??????? 2、人工手動控制的危險有害因素
??????? 據初步調查,我省中小型化工企業的生產裝置,一般以人工手動控制為主要操作手段。從化工生產的特點分析,人工手動控制的危險有害因素有:
??????? (1)、現場人工操作用人多,一旦發生事故件直接造成人員傷亡。
??????? (2)、人的不安全行為是事故發生的重要原因。在溫度、壓力、液位、進料量的控制中,閥門開關錯誤或指揮錯誤將會導致事故的發生。
??????? (3)、人工手動控制中很難嚴格控制工藝參數,稍有不慎即會出現投料比控制不當和超溫、超壓等異常現象,引發溢料、火災甚至爆炸事故。
??????? (4)、作業環境對人體健康的影響不容忽視,很容易造成職業危害。
??????? (5)、設備和環境的不安全狀態及管理缺陷,增加了現場人員機械傷害、觸電、灼傷、高處墜落及中毒等事故的發生,直接威脅現場人員安危。
??????? 二、常用的自動化控制和安全聯鎖方式
??????? (一)自動控制和安全聯鎖的作用
??????? 化工生產過程中高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒、有腐蝕性、有刺激性臭味等危險危害因素是固有的。自動化操作不僅能嚴格控制工藝參數、避免手動操作的不安全隱患還能降低勞動強度、改善作業環境,而且能更好的實現高產、優質、長周期的安全運行。
??????? 總之,對高危險工藝裝置,在不能消除固有的危險危害因素又不能徹底避免人為失誤的情況下,采用隔離、遠程自動控制等方法是最有效的安全措施。
??????? (二)常用的自動控制及安全聯鎖方式
??????? 對高危作業的化工裝置最基本的安全要求應當是實行溫度、壓力、液位超高(低)自動報警、聯鎖停車,最終實現工藝過程自動化控制。目前,常用的工藝過程自動化控制及安全聯鎖主要有:
??????? 1、智能自動化儀表。智能儀表可以對一個溫度、壓力、液位實現自動控制。
??????? 2、分布式工業控制計算機系統,簡稱DCS,也叫做分散控制系統。DCS是采用網絡通訊技術,將分布在現場的控制點、采集點與操作中心連接起來,共同實現分散控制集中管理的系統。
??????? 3、可編程序控制器,簡稱PLC。應用領域主要是邏輯控制,順序控制,取代繼電器的作用,也可以用于小規模的過程控制。
??????? 4、現場總線控制系統,簡稱FCS。FCS是基于現場總線的開放型的自動化系統,廣泛應用于各個控制領域,被認為是工業控制發展的必然趨勢。尤其本質安全型總線,更加適合直接安裝于石油、化工等危險防爆場所,減少系統發生危險的可能性。
??????? 5、各種總線結構的工業控制機,簡稱OEM。總線結構的工業控制機的配置靈活,擴展使用方便,適應性強,便于集中控制。
??????? 6、以上控制方式都可以配備緊急停車系統(ESD)和其他安全連鎖裝置。
??????? (三)典型控制單元模式
??????? 化工生產過程千差萬別,單元操作類型并不多。下面,簡單介紹幾個典型的基本單元控制模式:
??????? 1、化學反應器基本單元操作模式
??????? 多數化學反應是放熱反應,硝化、鹵化、強氧化反應是劇烈的放熱反應;磺化、重氮化、加氫反應是強放熱反應。隨著反應溫度的升高,反應速度將會加快,反應熱也將隨之增加,使溫度繼續上升,沒有可靠的移除反應熱的措施,反應不穩定,將會超溫,引發事故。
??????? 化學反應器的控制指標有溫度、壓力、流量、液位等,是各單元操作中較復雜也是最危險的操作。多數反應器應當配置超溫、超壓、超液位報警和聯鎖系統。
??????? (反 應器 單 元 模 式 見 附 圖 A, B)
?????????? 這是一個典型的硝化、氯化、磺化反應器控制原理圖。
??????? 1,這是流量控制,通過控制進料量使系統反應配比及反應過程穩定。這個地方也可以根據實際情況采用比值調節來控制進料配比。
??????? 2,這是溫度調節通過控制冷媒流量來調節反應器溫度。當反應器溫度上升時,系統自動調大調節閥開度使冷媒流量加大。反之亦然。
??????? 3,這是溫度超高連鎖,當溫度超高時系統報警,同時關閉緊急切斷閥切斷進料。
??????? 4, 這是液位控制,通過控制出料閥的開啟度來控制出料量使反應器液位保持恒定。同時可設液位高低限報警。
??????????? 這是一個典型的聚合反應器,設夾套加熱,盤管冷卻。
??????? 1,與前面反應器不同的是配置了壓力調節系統,使反應器的壓力保持穩定。當反應超壓時報警,同時連鎖關閉進料閥,若反應器內余料繼續反應,壓力繼續升高,就開啟安全泄壓系統,尾氣進回收裝置。
??????? 有些反應為滿足反應條件需要先升溫,反應開始后又會放熱,為控制溫度恒定,需要再降溫,對這類反應的溫度控制就更加復雜。
??????? 2降溫系統。
??????? 3升溫系統。
??????? 2、蒸餾塔系統基本單元模式
???????? 蒸餾是應用極為廣泛的傳質過程,其目的是將混合液各組分進行分離,達到要求的純度標準。
???????? 蒸餾塔系統的調節參數有進料量、餾出量、釜液量、冷卻量、加熱量、回流量六個;被調節參數有壓力、塔釜液位、進料量、產品量、回流罐液位、回流比六個。
??????? (蒸餾塔系統單元模式見附圖C)?????????????????
??????????? 1,進料量控制???? 2,加熱量控制
??????? 3,塔釜液位控制?? 4,回流量控制??? 5,冷凝液位控制
??????? 3、換熱器基本單元模式
??????? 工藝過程中常設置換熱器設備(冷卻器、再沸器、冷凝器等),其調節控制參數都是溫度。通常控制方案有三種:調節有效傳熱面積、根據工藝物料出口溫度來調節冷(熱)載體流量、改變溫差
??????? (換熱器基本單元模擬見附圖D)
??????????? 1,溫度超高報警連鎖,溫度超高后報警同時切斷蒸汽入口閥。
??????? 2,加熱量控制系統?????? 3,進料量控制系統
??????? 4,進料預熱控制系統????? 5,液位控制系統
??????? 6,壓力控制系統
?????????? 4、易燃液體儲罐基本單元模式
??????? 儀表控制設計一般要求
??????? ①??? 液位:就地液位指示,遠傳液位指示,高、低液位報警,高、低液位聯鎖(需要時設)。
??????? ②??? 溫度:就地溫度指示、遠傳溫度指示(需要時設報警),有加熱系統的設溫度調節
??????? ③? 流量:進出料管線上設流量計
??????? 附圖E????? 常壓液體儲罐基本單元模式
????????? 易燃液體儲罐說明:
??????? 安 全設施有:1、噴灑冷卻水,壓力指示、報警;可和溫度連鎖實現自動噴淋2、現場流量指示及液位現場指示、遠傳指示、高低液位報警及超高液位連鎖;3、氮封 壓力調節,使罐內氮封壓力保持正壓;4、阻燃式呼吸閥;5、有必要時設溫度指示、報警、連鎖;6、必要時在儲罐附近設可燃氣體濃度監測報警及有毒氣體濃度 監測報警。7、有些儲罐可設置泡沫滅火設施。
??????? 以上的這些監測點的采集、顯示,以及控制閥門的動作等等,所有這些控制策略需要DCS或者PLC來完成。
??????? 三、安裝(改造)自動控制和安全聯鎖裝置應做的主要工作
??????? 化工企業高危險工藝裝置安裝自動控制和安全聯鎖的技術改造工作,應主要做好以下幾點:
??????? (一)對工藝裝置進行風險分析。
??????? (1)對產品、中間產品、原料及輔助材料的物理、化學性質進行分析,確認其點火性、可燃性和毒性,并根據其貯存量和工藝過程中的物料量確定其危險程度;
??????? (2)對工藝的固有危險性進行分析,確認工藝過程中有幾步化學反應,主要危險是什么。并對可能發生的事故類型、損失程度進行分析;
??????? (3)對反應器、儲罐等主要危險設備的新舊程度、生產、儲存裝置的現有狀態進行分析;
??????? (4)對企業現有工藝規程、安全規程等操作制度和現有的安全設施進行分析;
??????? (5)通過以上分析找出現有裝置的主要危險有害因素,主要工藝控制參數,初步確定控制點和監測點的要求。
??????? 對以上的風險分析工作,大型企業可以組織自己的工藝、設備、安全方面的專家自主進行,中小型企業從提高企業安全生產條件的角度出發,應當委托具有相應資質的安全評價、化工設計等中介機構進行。
??????? (二) 制定安裝(改造)方案。
??? 化工企業高危險工藝裝置安裝自動控制和安全連鎖是一項非常復雜的系統工作。自動控制和安全聯鎖系統的方案設計,應當委托具有資質的 設計單位承擔。對于高度危險裝置的自動化控制和安全連鎖系統方案設計,建議委托具備甲級資質、有經驗的設計單位承擔,根據國家相關設計規范和標準進行全面 的安全系統設計。
??????? (三)做好實施的各項準備工作。
??? 企業的設計方案確定后,要做好實施前的準備工作,一是自動控制系統、安全聯鎖裝置的選 型,根據先進性、經濟合理性、供應商服務能力與質量等原則,咨詢設計等單位的意見后確定;二是對相關人員進行專業培訓,確保掌握自動控制及安全聯鎖裝置的 知識和操控能力;三是制定新的工藝操作規程和安全規程,并組織企業全員學習。
??????? (四)安裝、調試和投入運行。
??? 裝置停車進行相關的吹掃、置 換、封堵等工作,確保停車過程中的安全。自動控制及安全聯鎖裝置的安裝、調試,必須由具備能力有資質的單位承擔,企業應當選派人員參與安裝調試工作,培養 自己的技術人才。安裝調試完成后,企業按照事先制定的開車方案,并嚴格按照安全規程的要求,進行空車聯動試運轉,在確認無問題后再投料開工,正式投入運行。
???
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