紧急停车（精选6篇）
紧急停车 篇1
我厂PVC装置年产量23万吨, 以氯乙烯单体为原料, 采用悬浮聚合间歇生产工艺。聚合单元有127 m3大型聚合釜8台, 聚合釜设计温度为10℃~100℃, 设计压力为1.2 MPa, 带有搅拌器和冷却水夹套。1998年对PVC装置控制系统进行了DCS (Distributed Control System) 改造, 2013年对原DCS进行了升级, 并对原来的ESD (Emergency Shutdown Device) 进行改造。原ESD系统于1988年随装置投入运行, 使用年限已25年, 继电器、开关、传感器、执行部件严重老化, 可靠性大大降低, 并且没有事件记录功能, 给后面的事故分析增加难度。为了确保生产过程的安全运行, 保证生产设备和人员的安全, ESD系统被广泛应用于现代化生产, 在石化行业体现尤为突出。E S D系统独立于DCS, 其安全级别高于DCS[1]。当生产装置出现紧急情况时, 不需要经过DCS, 而由ESD直接发出联锁保护信号, 避免危险扩散。
1 系统特点
1.1 控制系统简介
横河公司的Pro Safe-RS安全系统符合IEC 60508和IEC 61511这些最新的国际标准的要求, 取得了TÜV SIL3的安全认证。并且是符合IEC61511国际标准并且达到SIL3安全等级的安全仪表系统。其简单的结构就可实现安全系统的高安全性和高可靠性。横河公司安全仪表系统的应用领域包括:紧急停车系统 (ESD) 、过程停车系统 (PSD) 、消防系统 (F&G) 、燃烧器管理系统 (BMS) 。
1.2 系统控制站构成
整个ESD系统由1套Pro Safe-RS组成。共2套冗余的控制器, 55块SDV144—DI卡和29块SDV541 (DO卡) , 所有的I/O卡件安装在共2个C P U单元中和11个I/O节点单元中。信号经过中间端子板接入Pro Safe-RS系统的I/O卡件上。所有I/O点都按15%的余量备用。整个Pro Safe-RS控制系统由1002D全冗余结构组成。控制站的C P U及控制总线为Pair--Spare冗余容错结构。I/O卡为1:1冗余配置, 所有I/O卡件均能在线插拔和更换。
1.3 供电
系统采用了双冗余的UPS电源供电, 确保了ESD供电的稳定性。UPS分别为SCS控制站、继电器, I/O卡件、现场电磁阀、辅操台供电。当停电时供电时长大于2 h, 保证出现停电事故时, ESD系统的可靠工作。
1.4 安全独立原则
独立的控制回路, 独立于PLC、DCS系统。所以当PLC、DCS系统因掉电、系统故障无法发出加入指令时, 新加的操作台系统可以继续发出加入指令, 保证终止剂能够顺利地加入聚合釜。
1.5 顺序事件记录 (S O E R)
SOER事件记录时间分辨率为1 ms级别。系统的SOER记录功能可对ESD系统本身的故障或导致联锁停车的各种事件进行记录, 提供给用户对装置停车原因进行分析的工具。SOER信息分两种:一种是事件日志文件;一种是TRIP信号文件。
1.6 自诊断技术
Pro Safe-RS的自诊断技术可在一个扫描期内对系统的全部硬件进行诊断, 在线诊断覆盖率达到99%。CPU和I/O卡件的故障检测信息均可显示在操作站和工程师站上, 故障模件的位置可被显示出来。对卡件所接的现场回路的开路和短路进行检测, 并可将诊断信息发到安全工程师站上。
1.7 网络结构
PVC装置过程控制系统采用的是横河CentumVP, ESD系统以Pro Safe-RS为核心。它们共用同一控制网络, 共用一个统一集成的操作窗口H M I。并且在同一网络上的各控制器之间交换数据和通讯都是经过TÜV安全认证的“安全通讯”方式。
2 控制原理
2.1 终止剂系统
该装置有聚合釜8台, 每釜配4罐紧急终止剂, 分别从釜的顶部、中部、底部加入。终止剂采用ATSC溶液。聚合反应在带有搅拌器和冷却水夹套的聚合釜中进行, 反应过程伴随着放热压力上升现象, 若控制不当则会发生重大事故。事故状态下加入的紧急终止剂, 由ESD控制加入。紧急终止剂加入聚合釜后, 与物料充分混合才能使聚合迅速终止, 这要靠聚合搅拌来完成。但当聚合装置发生停电故障时, 就会停止搅拌。因此底部管线通高压氮气, 必要时用高压氮搅动浆料, 但时间不可太长以30 s为宜。
2.2 联锁信号及动作
按危险程度及影响范围分成一级紧急情况 (EMG1) 和二级紧急情况 (EMG2) 。
2.2.1 EMG1产生条件
(1) 电力故障, 控制系统自动产生EMG1信号。
(2) 预料装置将遭到火灾或爆炸延续, 操作员按EMG1开关。
(3) 由于地震等原因, 预料装置将遭到破坏, 操作员按EMG1开关。
(4) 发现聚合釜大量泄漏氯乙烯, 操作员按EMG1开关。
EMG1产生动作:
(1) 所有聚合釜的所有过程全部变为半自动 (SA) 方式。
(2) 处于聚合反应的以EMG2终止。
2.2.2 EMG2产生条件
(1) EMG1信号对聚合中的聚合釜产生E M G 2信号。
(2) 聚合釜搅拌器跳闸或运行信号丢失产生EMG2信号。
(3) 1号线电力故障, 前4个聚合过程中的聚合釜产生EMG2信号。
(4) 2号线电力故障, 后4个聚合过程中的聚合釜产生EMG2信号。
(5) 聚合釜出现异常时, 操作人员按E M G 2按钮。
EMG2产生的动作:
(1) 所有过程切换到SA方式。
(2) 终止剂强制加入。
(3) 起动DCS相关程序 (聚合釜强制冷却和回流冷凝器强制投用) 。
(4) 放空系统投用。
2.3 控制基本要求
2.3.1 终止剂加入过程
当生产中出现事故需要停止聚合反应时, 由自动控制装置或操作人员手动加入终止剂。终止剂加入共分两步:第一步EMG2信号产生时, 靠近聚合釜的柱塞阀打开, 并行的两个切断阀只打开上面一个, 当液位下降到一半时再关闭它。第二步按下ADD按钮打开另一切断阀, 剩余的终止剂全部加入釜内。这里设置两个切断阀的目的是为了保证其中一个失效时另一个能安全工作。终止剂加入后, 因搅拌器原因终止剂不能很好分散时, 可手动打开氮气阀, 将高压氮气从底部加入点鼓入聚合釜, 使终止剂与浆料分散及混合, 提高终止效率。
2.3.2 系统初始条件
当初始条件满足时, 向DCS发送初始化信号, 此信号作为批量控制程序自动进行条件之一。初始化条件: (1) 所有终止剂罐液位保证满罐。 (2) 罐压力达到1.5 MPa。 (3) 与聚合釜连接处的管线压力低于0.1 MPa。 (4) 终止剂罐出口管线上手阀为开信号, 倒淋阀为关信号。 (5) 程控阀回迅为关信号。以上任何条件不满足, 聚合反应批量控制程序不能起动。
2.3.3 报警信号设置
终止剂罐顶部安装了压力开关, 当压力低于设定值时, 发出报警信号, 操作人员一定要检查N2压力, 防止事故发生时终止剂压不进聚合釜。在加入点安装压力开关, 其作用检查根阀没关死造成釜内压力泄漏。每个终止剂罐装有3个液位开关, 顶部液位开关保证正常状态下终止剂满罐, 低报时工作人员应及时补充。底部液位开关低报时说明终止剂加完, 关闭所有阀门, 防止高压N2通过管线进入聚合釜造成压力持续升高。
3 结语
全文对ESD系统结构组成, 联锁设置以及工艺原理等内容加以阐述, 与DCS之间的通信也作了介绍。2013年5月完成改造后的聚氯乙烯装置ESD系统完全顺应了当今安全生产的发展要求, 为生产装置的稳定运行提供了保障。
参考文献
[1]耿国强, 黄鹏.ESD在PVC聚合装置中的设计及应用[J].聚氯乙烯, 2009, 37 (4) :22-26.
[2]龚义文.安全仪表系统在化工装置中的应用[J].自动化仪表, 2010, 31 (12) :50-54.
紧急停车 篇2
1、目的：停车场发生突发事件时，安全员能够掌握突发事件正确的处理程序及相关救护步骤和方法，保护顾客生命财产安全及自身的合法权益。
2、范围：XXX小区。
3、职责：
3.1物业公司办公室负责人 负责预案的策划、培训和组织。3.2物业公司专职安全员负责预案的具体组织和落实。3.3安全员、门卫员负责预案的具体实施。
3.4安全生产事故应急处理工作小组负责预案实施过程中信息的收集和传递，必要时做出正确引导。
4、方法和过程控制：
4.1车辆损伤事故（指无人受伤）处理：
4.1.1车场内如发生交通事故，安全生产事故应急处理工作小组立即调动安全员控制现场，同时将事件信息通报采取必要措施，当值安全员立即赶往现场处理，防止肇事车辆及人员逃逸，并将现场情况向公司汇报，公司第一时间通知安全负责人，必要时向上级汇报。
4.1.2处理人员到现场后，要求肇事当事人如实反映事故发生的经过，并进行拍照，做好相应的事件发生经过客观记录，并迅速联系被撞车主到现场进行调解。4.1.3根据当事双方的意见，需自行解决的，处理人员仅作事实见证人。需交管部门解决的，物业管理公司处理人员应主动与交管部门联系，请双方等待执法人员的到来。因车辆事故堵塞交通时，现场护卫员负责疏导车辆进出，并指引警务和保险公司车辆和人员到事发地点现场。
4.1.4处理撞车事件的人员应注意控制双方车主的情绪，以协调处理为原则，避免与任何一方发生冲突。
4.1.5如因门卫管理疏忽等原因造成车场内车辆损伤而引起的赔偿，追究安全管理员责任。
4.1.6如因车主原因造成车场公共设施损坏需照价赔偿。如因车主原因造成车主本人车辆损坏的，当值安全员除礼貌地和车主明确责任外，可视情况配合车主联系保险公司，用“双赢”方式进行处理。
4.1.7在无法确定肇事车辆和人员时，通知保险公司前来进行处理。4、2车辆冲岗处理：
4.2.1车场岗发现车辆欲冲岗时，首先采取应急措施，设法阻止，同时联系物管公司办公室声援。办公室应立即调出现场镜头进行监控、录像，并立即通知专职安全员前往处理，同时确定是否需报警。
4.2.2在阻止车辆冲岗时，岗位安保员应采取必要的自我保护措施。无法阻止时，当值人员须记下其车牌号码、车型、颜色、驾驶人的基本特征、离去时间、驶离方向，将信息立即公司办公室汇报，并维护好现场秩序。
4.2.3公司办公室立即与车主联系并进行确认，必要时保存电话记录或请其家人到现场签字确认并妥善保管好冲岗录像。未经公司同意不得播放或转借。4、3车辆丢失处理：
4.3.1当值人员发现或接到车辆丢失的信息后，应首先配合车主向公安机关报案，同时将车场现场的所有资料封存，以便协助调查。
4.3.2物管中心立即通知护卫员加强出入口的控制，同时检查该车相关记录，查明进出时间，与车主联系并请车主出示在本停车场的出入凭证，确认事情经过。4、4车场伤亡事故处理：
4.4.1车场内发生伤亡性交通事故，目击者首先报告公司，由公司根据人员伤亡情况，第一时间通知安全生产事故应急处理工作小组。
4.4.2现场当值安全员应于接到通知后的第一时间内赶赴现场，对事故现场进行保护，并立即报交警部门同时通知受伤者家属。现场安全员对需急救的伤者应立即设法救护，并视情况拨打120急救中心，同时记录现场情况及事件经过，对现场进行拍照记录。
4.4.3核实情况（时间、地点、事件概况），向公安部门报警。4.4.4划定保护区范围，布置警戒；疏导车场交通。4.4.5注意火险，车辆漏油后要及时采取相关措施处理。4.4.6收集在场人员对车辆事故的反映，并对在场证人进行登记，以便协助公安部门处理。
一．停车场消防事故处理预案
1、总则
为加强XXX小区停车场消防应急处置的统一领导，提高消防事故快速反应和应急处置能力，规范应急处置工作机制和程序，完善应急处置体系，最大限度地减少人员伤亡和财产损失，保障企业的经济发展和社会稳定，依据中华人民共和国《消防法》《安全生产法》结合单位实际，制定本预案。
2、适用范围和工作原则 2.1 适用范围
本预案适用于梅园巷小区停车场消防灾害突发事件的应急处置活动。2.2 工作原则
当停车场发生消防事故后，物业管理中心应立即自动按预案实施消防应急工作，并组织协调小区内各部门迅速处置消防事故。消防应急中要服从命令，听从指挥，遵循相互支持，相互配合的原则，在完成各自分工的原则上依靠科学决策和技术手段处置消防事故。
3、组织机构
3.1成立消防应急领导小组 组长：物业管理中心经理 副组长：物业管理公司负责消防安全工作的领导 成员：物业管理公司各部门负责人
任务：负责组织、指挥消防应急工作，研究部署消防预防控制、应急准备、应急处置工作。3.2现场抢险组
组长：物业管理中心负责消防安全工作的领导； 副组长：消防事故相关单位负责人； 成员：物业管理公司单位保卫人员；
任务：负责利用单位所配置的消防设施、器材和其他灭火工具对火灾进行扑救。3.3通信联络组
组长：物业管理中心书记；
副组长：消防事故相关单位负责人，物业管理中心保卫科长； 任务：负责消防事故的报警工作，确保信息及时、准确的上传下达，并协调有关部门搞好救灾工作。同时就事故情况及时上报办公厅保卫处。3.4后勤保障组
组长：消防事故相关单位书记；
副组长：消防事故相关单位办公室及财务部门负责人； 成员：物业管理公司办公室；
任务：负责运送消防应急过程中所需的应急物资、伤员等，确保消防应急工作的顺利完成。3.5疏散引导组
组长：消防事故相关单位工会主席； 副组长：消防事故相关单位办公室主任； 成员：保卫人员、义务消防队队员及相关人员； 任务：负责疏散消防事故现场内的无关人员、车辆及危险、贵重物资，保持事故现场通道畅通，维护现场秩序。
4、应急响应
4.1当发生消防事故后，发现者立即向单位负责人报告，负责人接报告后快速组织人员进行实际现场扑救，同时向办公厅保卫处报告，并视火情决定是否拨打119报警或启动应急预案。
4.2如火险事故火势较小，极易扑灭时，发现人员在向上级报告的同时，利用现场配置的消防设施和消防器材进行扑救，待其他灭火救援人员到场后，视情况可调集其他部位消防器材和灭火工具进行扑救。
4.3如火险事故火势较大，有可能蔓延的，发现人员要立即向公安消防部门报警，同时向上级领导报告，相关单位及时通知有关人员启动应急预案。各工作小组自动组成，迅速到位，按各自职责分工展开工作。
4.4现场抢险组要立即组织所属成员，利用本单位消防设施、器材及其他灭火工具对火情进行扑救和控制，并随时向应急领导小组报告对火灾的扑救、控制情况。
4.5疏散引导组要迅速打开疏散通道组织事故现场人员撤离到安全地带，对火警周围的车辆进行火源隔离，同时组织相关司机迅速将火源周围的车辆开出（或推出）安全地带，将损失降到最低极限。
4.6在公安消防部门到达现场后，现场扑救组自动转为疏散引导保卫组，负责协助公安部门做好外围的安全警戒工作。
4.7现场救护组根据现场情况，做好对伤员的救治或转 移工作。
5、停车场消防安全应急管理
5.1停车场要设专门值班巡逻人员。值班人员要牢固树立高度的责任感和责任心，严格对停车场的巡逻检查制度，实行安全生产隐患班排查、周教育、月联查、季演练的消防安全管理体系。
5.2车辆进出场检查登记制度。严格落实对进场车辆要求在司乘人员离开前进行车辆及有无遗留物品安全检查，并将检查情况进行登记后司乘人员方可离开。对检查中发现的遗留物品，要及时上交领导保存，对遗留的可疑物品通知公安机关查收以确保安全。
5.3司乘人员要认真遵守执行停车场的管理规定，积极配合停车场警卫及管理人员的工作，对进场停放的车辆要进行全面的检查，并拉闸断电，确保安全后尽快登记离场，不得久留，更不得在车上聚众逗留或过夜。否则一切后果自负，并按照法律程序依法追究其法律责任。
5.4停车场要合理有序的安排好停放的车辆，不得堵塞消防通道，保证防火间距。
5.5停车场必须设有消防水源，消防栓的设立要合理并能覆盖停车场全方位；停车场停放60部以下（含60部），除必须的消防栓以外，必须配有不少于6具8公斤ABC手提式灭火器；或35kgABC手推车式灭火器一具，5kgABC手提式4具；停放60至120部车辆的停车场依次增加对消防器材的配置。
5.6停车场的消防设施、器材以及安全通道要有醒目的警示标志，不得占用安全通道。5.7严格落实消防安全隐患排查制度，对消防安全重点部位的停车场要实行岗检、班组检、部门检、单位检相结合的消防安全检查制度和消防安全宣传教育培训，不断提高广大员工消防安全四个能力的建设，确保小区消防安全和社会稳定。
6、附件：
6.1公安消防报警电话119；
二．停车场防汛事故处理预案
为确保梅园巷小区停车场安全排涝防汛工作，确保业主的车辆停放安全，保证业主生活秩序的正常有序，根据各级防汛工作精神和多年来关于防汛工作的要求，结合华骏物业服务中心的实际情况，特制定防汛工作应急预案。1.成立防汛工作应急领导小组。组长：物业管理中心经理
副组长：物业管理公司负责安全工作的领导
成员：物业管理公司各部门负责人
任务：负责组织、指挥应急抢险工作，研究部署防汛预防控制、应急准备、应急处置工作。
2.成立防汛工作抢险队伍，确保安全。指挥：物业管理中心经理； 组长：物业管理公司副经理；
抢险队伍：服务中心办公室人员、维修人员、全体秩序维护员； 3.防汛工作职责：
3.1、认真贯彻执行市、区物业办关于防汛排水的指示精神，全面指挥梅园巷小区防汛工作。实行防汛责任经理负责制，物业服务中心经理为防汛安全第一责任人，快速、及时、有效地处置梅园巷小区防汛工作中出现的各类突发性灾害事故。采取有效措施，立足小区，坚持自保、自救，确保中心花园小区汛期安全。
3.2、组织足够的防汛物资，根据出现的险情，提出排险、抢险方案。及时分析汇总汛期中水情和灾情，为防汛工作提供科学依据。
3.3、负责检查、监督防汛措施的落实情况；负责检查、监督防汛物品的准备；确保业主的正常生活秩序和财产安全。
4、防汛工作要求及措施：
4.1、成立防汛领导小组和抢险队，具体负责梅园巷小区的防汛工作，确保安全渡汛和业主财产不受损失。
4.2、及时收集雨情、汛情等情报。做好防汛宣传工作，提高全体业主的防汛意识，确保无事故发生。
4.3、防汛期间要保障通讯畅通，防汛成员和值班人员做到二十四小时电话畅通。值班人员要坚守岗位，不离岗、脱岗，如遇大雨，经理、管理员、各班班长必须到岗，服务中心成员要做到手机24小时畅通。4.4、建立安全责任制，物业经理是第一责任人，服务中心主任是地下停车场安全工作第一责任人。应对有车业主进行经常性的安全提示，并做好地下室车辆停放秩序。服务中心应与地下室车辆停放业主建立联系制度，了解有关业主的通讯联系方式，必要时通知业主配合做好安全疏散工作。
4.5、物资准备：根据梅园巷小区实际情况，检查各抽水泵、发电机的安全和应急使用情况，备足油料，以备排洪之需。
4.6、遇到特大暴雨，应注意雨水情况和有关小区道路的通畅情况，做好与停车业主联系的准备工作。
4.7、在险情到来之时，在岗的员工，要坚守岗位，认真负责；对不能按时到岗人员和不认真负责而造成损失的人员实行问责制，造成重大损失的要追究责任。
4.8、及时掌握险情，发生洪涝灾害，全体抢险队员应立即赶到指定地点，听从组长的指挥。防汛期间，若发生遇险情不报、玩忽职守等情况，造成业主财产受损的，要追究当事人的责任。
4.9、重点部位加强巡视，工程人员定期检查设备，确保设施设备正常使用和安全。
5、按不同情况启动相应预案：
（一）、第一预案：当气象台发布暴雨警报时，防汛工作领导组成员全部到位。及时总结防汛信息，通报风情、水 情、雨情。服务中心根据各自的职责，加强值班，进一步检查落实各项防汛应急措施，组建防汛抢险队伍，落实抢险物资。
（二）、第二预案：当暴雨袭击或有关部门发布紧急警报时，防汛领导小组立即召开防汛紧急会议或进行紧急部署。物业服务中心要把防汛作为压倒一切工作的头等大事来抓。
（三）、第三预案：遇暴雨突发性灾害天气时，物业服务中心迅速组织人员及时检查疏通排水管道，做到排水畅通；要组织专门力量，对小区内部和有积水的地方情况进行监测，及时报告灾情，监督服务中心有关人员到位、到岗，必要时及时组织足够的临时排涝设施进行强排。确保业主正常的生活秩序和财产安全。
附：管理工作人员名单
紧急停车系统易被忽视的细节 篇3
紧急停车系统 (Emergency Shut Down System) 简称ESD系统, 是一种适用于工业过程的安全控制系统, 它是工业装置控制系统中重要的组成部分。众所周知, 任何一套工业装置的实际操作过程中, 往往可能出现不同的操作条件。有些是正常的, 有些是异常的。异常的工业操作条件可能造成设备不能正常运行, 产品质量得不到保证, 甚至会造成设备的损坏, 乃至装置产生爆炸, 造成人员伤亡。ESD系统则是通过逻辑操作, 使装置在异常条件下达到安全工艺条件, 或者在危险和紧急状态下, 使装置安全停车, 以确保人员不受伤害, 保护设备以及最小程度地损失产品。因此, 要求ESD系统必须设计成高可靠和实用的安全系统。
目前, 由继电器元件组合而成的控制电气系统已经逐渐被工业型的PLC系统所代替。但是在实际的工作中, 一些基本的PLC外围主令信号单元, 如急停按钮或安全拉绳装置等。如果应用不当, 则容易造成新的安全隐患。
2 问题分析及解决对策
常常被忽视的应用隐患如下:
1紧急停机按钮一般装在设备操作区或安全出口附近, 人员易于操作的地方。此按钮和控制柜之间用电缆连接。如果使用该按钮的常开触点, 当发生接触不良或线路断裂时, 紧急停车系统将失去作用。建议使用常闭触点。
2按钮复位后, 装置会自动启动, 造成意想不到的风险。原因是缺少故障确认和复位连锁。
3故障指示灯缺少测试回路。在正常运行状态下不能测试判断指示回路是否完好。
4继电器线圈正常工作时, 触头应该处在吸合还是断开状态。使用常闭或常开辅助触头应结合设备或系统的要求来定。
目前在某一外资企业的生产车间内, 正在应用的一个成熟案例。它的所有相关电气元件均采用国产品牌正泰。根据现场使用情况, 足以满足ESD系统的要求。
如下图1, 提取部分回路。利用传统的继电器回路说明以上问题, 供大家参考。
3 ESD系统应遵循的原则
ESD系统原则上应独立于其他工艺控制的PLC, DCS等系统, 具备故障安全型和冗余特性。实现的中间环节越少越优越[1]。
4 PLC系统相关问题的解决对策
关于使用安全PLC实现ESD紧急停车的系统, 应用时为了避免对上述问题界定不清, 首先应对生产工艺进行风险评估和危险等级的确认。生产过程的风险评估和安全等级的确认是一项非常重要的工作, 国内目前未出台相应的标准。国外有定性和定量两种评估方法。定性评估法有风险矩阵法, 风险图法, 后果法以及HAZOP分析法。目前, 越来越多的工程师采用HAZOP工艺危险分析法。依据HAZOP分析的要求生成SAFETY MATRIX安全矩阵。然后在安全矩阵内定义ESD连锁实现的相应控制功能。请参考表1, 安全矩阵表;
HIMA的GUARD PLC具有SIL3的安全认证, 能够满足紧急停车系统的可靠性要求。如下是在SAFETY MARXI安全矩阵的基础上生成的安全连锁逻辑图。供参考。
5 结束语
确保紧急停车系统的可靠性是非常重要的, 不要因为一些小的细节而使整个系统瘫痪。在实际应用中, 我们应该注意类似这些看似很小但是非常重要的细节。
参考文献
紧急停车 篇4
将重要的安全联锁从DCS中剥离开来, 使用经过安全认证的系统来实现, 将极大地提高合成氨装置的安全度等级。紧急停车系统 (ESD) 在软件和硬件的设计理念上符合装置安全等级的要求, 即使在ESD崩溃或者失效时, 也能使系统处于安全状态。经过层层技术比选, 公司合成氨装置安全联锁的实现平台选择了霍尼韦尔推出的ESD设备—SM (safety manager) 安全管理器。
1重要安全联锁的选取
重要联锁的安全控制指标, 是ESD的受控参数, 也是ESD设计的基础。在公司合成氨工艺中, 共设置了47个联锁, 按照联锁失效后对整个装置安全的影响程度, 确定23个联锁进入ESD中, 分别是4大压缩机组的5个停车联锁[1]:101-J脱扣、102-J脱扣、103-J主汽门、103-J调速汽门、105-J脱扣;辅泵联锁7个:101J&105J辅泵、102-J调速油泵、102-J密封油泵、103-J辅泵、104J&JA辅泵、MV22辅泵、101BJA辅泵;燃料气联锁3个:炉顶烧嘴、过热烧嘴、辅锅烧嘴;其他联锁8个:脱碳、脱氧槽、甲烷化炉、引风机跳车、事故风门、MIC22逻辑控制、空气切断联锁、原料气切断联锁。表1是几个典型联锁的对照表。
2合成氨安全控制系统硬件组成
合成氨安全控制系统的核心部分采用了霍尼韦尔的安全管理器 (Safety Manager简称SM) [3],
能处理安全等级从SIL1到SIL3的安全功能应用。如图1所示, QPP为SM的控制单元, 能进行逻辑运算、模拟量的简单处理以及看门狗 (watchdog) 安全监管功能;PSU是SM的电源单元;BKM是SM的公用管理单元, 内部放置了两块电池, 为断电后程序的存储提供动力电源, BKM上的故障复位键锁、强制写入键锁方便对SM进行故障管理。
SM是一个独立的安全管理器, 与外部节点的通讯由图1中的COM模块来实现。COM模块可以分别提供232口、485口、以太网口, 两个冗余控制器的232和485口要与其他节点相连, 先通过数据通讯卡 (DCOM) 集成。232口在程序第一次下装时使用, 用来连接SM的工程师站;485口用于连接DCS控制器的串行接口卡 (SI) , 将控制系统和安全系统之间的数据进行双向传输。合成氨安全控制系统还配有独立的工程师站和操作员站, 用以太网的方式通过HUB与SM相连, 读取数据。
3合成氨安全控制系统软件
用ESD取代DCS, 实现合成氨安全联锁控制, 软件的设计和实施都必须满足安全规范。按照IEC61511的标准, 用于安全联锁的系统, 其软件设计必须要经过安全认证, 以达到要求的安全完整性等级。联锁系统经过安全设计后, 在软件实施时, 严格按照联锁功能要求, 清理联锁因果关系图, 明确联锁显示界面, 使软件做到安全性高、可用性强。
3.1软件组态前的规划
现场输入输出信号及卡件在安全性和可用性方面的规划, 极大地提升了合成氨安全控制系统在装置长周期和安全方面的作用。而辅操台、DCS的配合操作, 使操作人员能快速处理危险。
3.1.1输入部分
冗余输入卡件确保了更高的可用性。23个联锁, 涉及压缩机组的点较多, 引起联锁动作的输入信号多为二选二、三选二, 在现场信号有较高可用性的基础上, ESD输入输出卡件同时配置冗余卡件, 减少了现场信号误动作、卡件异常而造成的停车。只有双输入和双卡件同时触发才会引起联锁动作, 提高了装置的可用性。合成氨ESD实施中, 涉及现场来的输入信号总共有98个, 其中流量输入信号8个, 液位输入信号28个, 差压或压力表输入信号53个, 温度输入信号8个, 转速信号1个。
3.1.2输出部分
具有次级关断模式的数字输出卡件使安全性得到了极大的保障。当卡件出现了潜在的隐性故障, 如短路现象, 使输出回路无法掉电, 一旦这个故障被系统检测到, 看门狗电路将发出强制关断指令, 由数字输出卡件电路上的SMOD (次级关断) 晶闸管执行, 及时地使到现场的输出信号掉电, 联锁动作, 满足安全控制指标。为减少停车, 输出卡件配置冗余, 系统将会自动选择没有故障的冗余卡件继续对生产进行安全监控, 直到两块冗余卡件同时故障才会引起停车, 既满足了装置安全控制指标, 也能保证装置长周期运转。
3.1.3电磁阀部分
为了增加安全性, 联锁电磁阀除了引风机电磁阀外 (即使ESD失效, 引风机电磁阀带不起电, 停不了, 对整个装置的安全不会带来隐患, 在极端情况下, 容忍引风机带病运行, 以确保整个装置的安全) , 全部采用联锁动作信号为“0”的触发模式。在霍尼韦尔安全管理器SM组态中有一个故障响应模式, 当卡件或者SM控制器STOP, 即ESD失效时, 需要定义输出卡件的响应模式, 有两种选项, 要么 (LOW) 掉电, 要么 (HOLD) 保持。保持是不推荐的, 若SM都停了, 逻辑输出保持的意义不大, 还会使装置更不安全;若选择了掉电模式, 则当输出卡件或SM停止运行后, 数字输出将断电。根据掉电模式产生的结果看, 若电磁阀选择“1”的联锁动作触发模式, 在卡件或SM停止运行后, 将无法带上电, 装置无法停车, 处于极不安全的状态。
3.1.4与DCS的集成
与DCS的集成, 采用软硬结合的方式, 硬连接安全可靠, 软连接节约成本, 极大地扩展了DCS安全管理的功能。在DCS上设置ESD联锁的停车按钮, 以硬接线引入ESD, 使ESD的停车有后备手段, 也便于操作人员在停车的同时, 监控相关阀门, 让装置处于更安全的状态;建立了图1的网络平台后, 用软连接的方式就可以将更多的安全管理信息传送到DCS, 不仅减少了相互之间的线缆连接, 更能让操作人员感觉不到ESD的存在, 在DCS上就可以全览ESD的动作情况, 而不仅限于图1所示的一台安全管理器的操作员站。这种无缝地集成方式, 保留了操作习惯, 扩展了DCS安全管理功能。
3.1.5辅操台
为了快速、直接地对现场的异常状况反映, 辅操台的设置是强制性的, 完成紧急停车系统 (ESD) 的硬停车和硬复位功能, 以硬接线的形式直接进入ESD安全管理器, 而不进入DCS系统。
3.2软件组态
软件的编制采用可视化的图形界面。SM可编程控制系统采用霍尼韦尔的Safety Builder专用编程软件, 它是基于WINDOWS环境下的应用软件。
3.2.1网络搭建和点组态
按照图1所示的结构, 对SM控制器的物理网络进行组态, 并定义逻辑网络的通讯模式和协议, 尤其是与DCS之间的通讯协议, 规定相互之间通讯地址的范围。建立好安全控制网络后, 完成系统的I/O组态, 建立通讯点。
3.2.2 FLD (功能逻辑图)
FLD功能逻辑图是整个ESD的核心内容。在外围的输入输出点建立好以后, 就可以根据因果关系图, 完成FLD的编制, 其编制采用可视化的图形界面。对23个逻辑图分别进行绘制, 拖曳逻辑功能块, 快捷而直观地连线, 一幅形象而直观的因果关系图如图2所示。经过软件的编译完成后即可下装到SM安全管理器中, 驱动现场的电磁阀等。
FLD主要有3种类型, 分别是主程序块、用户自定义的子程序块、方程式块。3种FLD结合使用可以完成较复杂的安全应用。合成氨ESD中大量使用了开方、温压补正算法、比值计算等子程序块, 完成对模拟量的计算。主程序除调用子程序块外, 大量的控制逻辑都是用常规逻辑块“与”、“或”、“非”、“延时”搭建的。
3.2.3SM操作员站操作界面
操作员站软件, 是基于VISTA操作系统的, 能够完成监视、控制及其他辅助管理。其画面有联锁动态逻辑图、联锁参数表、联锁报警画面、点趋势图、SOE报警画面。
联锁动态逻辑图上, 可以进行紧急停车和复位, 以及联锁点的单独切除和投用, 极大地方便了联锁的管理, 当一个联锁点经过总工程师审批允许停用, 可以在画面上快捷方便地切除。如图3所示。
联锁报警画面分级管理, 停车报警在ESD上实现, 而预报警在DCS上实现。由ESD发出的报警声音, 表示ESD某个停车联锁已经动作, 需要操作人员引起注意, 并立即采取应急措施。
SOE (sequence of event) 事件报警画面中汇总了联锁的动作事件, 能在联锁动作后, 极快地抓住事件的起因, 为事故分析提供了有力的依据。
4SM的安装调试
在ESD的安装中, 除了对ESD的输入输出卡件接线外, 还需对辅助机柜里面的安全栅、中间继电器、供电端子排接线。完成安全联锁系统的接线后, 即可进行系统的调试。
4.1安全栅的配置
现场输入信号共98个点, 全部采用安全栅将信号一分为二的方式, 一路进ESD, 一路进DCS。这样的优势是:ESD和DCS两边能同时看现场的信号;有40个信号引到DCS用作控制, 不受影响;这些输入点在DCS上报警值和联锁值保持不变, 报警浏览方式不变。
4.2输出到电磁阀、泵及到DCS的接线方式
SM的数字输出卡件每个通道都带有3个中间继电器, 干接点输出, 对大多数的输出不用扩展中间继电器。当电磁阀线圈是24VDC驱动时, 可以将24VDC电源、DO卡件、电磁阀串起来接成回路即可;当电磁阀线圈是110VAC, 如压缩机5个脱扣电磁阀, 就需要中间继电器了, 就是24VDC电源、DO卡件、24V线圈的继电器 (接点是110VAC) 串起来驱动继电器, 然后110VAC电源、电磁阀、继电器接点串起来驱动电磁阀。
4.3安全功能调试
按照石油化工安全控制系统的规范要求[2], 要制作完善的调试内容, 全面地进行调试。功能调试项目分输入、逻辑、辅助功能和输出。输入部分的调试项目有:
①在Safety Builder、ESD、DCS上确认输入回路的量程符合要求;②在现场输入4～20 m A DC信号至相应位号, 增大、减小信号, 确认DCS和ESD上的PV值变化正确;③切断安全栅的信号, 在ESD上确认其PV值跑刻度下限, 在DCS上显示“—”或“BAD;④输入信号高、低报警值, 确认:ESD显示画面上PV值及状态灯的变化正确, 红色动作, 绿色正常, ESD上有SOE事件;DCS联锁显示画面上PV值及状态灯的变化正确, 红色动作, 绿色正常, DCS上有报警事件;⑤拔调ESD卡件的SIC电缆线 (冗余卡件要拔掉2根) , 使卡件故障, 在SAFETY BUILDER上确认显示值跑FR (故障响应) 状态;确认在DCS上SYSTEM_ALARM点报警;
逻辑部分的调试项目有:
①在SAFETY BUILDER上输入动作值, 测试每个动作内容, 在停车灯亮时, 确认ESD上有联锁报警声音, DCS上无此声音;②每次动作后, 复位到正常值, 按ESD上的复位按钮进行联锁复位, 确认联锁条件未到正常值时, ESD上的复位按钮按不动;
联锁辅助功能调试项目有:①DCS上停车;②ESD上复位;③ESD上停车;④辅操台上硬按钮停车⑤总投用/切除;
输出部分的调试项目有:①点击ESD的停车按钮, 确认现场电磁阀动作, 点击ESD上的复位按钮, 确认现场电磁阀复位;②拔卡使DO所在通道或者卡件故障, DO进入FR状态, 同时DCS上有报警;
5结束语
从2010年8月投用以来, 经过近3个月的运行, ESD控制器很稳定, 无系统故障, 但回路故障报警时有发生, 主要是处理现场仪表时产生的断路报警。但需要引起警惕的是, 不是有了ESD装置就高枕无忧了, 只有不断地完善安全联锁, 将各种安全因素置于监控之下, 合成氨工业的安全等级才会逐步提高;另外, DCS设备失效或者故障后, 装置处于不确定的状态, 而ESD的设备失效或者故障后, 装置会停车处于安全状态, 但会大大降低装置的可用性, 停车机率增加。
ESD在合成氨装置的投用, 技术上提升了装置的安全可靠性, 为使装置更加安全、稳定、长周期运转, 还需从制度上强化对工艺装置和ESD设备的巡检维护。
参考文献
[1]张庆伟, 沈军.日产1500吨合成氨工艺操作手册[M.]云南水富:云南云天化股份有限公司, 2011.
紧急停车 篇5
1 衬砌几何、力学参数
对于Ⅰ~Ⅲ级围岩, 由于初期支护作为永久结构已可使围岩保持稳定, 因而二次衬砌可按构造要求选定厚度, 不必进行验算。Ⅵ级围岩的的公路隧道不按工程类比设计, 需要进行专题研究, 所以只对Ⅳ级、Ⅴ级围岩公路隧道紧急停车带处的隧道衬砌进行计算和安全分析。各级围岩的物理力学参数如表1所示。
紧急停车带处隧道的二次衬砌采用C20混凝土, 其重度取23k N/m3, 弹性模量取28GPa, 泊松比为0.2, 抗压极限强度为15.5MPa, 抗拉极限强度为1.7MPa。
2 荷载计算
深埋条件下, 围岩的垂直均布压力可按下式计算:
式中, q-垂直均布压力 (k N/m2)
S-围岩级别
B-隧道宽度 (m)
i-围岩压力增减率, 取i=0.1
围岩的水平均布压力:
由公式 (1) 、 (2) 计算可知, Ⅳ级围岩的垂直均布压力为155.232k N/m2, 水平压力系数取为0.3, 则水平均布压力为46.570k N/m2;Ⅴ级围岩的垂直均布压力为256.608k N/m2, 水平压力系数取为0.5, 则水平均布压力为128.304k N/m2。
3 结构内力计算
复合式衬砌的围岩压力由初期支护和二次衬砌共同承担。针对不同级别的围岩, 分别以二次衬砌分担20%、40%、60%、80%、100%围岩压力这五种情况进行计算求解。
根据《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) 规定的二次衬砌的支护参数, 确定IV级围岩隧道二次衬砌厚度为35cm, Ⅴ级围岩隧道二次衬砌厚度为45cm。实际施工中, 仰拱多在边墙之后修建, 不需考虑仰拱对结构内力的作用。
在使用有限元分析软件ANSYS计算求解时, 衬砌结构用Beam3梁单元模拟, 将结构的两侧边墙各划分为12个单元, 拱顶部分划分为24个单元。在单元节点上设置地层弹簧以模拟围岩和二次衬砌之间的相互作用, 边墙底端设置固定铰支座。然后施加围岩压力和衬砌自重, 进行初步求解, 因为地层结构法假定围岩和二次衬砌之间不存在拉力, 故初步求解后应删除受拉弹簧, 然后再进行一次求解, 删除受拉弹簧。重复上述步骤, 直至删除所有受拉弹簧。最后一次求解所得的轴力、剪力、弯矩即为衬砌结构内力。
在不同分担比例下, 隧道二次衬砌的典型内力图分别如图2所示。
4 衬砌结构安全分析
《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) 规定, 隧道结构应按破损阶段法验算构件截面的强度。
考虑永久荷载和基本可变荷载组合, 混凝土的抗压极限强度对应的安全系数为2.4, 抗拉强度极限对应的安全系数为3.6。
式中, Ra-混凝土抗压极限强度
K-安全系数
N-轴向力 (k N)
b-截面宽度 (m)
h-截面厚度 (m)
E0-轴向力偏心距
当e0>0.2h时, 系抗拉强度控制承载能力, 按抗裂要求, 混凝土构件的安全系数应据式 (4) 计算。
式中, Ri-混凝土抗拉极限强度
根据式 (3) 、 (4) 计算得到的各个单元的安全系数。在不同围岩级别, 不同分担比例下的最小安全系数如表2。
在表2中, 最小的安全系数均来自于拱顶单元, 需要满足混凝土达到抗拉极限强度时的安全系数3.6。显然, 对于Ⅳ级围岩, 当二次衬砌分担40%、60%、80%、100%隧道荷载时, 结构的安全系数都小于隧道规范规定的安全系数;对于Ⅴ级围岩, 当二次衬砌分担60%、80%、100%隧道荷载时, 结构的安全系数都小于隧道规范规定的安全系数。
5 结论
《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) 给出了释放荷载分担比例表, 建议Ⅳ级围岩隧道二次衬砌分担荷载比例为20%~40%, Ⅴ级围岩隧道二次衬砌分担荷载比例为60%~80%。
然而, 上述计算结果显示, 在两车道公路隧道的紧急停车带处, 当二次衬砌采用《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) 所规定的最小厚度时, 对于Ⅳ级围岩, 二次衬砌并不适宜分担40%及40%以上的隧道荷载, 对于Ⅴ级围岩, 二次衬砌并不适宜分担60%及60%以上的隧道荷载。
造成这一结果的原因, 主要有两点:
(1) 根据公式 (1) 可知, 隧道围岩压力与跨度成正比, 紧急停车带处的隧道跨度变大, 导致该处围岩压力增大, 二次衬砌所分担的荷载增大;
(2) 紧急停车带处的隧道跨度变大导致二次衬砌的整体受力情况朝向不利的方向发展, 尤其是拱顶以及两侧拱腰处。
针对这一问题, 可以从以下三方面着手予以解决:
(1) 增加两车道公路隧道紧急停车带处初期支护以及二次衬砌的厚度, 使其能够承受更大的荷载;
(2) 提高两车道公路隧道紧急停车带处初期支护以及二次衬砌混凝土的设计强度;
(3) 加强二次衬砌容易破坏位置的局部配筋, 提高其抗拉极限强度。
摘要：采用荷载结构法, 在深埋隧道、采用《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004) 规定的最小衬砌厚度的条件下, 用ANSYS软件模拟计算两车道公路隧道紧急停车带处衬砌结构的内力, 进行安全分析, 为工程人员的实践提供参考。
关键词：公路隧道,紧急停车带,荷载结构法,二次衬砌,安全分析
参考文献
[1]中华人民共和国交通部.《公路隧道设计规范》 (JTGD70-2004) [S].北京:人民交通出版社, 2004.
[2]曾艳华, 王英学, 王明年.地下结构ANSYS有限元分析[M].成都:西南交通大学出版社, 2004.
[3]王成.隧道工程[M].北京:人民交通出版社, 2009.
[4]李长祥.基于ANSYS的隧道断面优化设计研究[J].公路交通科技, 2011.
紧急停车 篇6
甲醇二套气化装置ESD系统采用TRICON ESD系统。TRICON ESD控制系统采用了当前先进的微处理TMR硬件技术和成熟可靠的TRISTATION 1131软件系统, 具有完整的装置联锁保护功能、系统自诊断和SOE功能。
2 阀位偏差报警联锁相关逻辑
2.1 只带阀位开关的阀门
图1、图2为只有阀门开关反馈的逻辑图。逻辑块“与”前信号为阀位反馈开关的硬线信号。
图1为阀门的关反馈信号u XZSC1304A与上开反馈信号u XZSO1304A取非后结果为m XZSC1304A。
图2为阀门的开反馈信号u XZSO1304A与上关反馈信号u XZSC1304A取非后结果为m XZSO1304A。
正常情况下, 阀门在关位时, u XZSC1304A信号为逻辑1, u XZSO1304A信号为逻辑0, 则图1结果m XZSC1304A为逻辑1, 程序认为阀门为关闭状态。同理, 当图2结果m XZSO1304A为逻辑1时, 程序认为阀门为打开状态。当“与逻辑块前任一信号发生变化时, 图1、图2的结果均反转。
图1、图2的结果即信号m XZSC1304A和m XZSO1304A被采到图3逻辑中, 其中主功能块FC_Valve如图4所示。
信号m XZSC1304A被引至CBS_CLOSE引脚, 为1时, 主功能块FC_Valve认为阀门关闭;信号m XZSO1304A被引至CBS_OPEN引脚, 为1时, 主功能块FC_Valve认为阀门打开。
主功能块FC_Valve输入引脚SAFETY_INPUT引入阀门的开关命令m XV1304A信号, 为1为开阀, 为0为关阀;OPEN_TM和CLOSE_TM引脚分别定义开、关阀门时间;输出引脚DISCREPANCY_ALM信号为s ZA1304A, 即阀位偏差信号, 此信号被引入联锁逻辑中, 作为停车信号使用, 本气化ESD系统中设定该信号为0时为报警状态。该信号为0有几种情况:
a.当阀门开关命令m XV1304A为1时, 即开阀命令, 若引脚CBS_CLOSE为1, 引脚CBS_OPEN为0, 则阀位偏差信号DISCREPANCY_ALM为0, 联锁状态。即开命令发出, 关反馈返回, 存在异常。
b.当阀门开关命令m XV1304A为0时, 即关阀命令, 若引脚CBS_CLOSE为0, 引脚CBS_OPEN为1, 则阀位偏差信号DISCREPANCY_ALM为0, 联锁状态。即关命令发出, 开反馈返回, 存在异常。
c.当阀门开关命令发出时, 图3中, TMR_R计时器开始计时, 在相应命令发出后的OPEN_TM和CLOSE_TM设定时间内, 相应的阀门开关反馈信号未返回时, 阀位偏差信号DISCREPANCY_ALM为0, 联锁状态。
此联锁是要求阀门在规定时间内打开或关闭, 以满足工艺要求, 若出现超时, 则说明阀门动作异常, 需要调试。
2.2 既带阀位开关又有阀位变送器的阀门
此类阀门为比较重要的氧气管线阀门和煤浆管线阀门。
阀位变送器信号u XZT1201A被引入功能块AIS。如图5、图6所示。
当阀位信号u XZT1201A>80%时, 发出信号m XZAHH1201A;
当阀位信号u XZT1201A<10%时, 发出信号m XZALL1201A;
当阀位变送器信号小于3.8m A或大于21m A时, 发出信号m XZAX1201A。
3 阀位偏差报警联锁几点思考
(1) 只带阀位开关反馈的阀门, 容易产生信号误动作, 开关反馈信号没有真正起到2取2的作用, 其中只要有一个信号发生反转, 程序便认为阀门状态发生变化, 从而引起跳车。这种情况在装置运行中发生过, 经报请厂领导同意, 在联锁信号后增加2-3S延时后, 有效防止了仪表开关信号不稳定造成不必要的停车。
(2) 既带阀位开关又有阀位变送器的阀门阀位偏差信号, 真正的起到了3取2的效果, 但当阀位变送器故障后, 还是不能起到应有的作用。
摘要：本文介绍了神华宁煤煤化工甲醇厂二套气化ESD中阀位偏差报警联锁逻辑, 其中包括只带阀门反馈开关的阀门以及既带阀门反馈开关又带阀位变送器的阀门。