化工厂仪表分类

安全仪表系统在化工厂项目中的应用探讨

摘要：随着我国工业的迅速发展，工业的生产规模越来越大，产能大幅度提高，生产过程中的安全生产风险也随之而来。安全仪表生产系统已经成为工业生产中不可或缺的配置，而作为安全生产系统核心要素的功能安全迫切需要我们进一步的深入研究，通过一套完整、科学的方法进行认可和证明。由此，开展安全生产认证工作势在必行。安全仪表系统的全称为“safety instrumented

system”，目前已经大量的应用在工业领域，起到提高安全生产水平、降低风险的作用。本文主要介绍安全仪表系统的概念、发展过程；安全仪表系统的设计；安全仪表系统的功能等内容。

关键词：安全仪表系统 ；设计 ；功能

1、安全仪表系统的概念和发展过程

1.1 安全仪表系统的概念

安全仪表系统的全称为“safety instrumented system”，安全功能指的就是具有一定安全等级的安全仪表系统，为降低特定危险事件风险，分仪表安全控制功能和仪表安全保护功能。安全的完整性指的就是安全仪表能在规定的条件和时间内，准确的执行安全功能，安全仪表系统共有四个安全完整等级，如下表所示，其中sili为最低级别，sil4为最高级别。安全仪表系统主要用于响应危险状况，以使被控制的对象达到或者保持安全状态，如果系统超过限制的情况，就将其从生产过程中脱开并转入到安全状态，保证人员和设备的安全，防止危险事故的发生或者减少事件造成的危害程度。

在结构上，安全仪表系统主要有控制级设备、传感器测量元件和最终执行元件等构成。

1.2 安全仪表系统的发展

安全仪表系统从产生以来经历了不断完善的过程，在20世纪70年代中期以前，安全系统控制设备大多是由电磁继电器组成的，部分由固态集成电路构成；上世纪80年代开始采用可编程序控制器（plc）。随着形势的发展，各工业企业和仪表自动化行业对过程安全功能给予了极大的关注。为适应各种工业部门对安全系统性能的要求，国际上较常见的标准有五种：

化工企业仪表控制、连锁、DCS、Pn）安全知识简介

一、控制回路

1、几种控制方案：单回路PID控制、串级控制、分程控制、选择控制、比值控制、自定义顺序程序控制等。

2、单回路P1D控制回路的组成：1个参数检测仪表、1个PID控制器、

1个执行机构（控制阀）各一个。

3、串级控制回路包括内环和外环，一般由2个参数检测仪表、2个PID控制器、1个执行机构（控制阀）组成。

4、选择控制回路一般由1个或2个参数检测仪表、1个或2个PID控制器、1个选择器、1个或2个执行机构（控制阀）组成。

5、比值控制回路一般由2个参数检测仪表、1个或2个P1D控制器、1个或2个执行机构（控制阀）组成。

6、自定义顺序程序控制回路（SFC）一般用于配制、加料、混合，或者以时间/动作为先后顺序周而复始循环工作场合，如变压吸附等

二、联锁回路

1、联锁是指为了保护关联设备或工艺系统、人身安全等而设置的自动保护控制停车装置；

2、联锁回路的构成：联锁条件（输入AI/DI）、联锁逻辑（与/或/非等）、联锁结果（输出AO/DO）；

3、联锁的分类：单元设备/机组局部联锁、工艺装置整体联锁、安全联锁切换；

4、联锁的实现：一般由接触器、继电器和自动开关的组合电路或者由可编程微处理器（如P1C/DCS/ESD等）来实现；

5、对联锁元件的要求：检测控制可靠、响应灵敏快速、几乎不产生误动作。

三、DCS控制系统

1、DCS系统的主要结构

人机界面（操作站）、主控制器（控制站）、输入/输出接口（I/O卡件）以及数据交换通道（2层通讯网络及交换机）。

2、DCS的主要功能包括

现场数据采集显示、报警、运算控制，人机交互操作，数据记录、累积，趋势记录，报表功能等

3、DCS组态简介

系统组态是指在工程师站上为控制系统设定各项软硬件参数的过程。由于DCS的通用性和复杂性，系统的许多功能及匹配参数需要根据具体场合而设定。例如：系统由多少个控制站和操作站节点（操作站节点是工程师站、操作员站、服务器站、数据管理站、时间同步服务器等的统称)构成；系统采集什么样的信号、采用何种控制方案、怎样控制、操作时需显示什么数据、如何操作等等。另外，为适应各种特定的需要，集散系统备有丰富的I/O卡件、各种控制模块及多种操作平台。在组态时一般根据系统的要求选择硬件设备，当与其它异构系统进行数据通讯时，需要提供系统所采用的协议和使用的端口。

59能源技术

压缩机组是石化生产装置关键设备，其平稳运行是正常生产的重要保障，特别是作为一个装置压缩机的油泵任何原因造成的波动或停机，都会对全厂其它装置的生产造成波动甚至停工。两台压缩机油泵A/B的控制主要分为仪表、电气控制两大块，电气提供设备运行的动力，仪表实现各种状态检测、逻辑判断，两者相互配合，共同完成对设备的控制，本文就压缩机组中电气和仪表回路的工作原理进行分析和讨论。1　电气、仪表联锁典型仪表、电气连锁在化工厂的应用管爱辉,李　军,吕丽辉,张富强,张　钰（中国石油独山子石化分公司 供水供电公司,新疆 独山子 833699）摘　要：本文主要介绍化工厂某装置关键压缩机组油泵控制回路工作原理，仪表、电气联锁在化工行业的的作用及实际意义。关键词：压缩机；电气联锁；仪表联锁；故障处理DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.22.052电机开不起来的风险，确保一台电机停机，另一台电机能顺利开起来，从而保证生产连续运行。2　常见问题和解决方案2.1　仪表信号回路故障检查 现场转换开关打至手动位时，按下启动按钮，如果电动机开不起来，排除电气原因外，仪表连锁信号回路的检查方法如下： （1）万用表交流档测试9号端子对地电压220V，29号端子对地电压为0V，表示仪表信号未接通，此时应检查仪表接口柜24V继电器线圈是否得电。24V继电器得电，红色指示灯亮，相应的常开节点11、14闭合，表示仪表信号正常；24V继电器红色指示灯亮，但相应常开节点11、14未闭合，说明24V继电器损坏，串接在电机启动回路中仪表节点9、29未闭合致使电机开不起来；24V继电器线圈未得电红灯灭，线圈两端无24V直流电，相应的常开节点未闭合，仪表信号未送到仪表接口柜，造成电机启动回路不通，电机开不起来。 （2）油泵B电机送电备用，现场转换开关打至自动位时，油泵A正常运行，工艺由于压力、流量低于运行设定参数，需要启动油泵B，但自启动未成功，排查故障时检查仪表接口柜仪表信号的方法与油泵A转换开关在手动位时方法相同。 （3）油泵B现场转换开关打至自动位在送电备用时，油泵A停机，需要启动油泵B，但自启动未成功，除了检查仪表自动启未成功的原因外，还要检查电气连锁自启未成功的原因。检查方法如下，用万用表交流档测油泵B柜端子28对地220V，端子27对地0V，表示KT、TR节点未闭合，电气连锁自启动信号未送过来，导致电机自启未成功。3　注意事项 当油泵A停机时，油泵B电机自启动成功，油泵A电机27、28端子所连接的KT、TR继电器带有220V交流电，需要对油泵A电机柜故障处理时，注意避免人员触电。同时不要拔出油泵A电机柜二次插头，否则可能造成自启动成功油泵B电机停机，造成装置停工，扩大故障范围。4　结束语 由于石化装置均为连续性生产，要求其电动机必须长周期连续运行，像压缩机油泵A/B、这样的核心设备要求更为严格，仪表、电气双重连锁不仅满足工艺生产要求，而且可确保一台电动机出现故障后，另外一台备机可瞬时自启动，这4台电机运行十几年来未发生过连锁失效的事件。参考文献：[1]刘介才.工厂供电[M].机械工业出版社,2015(09).[2]姚福来.电气自动化工程师速成教程[M].机械工业出版社,2017(01).作者简介：管爱辉（1982-）,男,大专,维护电工。 图1中画虚线方框内的节点都是从其它地方引入，属外来节点，与本柜有连锁效应。其中每台电机有2对仪表节点，如油泵A有仪表允许启动9、29和仪表自启动12、13两对节点和两对电气连锁节点即时间继电器节点和跳闸继电器节点27、28。󰀃 平时一台电机运行，另一台电机处于送电备用状态，例如：裂解气压缩机油泵A和B，平时油泵A运行，转换开关打在手动位（HAND）,󰀃油泵B处于送电备用状态，转换开关打在自动位（AUTO）。假如当油泵A在运行过程中出现介质油压、温度，流量等参数低于设定参数，此时仪表自控系统将检测到的信号输入PLC相应的程序控制系统中，经过综合判断，能迅速、准确发出指令启动DC24V直流继电器，使得24V继电器11、14常开点闭合，即引入备用电机B󰀃启动回路的12、13仪表自启动点闭合，备用电机B自启动回路接通，电机得电运行。 结合实际曾经出现过的问题及各方面可能出现的问题做了分析、讨论，在备用电机B回路中并接了由油泵A柜引入了2对电气节点（图1）：①时间继电器KT常闭点8、11（得电延时打开，失电瞬时闭合）；②TR继电器常开点17、18；其作用是当油泵A发生停机时，通过这2对节点也能将备用电机迅速启动。并接KT的常闭点8、11，其作用当油泵A电机发生停机，󰀃KT的节点8、11瞬时返回闭合，接通备用电机B自启动回路，电机得电运行；并接的TR继电器常开点17、18，其作用是当运行电机A电机发生短路、接地、过载等故障跳车时，相应保护动作，切断本电机，同时使自身TR继电器线圈得电，发出报警信号及相应的辅助触点动作，其引入备用B电机的常开点17、18闭合，接通备用B电机自启动回路，电机得电运行。 加入的2

化工仪表培训

目 录

一、仪表概述

二、仪表基础知识

三、现场仪表

四、控制仪表

仪 表 概 述

随着社会进步和科学技术的发展，自动化装置在生产过程中得到广泛的应用。早期的仪表控制是生产装置的眼睛和耳朵。而对于现代化工厂的自动化装置已不仅仅是工厂的眼睛和耳朵，而已成为工厂的大脑、神经和手、脚。随着电子技术、计算机技术、控制技术、网络技术的发展，自控技术得到了长足的发展，已成为化工企业提高企业效益和工作效益的有效手段，它是经营管理、企业管理，操作管理、运转管理、运转控制等方面的集成，是社会现代化、科学技术进步的重要标志。从化工装置的发展过程可以看出自动化装置的作用。

仪表及自控系统在化工装置中占有重要而关键的地位，工艺介质及装置设备的运行状况如流量、温度、压力、转速、振动等参数都由仪表及自控系统进行自动检测、显示、控制和保护联锁。没有仪表及自控系统，整个装置将无法运转。因此，仪表性能及工作状况的好坏，直接影响到工艺介质及装置设备的运行，以至影响到工艺介质及装置设备的安全运行和经济效益。

仪 表 基 础 知 识

一、基本概念

1、过程参数检测基本概念

•过程参数检测-----指连续生产过程中的温度、压力、流量、液位和成分等参数的检测。

•检测仪表-----将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。

•一次仪表-----一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表。

•二次仪表-----将测得的信号变送转换为可计量的标准电、气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置。

2、测量过程与测量误差

•测量过程-----利用一个已知的单位量(即标准量)与被测的同类量进行比较的过程，即用仪器获取数据各方面信息的过程。

•测量误差-----在测量过程中测量结果与被测量的真值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程度。

测量误差的分类：

•按误差的数值表示来分，分为绝对误差、相对误差和引用误差