系統(tǒng)的示意圖，包括a、b、C、d四種控制方案；
[0025]圖2為本發(fā)明提供的化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]一種化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其包括安全PLC控制器、隔離電路、執(zhí)行器、壓力傳感器和指示與操作面板。
[0027]所述安全PLC控制器用于接收壓力傳感器的壓力信號(hào)，進(jìn)行決策判斷，控制執(zhí)行器的開關(guān)，完成壓力保護(hù)功能，采用SIL等級(jí)較高的安全PLC防止誤操作以及控制失效。
[0028]所述安全PLC控制器包括雙冗佘的電源、三冗佘的CPU、雙冗佘的I/O卡件和雙冗佘通信元件。
[0029]進(jìn)一步，所述安全PLC控制器僅由上述部件構(gòu)成。
[0030]所述壓力傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，經(jīng)隔離電路輸入到控制器，控制命令通過隔離電路輸出到執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)超壓下的安全保護(hù)。
[0031]所述安全PLC控制器采用電網(wǎng)通過UPS對(duì)安全PLC控制器供電。
[0032]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。
[0033]本質(zhì)安全電路:在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，正常工作或在規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性混合物的電路。
[0034]所述隔離電路包括與Al相接的隔離式安全柵和與D0/DI相接的繼電器。
[0035]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。[0036]所述執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)快速有效的切斷物料。
[0037]所述執(zhí)行器為快速切斷閥或帶切斷功能的調(diào)節(jié)閥，一般采用氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，帶電磁閥、閥位訊回器、儲(chǔ)氣罐等，所述執(zhí)行器安裝在化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的進(jìn)料管道上，優(yōu)選所述執(zhí)行器的安裝個(gè)數(shù)為2個(gè)或3個(gè)。
[0038]優(yōu)選，所述壓力傳感器為智能壓力變送器，其采用二線制4?20mA (疊加HART信號(hào))輸出。安裝在化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的不同部位上，安裝個(gè)數(shù)優(yōu)選為2個(gè)或3個(gè)。
[0039]所述指示與操作面板包括設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵。
[0040]所述化工裝置為過氧化異丙苯生產(chǎn)裝置、環(huán)己酮生產(chǎn)裝置或雙氧水生產(chǎn)裝置，所述關(guān)鍵設(shè)備為以上生產(chǎn)裝置中，內(nèi)涉易燃、易爆或有毒物料，內(nèi)存物料較多，超壓后果較為嚴(yán)重的關(guān)鍵設(shè)備，如過氧化異丙苯生產(chǎn)裝置中的氧化塔、縮合釜，環(huán)己酮生產(chǎn)裝置的分解釜，雙氧水生產(chǎn)裝置中的氫化塔。
[0041]以下采用實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0042]如圖2所示，壓力保護(hù)系統(tǒng)，其包括安全PLC控制器、隔離電路、執(zhí)行器、壓力傳感器和指示與操作面板；所述安全PLC控制器包括雙冗佘的電源、三冗佘的CPU、雙冗佘的I/O卡件和雙冗佘通信元件；所述隔離電路包括與Al相接的隔離式安全柵和與D0/DI相接的繼電器；所述執(zhí)行器為快速切斷閥或帶切斷功能的調(diào)節(jié)閥；所述壓力傳感器安裝在化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的不同部位上；所述指示與操作面板包括設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵，壓力傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，經(jīng)隔離電路輸入到控制器，控制命令通過隔離電路輸出到執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)超壓下的安全保護(hù)。
[0043]圖1a-1d為該壓力保護(hù)系統(tǒng)控制方案的示意圖，包括a、b、C、d四種控制方案，a方案:壓力傳感器采用三取二方式(A&B|A&C|B&C)防止儀表失靈，執(zhí)行器采用三取三方式(AIB I C)執(zhí)行同一信號(hào)防止執(zhí)行器不動(dòng)作；
[0044]b方案:壓力傳感器采用二取二方式(A|B)防止儀表失靈，執(zhí)行器采用三取三方式(AIB I C)執(zhí)行同一信號(hào)防止執(zhí)行器不動(dòng)作；
[0045]c方案:壓力傳感器采用三取二方式(A&B|A&C|B&C)防止儀表失靈，執(zhí)行器采用二取二方式(AlB)執(zhí)行同一信號(hào)防止執(zhí)行器不動(dòng)作；
[0046]d方案:壓力傳感器采用二取二方式(A|B)防止儀表失靈，執(zhí)行器采用二取二方式(A| B)執(zhí)行同一信號(hào)防止執(zhí)行器不動(dòng)作。
[0047]所有上述的首要實(shí)施這一知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并沒有設(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。
[0048]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】
1.一種化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其包括安全PLC控制器、隔離電路、執(zhí)行器、壓力傳感器和指示與操作面板； 所述安全PLC控制器實(shí)現(xiàn)控制策略的抉擇，采用SIL等級(jí)較高的安全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； 所述執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)快速有效的切斷物料。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述安全PLC控制器包括雙冗佘的電源、三冗佘的CPU、雙冗佘的I/O卡件和雙冗佘通信元件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述隔離電路包括與Al相接的隔離式安全柵和與DO/DI相接的繼電器。
4.如權(quán)利要求1至4所述的壓力保護(hù)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。
5.如權(quán)利要求1至5所述的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力傳感器安裝在化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的不同部位上，安裝個(gè)數(shù)為2個(gè)或3個(gè)。
6.如權(quán)利要求1至6所述的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述指示與操作面板包括設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵。
7.—種化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的壓力保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:包括安全PLC控制器、隔離電路、執(zhí)行器、壓力傳感器和指示與操作面板； 所述安全PLC控制器包括雙冗佘的電源、三冗佘的CPU、雙冗佘的I/O卡件和雙冗佘通信元件； 所述隔離電路包括與Al相接的隔離式安全柵和與DO/DI相接的繼電器； 所述執(zhí)行器為快速切斷閥或帶切斷功能的調(diào)節(jié)閥； 所述壓力傳感器安裝在化工裝置的關(guān)鍵設(shè)備的不同部位上； 所述指示與操作面板包括設(shè)備狀態(tài)指示燈、分層次停車按鍵和復(fù)位按鍵。
【文檔編號(hào)】G05B19/05GK103995494SQ201410219527
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】高新江, 孫峰, 石寧, 李傳坤 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院