安全联锁改造（通用8篇）
安全联锁改造 篇1
0 引 言
为提高化工生产装置和危险化学品储存设施本质安全水平,降低风险、防止发生事故,所有涉及光气及光气化工艺、电解(氯碱)、氯化、合成氨、聚合、加氢、氧化、过氧化等15种危险工艺化工企业必须在2010年底前完成化工生产过程的自动化控制及安全联锁改造任务。
目前涉危化工企业生产过程的自动化控制程度相差较大,大量的小规模生产装置自动化控制水平低,紧急停车自动控制系统缺失,没有实现自动化控制和采取安全联锁装置。
1 介绍常用的自动控制及安全联锁方式
对高危作业的化工装置最基本的安全要求应当是实行温度、压力、液位超高(低)自动报警、联锁停车,最终实现工艺过程自动化控制。目前,常用的工艺过程自动化控制及安全联锁主要有:
1)可编程序控制器(以下简称PLC)是可是编程逻辑控制器。是从开关控制到顺序控制,头到尾执行一次后从头到尾开始执行。主要用于化工过程中顺序控制。以前PLC多用在设备控制上,任务相对简单和小型自动控场所。
2)DCS集散控制系统是一个由过程和监控级组成的从从通信网络为纽带的多级计算机系统工程,有控制、(工程师站)、操作(操场作台站)、现场仪表(现场测控站)的三级结构。主要用于大规模的的连续过程控制。DCS则更多用在工厂级的监控管理上,系统的规模更大些。
3)ESD紧急停车系统也称安全仪表系统(SIS)、安全停车系统(SSD)、安全联锁系统(SIS)或安全保护系统(SPS)、安全仪表系统。ESD系统设备配置不断更新换代,由简单到复杂,由低级到高级。在正常情况下,ESD系统是处于静态的,只有当生产装置出现紧急情况时,而直接由ESD发出保护联锁信号,对现场设备进行安全保护,避免危险扩散造成巨大损失。
4)安全仪表系统(SIS)是用仪表实现安全功能的系统。
2 典型控制单元模式
化工生产过程千差万别,单元操作类型并不多,简单介绍几个典型的基本单元控制模式。
2.1 化学反应器
多数化学反应是放热反应,化学反应器的控制指标有温度、压力、流量、液位等,是各单元操作中较复杂也是最危险的操作。多数反应器应当配置超温、超压、超液位报警和联锁系统。
(1) 流量控制。
通过控制进料量使系统反应配比及反应过程稳定,生产中采用比值调节来控制进料配比。
(2) 温度调节。
通过控制冷媒流量来调节反应器温度,温度超高联锁,当温度超高时系统报警,同时关闭紧急切断阀切断进料。
(3) 液位控制。
通过控制出料阀使反应器液位保持恒定,同时可设液位高低限报警。
(4) 搅拌速率控制。
通过控制电机电流,显示转速,显示报警。
2.2 聚合反应器(设夹套加热,盘管冷却)与上述化学反应器单元控制模式相同
增加压力调节系统,使反应器的压力保持稳定。当反应超压时报警,同时联锁关闭进料阀,若反应器内余料继续反应,压力继续升高,就开启安全泄压系统,尾气进回收装置。
2.3 蒸馏塔系统
蒸馏是应用极为广泛的传质过程,其目的是将混合液各组分进行分离,达到要求的纯度标准。
蒸馏塔系统的调节参数有进料量、馏出量、釜液量、冷却量、加热量、回流量六个;被调节参数有压力、塔釜液位、进料量、产品量、回流罐液位、回流比六个
2.4 换热器基本单元模式
工艺过程中常设置换热器设备(冷却器、再沸器、冷凝器等),其调节控制参数都是温度。通常控制方案有三种:调节有效传热面积、根据工艺物料出口温度来调节冷(热)载体流量、改变温差。
2.5 危险物体储罐
仪表控制设计一般要求:
(1) 液位:就地液位指示,远传液位指示,高、低液位报警,高、低液位联锁(需要时设)。
(2) 温度:就地温度指示、远传温度指示(需要时设报警),有加热系统的设温度调节。
(3) 流量:进出料管线上设流量计。
危险物体储罐安全设施有:①喷洒冷却水,压力指示、报警;可和温度联锁实现自动喷淋;②现场流量指示及液位现场指示、远传指示、高低液位报警及超高液位联锁;③氮封压力调节,使罐内氮封压力保持正压;④阻燃式呼吸阀;⑤有必要时设温度指示、报警、连锁;⑥必要时在储罐附近设可燃气体浓度监测报警及有毒气体浓度监测报警;⑦有些储罐可设置泡沫灭火设施。
3 改造施实
1)对工艺装置进行风险分析
化工生产过程中高温、高压、易燃、易爆、易中毒、有腐蚀性、有刺激性臭味等危险危害因素是固有的,主要危险性有:爆炸、火灾、中毒、泄漏等。
(1)对产品、中间产品、原料及辅助材料的物理、化学性质进行分析,确认其点火性、可燃性和毒性,并根据其贮存量和工艺过程中的物料量确定其危险程度;
(2)对工艺的固有危险性进行分析,确认工艺过程中有几步化学反应,主要危险。并对可能发生的事故类型、损失程度;
(3)对反应器、储罐等主要危险设备的新旧程度、生产、储存装置的现有状态;
(4)对企业现有工艺规程、安全规程等操作制度和现有的安全设施;
(5)通过以上分析找出现有装置的主要危险有害因素,主要工艺控制参数,初步确定控制点和监测点的要求。
2)制定安装(改造)方案
企业可依据本企业工艺装置风险分析的结果及单元操作模式,根据安全等级,制定自动控制和安全联锁系统的方式改造方案。
(1) 采用PLC可编程序控制器、DCS集散控制系统和ESD紧急停车系统,要与软件公司合作;依据工艺流程,工艺控制点及工艺控制参数等确定自动控制及安全联锁控制点。
(2) 采用安全仪表系统(SIS) 系统,依据工艺控制点及工艺控制参数;主要设备等确定安全联锁控制点。
(3) 易燃物体储罐安全控制,根据储罐内介质及储存量确定安全联锁控制及安全设施位置和数量。
设计应当委托具有资质的设计单位承担。对于高度危险装置的自动化控制和安全连锁系统方案设计,建议委托具备甲级资质、有经验的设计单位承担。
3) 安装、调试和投入运行。
自动控制及安全联锁装置的安装、调试,必须由具备能力有资质的单位承担,企业应当选派人员参与安装调试工作,培养自己的技术人才。
4 改造中存在的问题
1) 有些小企业设备简陋陈旧,经营效益不佳,安全仪表较落后,自动化控制和安全连锁改造施实进度慢。
2) 改造采用DCS集散控制系统的,还有安全联锁控制点不完善或没有安装安全联锁装置。
3) 采用安全仪表系统(SIS)系统的,没有安全联锁联锁和紧急切断处理装置。
4) 危险物体储罐附近没有或少设了可燃气体浓度监测报警及有毒气体浓度监测报警。
5) 危险物体管道与设备连接的阀门部分没有加逆止阀。
总之,化工企业危险工艺装置安装了自动控制和安全连锁后,降低了事故发生率和危害程度,避免造成重大人身伤害及重大财产损失。稳定工艺参数、保证产品质量、减轻劳动强度同时实现生产过程的优化控制,确保安全生产。
参考文献
[1]国家安全监管总局编.首批重点监管的危险化工工艺目录.2009.
[2]汪镇安编.化工工艺设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003.
[3]SH/T3018-2003,石油化工安全仪表系统设计规范[S].
安全联锁改造 篇2
一、铁道信号联锁设备的故障诊断
1、传统的故障诊断方法 依靠技术人员对设备故障机理的把握程度和经验,进行分析、判断和故障处理。主要方法有逻辑推理法、优选法、比较法、断线法、校核法、试验分析法、检查法、调研法、逐项排除法、仪表测试法等。
2、信号处理法 一般利用信号模型,如相关函数、频谱
、自回归滑动平均、小波变换等,分析可测信号,提取方差、幅值、频率等特征值,检测出故障。这些方法简单方便。
3、解析模型法,它建立诊断对象精确数学模型的基础上,运用数理统计、解析函数等数学方法,对被测信息进行处理诊断。但在实际诊断中,经常难以构成被诊断对象的精确数学模型,加上大型复杂设备的非线特征,限制了解析模型诊断法的使用效果和范围。
4、人工智能故障诊断法,是利用神经网络、遗传算法、模糊逻辑、专家系统等进行诊断以及与其他传统技术相融合的诊断技术,构成以诊断对象进行状态识别、故障辨识和状态预测的故障智能诊断系统。这种诊断方法有:神经网络故障诊断法、遗传算法故障诊断法、模糊逻辑故障诊断法和专家系统故障诊断法等。
随着电子技术计算机技术及信息技术的发展,智能故障诊断技术广泛应用在铁道信号设备,为故障分析和诊断提供了现代化辅助决策工具。为提高故障预防和状态维修的水平发挥了重要作用。
二、可靠性与安全性技术保障
保障性是指道岔电子控制模块的设计特性满足实际使用要求的能力。通过可靠性、维修性设计以及测试性设计。能够使设备在实际应用中具有高安全性、高可靠性的技术保障。另一方面通过模块的技术保障设计,使模块得到所要求的保障资源和措施,在这个过程中,需要进行深入的技术保障分析,使设备的设计与技术保障措施达到最佳的匹配,保障系统以最佳的寿命周期,完成和实现应用领域的控制要求。
道岔电子控制模块的设计特性主要包括可靠性、安全性、易维护性、测试性、运输性、保障性、标准化等等,其重要性显尤为突出的是可靠性和安全性,而达到高可靠性和高安全性的基础就是模块可靠性、安全性的技术保障。
1、硬件技术保障
硬件电路性能的好坏直接影响整个系统工作质量,应用硬件抗干扰措施是经常采用的一种有效方法。通过合理的硬件电路设计可以削弱或抑制绝大部分干扰,在道岔电子控制单元的`硬件设计中,主要采取了以下几种保障措施:
1)尽可能的采用电流器件,减少使用电压器件。因为干扰都是以电压的形式出现的,而形成电流必须有一定的能量,所以少使用电压器件可以收到事半功倍的效果。
2)在模块设计时,选用性能好、质量高、参数稳定性好的元器件。对电阻功率、电容的耐压必须有储备系数,储备系数均须大于1.5。
3)充分考虑电源对单片机的影响,电源做得好,整个电路的抗干扰就解决了一大半,单片机对电源噪声很敏感,在该系统中采用给单片机电源以及逻辑电路加滤波电路,以减小电源噪声对单片机的干扰。
4)电路板合理分区,比如强、弱信号、数字、模拟信号等。在道岔控制单元中,设计时将继电器等较大干扰源和MCU等敏感元件远离。
5)用地线把数字区和模拟区隔离,数字地和模拟地也进行了分离,最后接于电源地。
2、软件技术保障
对于数据信息的传输,采用了正反码重传的冗余结构,即任意一条来自CAN总线的控制命令都可以在两个MCU中同时执行。另外可以采用16位CRC编码校验技术,从而保证了信息传输过程中的安全性,对于数据信息的存储,采用了定时刷新的措施,MCU周期性的自检、刷新其内存中的数据信息,保证与原始信息的一致。
三、建立常态化联锁安全应急管理流程
将日常故障处理、临时过渡施工、配合施工中积累的联锁安全管理经验和做法,按照“风险识别、系统评估、卡控措施、反馈信息的步骤制定成常态化工作流程。各级联锁管理人员在信号设备发生故障到达现场后,按照流程要求,查明故障原因,积极进行修复,确定联锁试验范围名称、项目,故障处理完毕及时将相关试验表格上报段调度。
对特殊中岔、场联、坡道、引导、道口、专用线设备等进行详细检查,利用段局域网平台,将特殊设备分布、原理、试验方法及维护注意事项登录在段信息网络平台上,方便车间学习、交流,强化联锁试验应急演练。落实卡控措施,坚决杜绝联锁试验缺项、漏试,联锁试验不彻底盲目开通使用等违章行为。
四、建立联锁安全信息快速反馈机制
建立《联锁安全问题库》。对铁道部、路局、电务段检查监测诊断发现的问题,全部建档入库,分类管理,动态更新,及时处理各类隐患和问题。运用电务试验车轨检车检测、用户回访、机电联劳等方式,对问题处理进行跟踪验证,闭环处理。 健全联锁安全信息诊断评估制度,建立段车间2级固定设备和移动设备安全运行信息诊断评估网络,明确评估标准,实现联锁安全信息资源的科学合理利用,形成指导安全生产的有效依据强化联锁图纸档案管理,做
到信息化、标识化,制定落实5项管理要求: 每个车站相同的局部设备如有多套不同图纸必须合成为一套完整的图纸;工区、车间、电务段存放的同一个车站的图纸必须完全相同;室外箱盒内的图纸必须与车站整套图纸中的局部设备图纸完全一致;所有图纸应做到与实物配线完全一致;整套图纸应做到不缺图页、不缺边少角、张张清晰,并装订整齐。
五、建立联锁安全综合试验机制
强化计算机联锁修改软件仿真试验记录管理,针对部分软件厂家在仿真试验初期对发现问题、主要原因、处理措施等无任何记录的现象,电务段严格执行部 局规定,建立健全了计算机联锁仿真试验报告制度,在每次仿真试验时,由联锁软件研制单位和设备管理单位共同出具仿真试验书面报告,内容包括: 车站名称 试验日期、双方参加试验人、试验项目、发现问题、处理结果等,并由双方单位试验人签字。对完成仿真试验后的联锁软件芯片必须进行封存管理,研制单位和设备管理单位同时在封条上签字,现场施工封锁当天双方共同确认原封装良好后进行开封,如设备管理单位发现事前已经开封,应拒绝现场软件更换。
结语
总之,信号联锁是指通过技术方法,使信号、道岔和进路必须按照一定程序并满足一定条件,才能动作或建立起来的相互关系,确保联锁关系正确是信号设备设计、制造、施工、维护应遵循的基本原则,联锁错误或失效都将直接危及行车安全,以强化现场预防控制为重点,严格执行联锁纪律,严抓联锁责任制落实,实现了安全生产的持续稳定。
参考文献
[1]赵志熙等编着,计算机联锁系统技术[M].北京:中国铁道出版社,.93-203.
安全联锁改造 篇3
1 工艺概述
苯乙烯和丁二烯两种原料在立式釜聚合反应器中与乳化剂混合, 在低温5℃下, 以过氧化氢二异丙苯为引发剂, 以甲醛次硫酸钠及EDTA-Fe.Na盐为催化剂, 两种单体发生共聚生成丁苯胶乳, 在单体回收单元回收未反应的单体 (苯乙烯、丁二烯) 后, 生成的丁苯胶乳经掺和、凝聚、脱水、称量、压块、包装后作为产品送出装置。
工艺设计原料多达29种, 很多原料具有强酸、强碱、易燃、易爆、易中毒等特点, 有的原料如丁二烯、苯乙烯、氨的蒸汽比空气重, 极易凝聚在厂房下部, 不易扩散, 爆炸范围宽、下限低, 而且丁二烯的闪点及燃点都很低, 这些物料都易造成火灾爆炸事故, 另外, 丁二烯、液氨沸点低, 接触人体还会造成冻伤。为了减少人与物料的直接接触, 保证设备和人身安全, 又能确保控制系统和现场仪表运行正常, 该装置设置了多套联锁控制回路, 以提高自动化程度, 减轻生产过程的危害性, 方便工艺操作。所有联锁回路都是采用日本横河电机公司的CENTUM-VP系统实现的。
2 系统配置
系统结构如图1所示。
3 问题的提出与分析
在生产装置中, 信号联锁是用来对相关工艺参数进行监视报警及对异常情况进行自动调控的重要措施, 当设备管道中的某些工艺参数超限或设备运行状态发生异常时, 它就会以灯光和音响引起操作人员注意, 人为或自动地改变操作条件, 使生产过程处于安全状态, 这是确保产品质量及设备和人身安全所必须的。在丁苯装置中, 用到了35套联锁控制, 基本上都是用顺序逻辑控制功能块实现的, 顺序逻辑控制是按照一定的顺序或逻辑关系对生产过程各阶段进行开关量的控制。它有两个特点:输入、输出信号均为开关量信号;生产过程的操作规律要遵循事先规定的顺序或取决于被测量的逻辑组合关系。对于这35套联锁来说, 大部分都是通过开停泵阀, 控制液位、流量和压力来达到联锁控制目的。
以压缩机联锁为例。丁苯装置压缩机主要是压缩丁二烯气体, 采用水环式压缩机, 低、中、高三段串联使用, 将丁二烯气体压缩到0.42MPa, 然后冷凝回收, 循环使用。来自聚合釜后SE-301、SE-302和CM-402的丁二烯气体吸入CM-403, 经压缩后与密封水一起进入分离器, 分离出的气体去冷凝器冷凝。
在以上的压缩过程中, PRCA361-1、PRCA361-2、PRCA361-3、XV361-1、XV361-2、XV361-3、XV363-1、XV363-2、XV363-3回路, 控制着压缩机内气体的进与出, 其中PRCA361-1、PRCA361-2、PRCA361-3是常规调节回路, 但其调节阀气路受XV361-1、XV361-2、XV361-3三个两位式电磁阀控制。如何对以上回路进行控制是完成压缩机联锁的关键。压缩机联锁必须实现如下功能:
(1) 在正常情况下, 工艺配备的三台压缩机只要有一台开着, 六台电磁阀就全部处于开状态, 而且是分别通过PRCA361-1、PRCA361-2、PRCA361-3来进行调节。只有三台压缩机都停了, 六台电磁阀才关闭, 而且其各自的指示灯XI363-1、XI363-2、XI363-3、XI361-1、XI361-2、XI361-3在辅助操作台上灯屏闪亮, 发出声音报警。一般保持两台压缩机工作。
(2) 当压缩机本身有问题或者装置发生异常情况, 需要紧急停压缩机, 但又无法进入现场去停压缩机时, 需要通过辅助操作台上的紧急切断按钮加以切断。当切断时, 不但压缩机停下来, 而且六个电磁阀XV361-1、XV361-2、XV361-3、XV363-1、XV363-2、XV363-3全部关闭。
(3) 装置运行一段时间都需要停下来进行检修, 检修时需要打开全部阀, 进行吹扫置换, 这时需要在辅助操作台上安装一个置换开关。当开关打到置换位置时, 即不再和压缩机运行发生关系, XV361-1、XV361-2、XV361-3、XV363-1、XV363-2、XV363-3予以打开, 且分别通过PRCA361-1、PRCA361-2、PRCA361-3调节回路控制气量, 开车前关闭所有阀进行试压试漏。
通过以上分析, 要实现压缩机的联锁控制, 辅助操作台上安装辅助开关及实现灯屏报警是两个重要环节。但联锁系统所用的联锁控制开关为三位式, 而实际配备中有一个为两位式, 不符合实际需求。若从硬件上修改配置, 时间不允许, 而且此设备为进口设备, 不易改动。为此, 决定充分挖掘DCS的潜能, 利用软开关实现辅助操作台上硬开关的功能。至于灯屏报警, 既可以选择逻辑图, 也可以选择顺控表实现, 为了方便, 选择顺控表。对于压缩机联锁控制的实现, 选择逻辑图比较理想, 因为它与顺控表比较更加直观, 易于非组态人读懂逻辑关系, 并且组态时能够灵活方便地使用“与”、“或”、“非”等逻辑判断关系。
4 问题的解决
4.1 软开关的实现
4.1.1 定义公共开关
软开关分为全域开关Global Switch (%GS) 和公共开关Common Switch (%SW) , 其中全域开关是在一个系统中不同控制站之间数据传送, 它可以传递逻辑值, 也可以传递状态值, 每个控制站最多允许256个全域开关。公共开关用于在同一个控制站内部设定和调用, 其数据类型为逻辑型, 每个控制站最多有4000个, 其中前400个留作系统本身用, 主要用于识别系统上电时的站启动和一些限制设定等, 另外的3600个用户可以自由使用。具体实现步骤:开始→程序→YOKOGAWA CENTUM→System View→选择项目QLSBR→选择控制站FCS0105→SWITCH→Switch Def→定义公共开关 (如表1所示) →Save→Downlo ad→Exit Common Switch Builder。
4.1.2 做顺控表传递数据
顺序表模块有两种:ST16, 能处理最多64个I/O信号和32个规则的顺序控制功能块;ST16E, 用于ST16的规则扩展的功能块, 以扩展顺控表, 能形成步类型ST16的顺控表组。选择ST16, 具体实现步骤:开始→程序→YOKOGAWA CENTUM→System View→选择项目QLSBR→选择控制站FCS0105→FUNCTION BLOCK→建立顺控表模块→STXZ403→选中STXZ403, 右键点击Edit Detail→打开顺控表, 填写表格 (如表2所示) →Save→Exit Function Block Edit Detail Builder→Download→Exit Control Drawing Builder。
从顺控表可以看出, 当%SW0408.PV.1条件成立时, 作用栏中SWXZ403T和SWXZ403P的值变为“0”并保持, 从而实现了选中任一项, 其它两项为“0”的目地, 完成了与辅助操作台上联锁控制开关同等作用的功能。
4.1.3 从画面上完善软开关功能
为了操作工使用方便, 在高段压缩机流程图画面的底部空闲处做了三个触摸软开关, 当需要时激活软开关, 软开关颜色变成绿色, 确认后, 就可以完成相当于硬开关的功能。这三个软开关分别是正常、切断、置换, 它们所对应的内部连接仪表位号分别为SWXZ403N、SWXZ403T、SWXZ403P。在画面组态中, 其具体的实现语句为:SWXZ403N.PV=1, SWXZ403T.PV=1, SWXZ403P.PV=1。
4.2 引入灯屏报警
由于压缩机在装置联锁中的重要地位, 为了引起操作工的注意, 需要以声音和光闪的形式, 在辅助操作台上加以警告。选用顺控表来实现, 其软开关定义、顺控表分别如表3、表4所示。
4.3 联锁控制的具体实现
CENTUM-VP系统提供了多种逻辑块, 这里选用32个条件、32个动作的LC64模块, 其启动方式为周期执行, 当逻辑运算过程条件成立时, 置为“1”, 条件不成立时, 置为“0”。联锁控制具体实现步骤:开始→程序→YOKOGAWA CENTUM→System View→选择项目QLSBR→选择控制站FCS0105→FUNCTION BLOCK→选择Control Drawing Builder→建立逻辑块L64→选中L64, 右键点击Edit Detail→打开一个新的画面, 绘制逻辑图→画完后Save→Exit Function Block Edit Detail Builder→Download→Exit Control Drawing Builder
LC64模块如图2所示。
在这个逻辑控制中, 三个压缩机CM403A、CM403B、CM403C是互为备用的, 任何一个开着, 都会输出一个“1”信号。
当压缩机处于正常状态时, 压缩机运行状态的“1”信号分别送到装置的三条线上, 辅助操作台上的正常按钮XZ361-1N、XZ361-2N、SWXZ403N也分别输出一个“1”信号, 它们相“与”后分别输出一个“1”信号;此时切断按钮XZ361-1T、XZ361-2T、SWXZ403T分别输出一个“0”信号, 经“非门”后, 分别输出一个“1”信号;这个“1”信号与上面“与”出的“1”信号又相“与”后, 输出一个“1”信号;置换开关XZ361-1P、XZ361-2P、SWXZ403P输出一个“0”信号, 它们相“或”后, 输出一个“1”信号, 六个电磁阀打开。
当压缩机处于切断状态时, 切断开关XZ361-1T、XZ361-2T、SWXZ403T分别输出一个“1”信号, 经“非门”后, 变成“0”信号;“0”与任何值“与”后, 仍为“0”信号;再与置换开关XZ361-1P、XZ361-2P、SWXZ403P来的“0”信号相“或”后, 变成“0”信号, 关闭六个电磁阀;同时, 从切断按钮来的“1”信号“非”后变成“0”信号, 经“或非门”后变成“1”信号, 关闭三台压缩机。
当压缩机处于置换状态时, 置换开关XZ361-1P、XZ361-2P、SWXZ403P分别输出一个“1”信号, 它与任何值“或”后, 都会输出一个“1”信号, 不管压缩机运行状态如何, 它都会直接打开六个电磁阀, 进行置换吹扫。
摘要：介绍中石化齐鲁石化公司橡胶厂丁苯橡胶装置采用日本横河CENTUM-VP系统实现压缩机联锁, 用软开关实现辅助操作台硬开关及灯屏报警等功能的过程。
安全联锁改造 篇4
珠海发电厂输煤系统四台6KV/400V厂低变 (分别为#1输煤变、#2输煤变、#1码头变、#2码头变, 下同) 设置的保护有高压侧开关过流保护51F2AR或51F2AT、变压器温度保护26T、中性点过流保护51NAC。其中变压器温度保护26T、中性点过流保护51NAC均可以联锁动作高、低压侧开关, 而高压侧开关过流保护51F2AR或51F2AT却不能联锁动作高、低压侧开关, 没有起到保护厂低变的作用。为保障厂低变的安全运行, 我们对输煤系统四台6KV/400V厂低变高压侧开关的联锁关系进行深入分析和检查, 并有针对性地对其联锁进行了改造, 防止厂低变受故障电流冲击而损坏。
2 存在问题
输煤系统四台6KV/400V厂低变高压侧开关的过流保护51F2AR或51F2AT动作时, 只断开高压侧开关, 低压侧开关不会联锁断开, 仍保持合闸状态, 没有起到保护厂低变的作用。
厂低变低压侧开关合闸、跳闸回路中没有高压侧开关的状态联锁, 即无论高压侧开关是否在合闸状态, 仍可以合上、断开低压侧开关, 这样会造成从低压侧反送电的可能。
3 可行性分析
珠海发电厂输煤系统四台6KV/400V厂低变高压侧开关均采用MEIDEN (明电) 的VBJD-6540BC-M型高压真空断路器, 低压侧采用MEI-DEN的AT06B型空气断路器, 均为进口优质开关, 设备构造和内部结线比较先进, 预留了保护扩容空间。
珠海发电厂输煤系统中的#1、2煤仓变中的低压侧开关的合闸回路和跳闸回路上均有高压侧开关状态的闭锁, 即当高压侧开关在分闸状态时, 低压侧开关合闸控制回路不通;当高压侧开关分闸 (无论正常操作或保护动作) 时, 低压侧开关也同时跳闸。
四台6KV/400V厂低变的高低压侧开关柜中均有足够的备用端子提供。而且四台6KV/400V厂低变相对应的高低压侧开关柜均安装在相同的电气房中, 便于铺设电缆。
4 改进措施
在四台6KV/400V厂低变对应的高低压侧开关柜之间各铺设一条电缆, 引高压侧开关的状态端子, 连接至低压侧开关的合跳闸回路中, 完善高压侧开关的联锁关系。
实现高压侧开关的过流保护动作时, 联锁断开低压侧开关的具体改进措施是:在低压侧开关的跳闸回路上, 引入高压侧开关状态端子中的一组常闭触点。实现高压侧开关的分闸时, 低压侧开关不能合闸的具体改进措施是:在低压侧开关的合闸回路上, 引入高压侧开关状态端子中的一组常开触点;
对上述开关进行试验, 满足改造要求。
电缆走向示意图、电缆线号连接图见下图所示。接线参见附图。
5 调试与试验结果 (试验合格后打√)
(1) #1输煤变高压侧开关VCB-CA3与低压侧开关LLC-CA1试验步骤:
√按照电气操作票的要求, 恢复隔离措施。
√在400V开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择就地方式, 正常位上送不上电为合格。
√在400V开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择远控方式, 正常位上送不上电为合格。
√在6KV开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择就地方式, 正常位上能送上电为合格。
√在6KV开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择远控方式, 正常位上能送上电为合格。
√6KV开关跳闸后, 400V开关也跟着跳闸并送不上电为合格。
(2) #2输煤变高压侧开关VCB-CB3与低压侧开关LLC-CB1试验步骤:
√按照电气操作票的要求, 恢复隔离措施。
√在400V开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择就地方式, 正常位上送不上电为合格。
√在400V开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择远控方式, 正常位上送不上电为合格。
√在6KV开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择就地方式, 正常位上能送上电为合格。
√在6KV开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择远控方式, 正常位上能送上电为合格。
√6KV开关跳闸后, 400V开关也跟着跳闸并送不上电为合格。
(3) #1码头变高压侧开关VCB-JA2与低压侧开关LLC-JA1试验步骤:
√按照电气操作票的要求, 恢复隔离措施。
√在400V开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择就地方式, 正常位上送不上电为合格。
√在400V开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择远控方式, 正常位上送不上电为合格。
√在6KV开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择就地方式, 正常位上能送上电为合格。
√在6KV开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择远控方式, 正常位上能送上电为合格。
√6KV开关跳闸后, 400V开关也跟着跳闸并送不上电为合格。
(4) #2码头变高压侧开关VCB-JB2与低压侧开关LLC-JB1试验步骤:
√按照电气操作票的要求, 恢复隔离措施。
√在400V开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择就地方式, 正常位上送不上电为合格。
√在400V开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择远控方式, 正常位上送不上电为合格。
√在6KV开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择就地方式, 正常位上能送上电为合格。
√在6KV开关柜上, 在就地远控转换手柄上选择远控方式, 正常位上能送上电为合格。
√6KV开关跳闸后, 400V开关也跟着跳闸并送不上电为合格。
经试验, 四台厂低变高低压侧开关的联锁合格。
6 改造效果
改造后一年来的运行实践证明, 输煤系统四台6KV/400V厂低变高压侧开关的过流保护动作时, 低压侧开关会联锁断开;同时厂低变高压侧开关在分闸状态, 低压侧开关无法合闸。
7 结束语
该项工程改造的完成, 解决了输煤系统四台6KV/400V厂低变高压侧开关的过流保护动作时, 只断开高压侧开关, 低压侧开关不会联锁断开, 以及厂低变低压侧开关合闸、跳闸回路中没有高压侧开关的状态联锁, 即无论高压侧开关是否在合闸状态, 仍可以合上、断开低压侧开关的问题, 完善了高低压侧开关的联锁关系, 防止从低压侧反送电对厂低变的冲击, 保障厂低变的安全运行。同时为同类开关联锁的改进提供了借鉴。
摘要：本文分析了珠海电厂输煤系统四台6KV/400V厂低变高低压侧开关的联锁设计上存在的不足, 并对开关的联锁作出改进, 解决了存在的问题, 为同类开关的联锁改进提供了借鉴。
关键词：电气工程,联锁,改造,开关
参考文献
[1]珠海发电厂输煤系统运行检修规程.珠海发电厂
铁路信号设备联锁安全预控管理 篇5
在联锁安全管理中可以实现分段管理, 并由所有联锁工程师、技术人员、段领导、安全生产负责人等工作人员组成专门的联锁安全管理组。一方面, 管理组的工作责任主要包括:定期或随时进行车间联锁管理检查工作;不断完善电务段联锁管理的细节工作;加强和检查本单位的工作完全情况;在每个季度和年度进行信号联锁关系检查试验等。同时可以建立相关的专门工作组, 比如:专业管理工作组、专项设备工作组以及是地区工作指导组等。另一方面, 为了不断增强安全生产指挥中心技术力量, 可以安排两名管理干部和五名技术骨干专门负责与上级部门进行信息的分享和工作的交流, 当出现重大联锁失效事件的时候, 便在第一时间向上级汇报。全面收集路局专业处室反馈的各种信息, 进行全面的调查与核实, 最后进行有效的分类管理。在紧急情况下, 启动联锁安全管理应急预案程序, 以避免信息倒流现象的出现。
2 构建信号新设备联锁安全预控体系
2.1 完善相关的规章制度
在铁路信号新设备联锁安全预控管理中, 可以制定相关的《施工管理方案》、《应急处置预案》、《客运专线铁路技术管理方案》等规章制度, 使管理工作更加系统化、科学化、现代化。
2.2 使调试程序更加规范化
在安全预控管理中, 采取统筹兼顾的工作方式, 遵循铁路质量管理项目建设标准, 合理使用各项功能, 首先拟定相关的联锁试验方案。使各子系统试验、集成试验以及综合试验更具有计划性与有序性。最重要是针对系统间的接口关系, 要进行全面合理的评估, 在发现联锁安全问题的时候, 必须在第一时间采取综合治理方案, 以提高各系统设备性能的有效性。
2.3 拓展监控措施
在联锁安全预控管理中, 首先可以先建立立体控制网, 使施工流程与控制时间保持紧密的联系。在每个工作岗位, 设置控制轴, 在每项施工的时段与安全点都可以实行三维坐标方式。其次是形成异体监督网, 针对施工申请项目、地点与月度计划对照、施工机具撤出限界、开通命令、防护设置等方面采取及时的监控措施。最后是采取分级与分层监控操作, 使每个车间、班组都可以明确预控重点与职责。
3 从源头上控制联锁安全预控管理质量
3.1 落实图纸校核工作
首先是严格控制设计图纸的反复核对工作, 积极开展设计、选型和前期施工验收等方面的工作, 在源头上控制联锁安全预控管理质量。无论是结构比较复杂多样的电路, 或者是具有难度的中心项目, 都需要组织相关的工作组到实地进行勘察, 并共同研究图纸中存在的各项联锁的错漏点, 及时向设计单位反馈。
3.2 完成项目审查工作
在进行施工之前, 联锁工程师可以提前到施工现场进行勘察, 根据施工设计图纸, 全面调查设备状态、施工进展以及开通条件等方面, 并保证收集信息的准确性和完整性。针对联锁试验, 并制定有效的方案, 正确经过联锁安全管理委员会的审查和确认。最后是提升责任体系和记录反馈体系水平, 使联锁试验方案更具有执行力度。
3.3 控制施工验收工作
施工验收最重要的是按图验收, 在整个核对过程中, 需要设计单位、施工单位、生产厂家等方面进行验收联锁问题。在验收工作中认真执行国家制定的安装质量验收标准。加强对运行设备的看护、检查和维修;进行常规巡视, 对异常现象要及时处理, 对已发生过事故的设备要增加巡视次数, 有故障的设备要及时维修, 消除设备的事故隐患。
4 健全联锁安全预控保障机制
4.1 使联锁安全应急管理流程更加常态化
根据日常工作中出现的各种障碍处理方案, 并总结出在长期工作实践中得出的联锁安全管理经验和做法。常态化工作流程的步骤具有体现如下:风险识别、系统评估、卡控措施以及反馈信息等。在出现信号设备的障碍后, 各级联锁管理人员在第一时间赶到现场, 遵循制定的工作流程, 并找出故障原因, 采取及时的修复措施。明确联锁试验范围、名称以及项目等, 在处理完故障后, 并将相关的表格上报上级部门。
4.2 与科研机构供应商达成互赢合作机制
为了提高硬件设备方面的规范性与通用性。针对计算机联锁车站区段故障解锁中所应用到的各种解决方式, 电务段将操作程序打印在一张纸上发给车站值班员及信号工, 对各家厂家上道设备, 积极配合积极协助路局业务部门的工作, 使设备制式保持一致, 实现接口、界面、操作等方面的统一。
5 建立联锁安全教育培训机制
5.1 加强工作人员的专业素质
首先进行相关的培训项目, 提高工作人员的主动性, 从事故中总结与落实各项管理制度, 操作人员要认真执行铁路信号运行管理制度, 学习掌握处理各种事故的能力, 缩短处理事故的时间, 以确保信号设备运行的安全, 避免事故的发生。
5.2 落实规章制度和安全生产责任
加强培训操作人员的思想教育, 进行安全教育, 使工作人员更加注重安全操作;同时, 制定完善的可实施的安全生产责任制度及优胜劣汰的奖罚制度, 将制度落实到每个人与每个工作组中, 使每项工作都有专人负责, 激发运行人员的安全工作责任心。
5.3 完善技术管理
经常组织员工进行技术岗位培训, 有计划的进行操作规程学习, 学习新技术、新方法。重点学习安全生产法、营业线施工安全管理办法、联锁试验标准等。使操作人员能够熟练掌握设备的具体构造、工作原理、位置、故障处理、操作程序、保养日期等;积极开展快速抢修突发事故的训练, 用以提高工作人员处理事故的应变能力。
6 结束语
总而言之, 在铁路信号设备安全预控管理中, 可以综合采取健全和完善联锁安全管理组织、构建信号新设备联锁安全预控体系、从源头上控制联锁安全预控管理质量、健全联锁安全预控保障机制、建立联锁安全教育培训机制等各种措施, 以强化现场预防控制为重点, 不断健全和完善联锁管理的规章制度, 使得铁路信号设备保持正常高效的工作状态, 能满足高速列车正常运行的要求, 从而促进我国经济的可持续发展。
参考文献
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安全联锁改造 篇6
列车安全联锁电路是列车的紧急制动控制回路, 采用硬线进行控制。安全联锁环路中任何一个节点出现断开, 都能引起安全联锁电路失电, 实现列车的紧急制动。
1 安全联锁电路工作原理
为保证机车运行安全, 遵循故障导向安全控制的原则, 设计一种实施紧急制动的电路形式, 即列车运行过程中出现任何可能危及行车安全的操作或故障, 都将导致紧急继电器和重联硬线失电, 所有重联机车同步实施紧急制动, 提高了机车运行的安全性。
列车采用失电紧急制动模式, 需将所有与安全有关的子系统/部件发出的将引起机车紧急制动的信号 (开关量) 串联到一个电路中, 通过合理配置重联控制转换开关S01和S02形成一个安全联锁紧急制动控制环。如图1所示。正常情况下, 所有信号 (开关量) 都是闭合的, 安全联锁紧急制动控制环路处于导通状态, 紧急控制环继电器得电, 机车能正常运行。当任何一个信号 (开关量) 断开时, 安全联锁紧急制动环路将断路, 紧急中继失电, 机车实施紧急制动。
2 列车安全联锁电路方案配置说明
下面以列车单机运行、主控机车+从控机车重联运行这两种方案配置模式对安全联锁电路的方案进行说明。
2.1 机车单机运行说明
如图1所示, 占用端重联控制转换开关S01手动打到“头端”位置, 非占用端控制转换开关S02手动打到“尾端”位置。
电源DC110V+经S01“头端”→CCU→13SB→14SB→S02“尾端”→W02→54KA, 串联成一个安全联锁紧急回路。正常情况下, W02重联硬线为高电平 (DC110V+) , 紧急中继54KA得电, 列车能正常运行;当安全联锁紧急回路中任一节点断开, W02重联硬线为低电平 (DC110V-) , 紧急中继54KA失电, 其常闭触点闭合, 排风阀94YV得电 (列车管排风) , 列车产生紧急制动。
2.2 主控机车+从控机车重联运行说明
如图2所示, 重联机车通过外部重联硬线连实现重联, I号车占用端重联控制转换开关S01手动打到“头端”位置、S02打到“外重联”, I号车S01打到“外重联”、S02打到“尾端”, 两台重联车的所有紧急制动信号串联成一个大的安全联锁紧急回路。正常情况下, W02重联硬线为高电平 (DC 110V+) , Ⅰ号车和Ⅱ号车紧急中继54KA均得电, 机车能正常起动运行;当安全联锁紧急制动控制环路中的任何一个节点断开, W02重联硬线为低电平 (DC 110V-) , Ⅰ号车和Ⅱ号车紧急中继54KA同时失电, 排风阀94YV得电 (列车管排风) , 两台重联车同时产生紧急制动。
3 机车安全联锁机车故障案例
在早期工程车多机重联运行调试过程中, 多次出现CCU紧急中继辅助触点被烧毁的故障事件, 从而导致安全联锁电路的失效。经过研究分析主要是安全联锁电路配置错误和人工误操作引起, 如果I号车S01手动打到“头端”位、S02打到“外重联”, II号车S01打到“外重联”、S02打到“头端”。I号车电源DC110V+经S01“头端”→CCU→13SB→14SB→S02“外重联”→W01到II号车W01→S01→CCU→13SB→14SB→S02“头端”, II车S02输入电压DC110V, 由于列车控制蓄电池输出额定电压DC110V (DC77V-DC137.5V) , 当两台重联机车控制电压不同时, 电压差最大为137.5V-77V=60.5V, 相当于60.5 V电压差直接连接到安全联锁回路。CCU紧急中继辅助触点所能承受电流为5A, 当多机重联时, 电压差直接施加到安全联锁回路, 电阻较小, 导致电流较大, 超过CCU紧急中继辅助触点电流, 导致CCU紧急中继辅助触点被烧毁。
4 安全联锁电路设计改进
为了解决上述问题, 对多机安全联锁电路进行优化改进, 如图3所示。
基于绿色、环保、经济的设计原则, 在输入电源DC110V连接重联控制开关S01、S02之前各串联一个二极管。
在列车单机运行时, 当出现误操作时, 如重联控制开关S01打到“头端”, S02打到“头端”/“外重联”, 则不能形成安全联锁回路。必须正确配置重联控制开关才能正常启动制动。
当主控机车+从控车重联运行时, 如果安全联锁电路配置错误或人工误操作:
例如Ⅰ号车和Ⅱ号车通过外部硬线重联, Ⅰ号车S01手动打到“头端”位、S02打到“外重联”, Ⅱ号车S01打到“外重联”、S02打到“头端”;Ⅰ号车电源DC110V+经重联电缆W01连接到Ⅱ号车重联电缆W01, 同时Ⅱ号车电源DC110V+经重联电缆W01连接到Ⅰ号车重联电缆W01;当两台重联机车控制电压不同时, 两台列车重联电路中出现电压差, 由于二极管的单向导电性能, 不会导致重联列车电压差形成回路, 解决了在多机重联运行时, 由于安全联锁电路配置错误或人工误操作而烧损CCU紧急中继辅助触点的故障问题;只有在重联电路配置完全正确时, 才能实现安全联锁紧急制动。
5 结语
在早期工程车多机重联运行调试过程中, 由于没有考虑到重联时两列车控制电压不同而形成的电压差, 实际应用中, 多次出现CCU紧急中继辅助触点被烧毁的故障隐患, 从而导致安全联锁电路的失效。本文中采用在重联控制转换开关输入电源前串联二极管, 利用二极管的单向导电流性能, 避免了在机车重联运行中误操作, CCU紧急中继辅助触点被烧损的故障, 从而提高了本安全电路的可靠性和实用性。该改进方案在工程车实际重联安全联锁紧急回路中广泛应用。
摘要：从列车安全联锁电路工作原理、方案配置说明、案例分析、设计改进等方面介绍了一种列车安全联锁电路设计优化改进方案。
Z箍缩初级实验平台安全联锁系统 篇7
关键词：Z箍缩,安全联锁,PLC,局域网
0 引 言
中国工程物理研究院正在调试的Z箍缩物理实验装置可以在不到0.2 Ω的低阻抗负载上产生超快大电流脉冲(幅度达8 mA,电流上升沿约为90 ns)[1],使相关负载(金属丝阵、气体壳层等)电离、汽化、形成等离子体,在自身磁场的作用下形成高速内爆,得到高温度、高密度等离子体,产生强软X射线[2],具有广泛的应用前景。
整个装置由24个结构和性能相同的模块组成,每个模块包括Marx发生器、中间储能器、激光触发开关、脉冲形成线、水介质自击穿脉冲形成开关、三板型脉冲传输线,24个脉冲传输线在绝缘堆上汇聚,通过真空磁绝缘传输线汇流至Z箍缩负载[3]。在实验运行过程中,要求控制系统根据实验关键监测点的参数和实验现场情况,在保障人身安全的前提下,对系统中的异常情况按相应要求进行处理,包括停止高电压输出、实验紧急中止等。因此,必须建立可靠、实用及高效的安全联锁系统,对装置实验的各种变化情况作出迅速、准确的响应,最大程度地避免风险,确保装置、人员和环境的安全,为该装置相关物理实验等提供安全保证[4,5,6]。
1 系统需求与功能分析
Z箍缩初级实验平台安装在实验大厅内,要求实验前使用大厅铃声及警报灯光提醒人员退出,并关闭大厅全部的防护门。当防护门全部关闭后,主控中心控制系统才能够进入正式实验程序,而当防护门闭锁被破坏,或者大厅内的紧急停止按钮有人按下,或实验中出现其他一些异常情况,实验随即中止。
安全联锁的具体功能如下:
(1) 设备自身联锁,例如高压接地装置没有打开时,充电功能无效;
(2) 设备相互之间联锁,如充电电源等的供电与充电高压输出设安全联动,可手动或自动实现紧急断电;
(3) 装置各子系统之间相互联锁,系统开始启动之前先检查各子系统的准备状态、门控开关是否到位等各联锁信号是否正常,否则系统不能启动;
(4) 门联锁系统、装置状态联锁及声光提示;
(5) 在实验大厅多处设立紧急停止按钮或安全开关,当发现有异常情况时可就地随时紧急停机。
(6) 远程控制系统除具备下位机相同的安全联锁功能,还需与主控集成,融入软件联锁。
2 系统硬件结构设计
2.1 硬件结构
根据装置的实验需求及现场情况,将PTS装置安全联锁系统分为现场单元、安全联锁下位机系统及远程控制系统,系统硬件结构如图1所示。
由图1可知,安全联锁下位机负责实验大厅内相关房间的门联锁、大厅内部墙上的紧急停止按钮联锁、相关位置点的运行指示灯联锁以及声光报警联锁,还负责对实验动力配电进行切换控制。
安全联锁控制计算机布置在主控厅内,通过RS 485串口远程控制安全联锁下位机,可以实现下位机面板所有功能。该计算机通过TCP/IP协议上行连接至装置的总控网络,采用CORBA实现与总控软件的数据交换,设计CORBA IDL接口,创建CORBA对象(CORBA Servant),控制下位机,并根据总控网络内其他相关子系统(如测试系统、充电能源子系统等)的关键参数,包括触发状态、充电状态等,以及装置运行流程,对全系统实现软件联锁,给实验提供安全保障。
另外,安全联锁控制计算机除根据控制时序及操作界面完成本系统工作,实时显示实验的进程和安全联锁状态,还需把相关数据发送至总控网络中的数据服务器;由数据服务器完成采集、存储,向用户(包括总控)发布有关实验信息。
2.2 PLC设计
根据该实验装置安全联锁的运行需求,以及实际控制监测点数,安全联锁下位机系统选用Siemens公司的S7-200系列PLC,CPU模块型号为CPU226 CN AC/DC/RLY,具备24个数字量输入,16个数字量输出,在线编辑时的程序存储器容量16 KB,2个RS 485通信接口[7,8]。由于该系统监测控制点数量不多,使用CPU226 CN自带的I/O口即可,无需增加输入输出扩展模块。
系统数字量地址分配如表1所示。
为隔离实验大厅的强电磁干扰(实验产生的空间电磁干扰及设备地电位抬升)[9,10],大厅内的手动停止按钮、闪光警铃及运行指示灯等均由安全联锁下位机控制独立供电,有效保护现场单元。
3 系统软件设计
3.1 控制流程设计
安全联锁系统在具体的使用过程中分为正式实验与装置调试实验两种模式,一旦进入调试实验,该系统实际上只能实现实验门状态检测、闪光警铃控制、运行指示灯控制,此时如果有人在大厅中按下“手动停止按钮”,则安全联锁下位机只记录按下“手动停止按钮”前所有状态后,同时关闭实验动力电输出,并保持锁死状态,需手动重启安全联锁下位机电源实现系统复位。控制流程如图2所示。
3.2 软件实现
安全联锁下位机采用STEP 7-Micro/WIN软件编程[8],通过梯形图语言实现闪光警铃及运行指示灯等控制,具备系统锁死、充电禁止/允许切换、远程/本地切换以及系统自诊断等功能。程序采用模块化结构及组合逻辑的设计方法,主要包括逻辑处理、数据处理和输出模块等。每个子系统的功能对应一个子程序,子程序采用条件调用。公用数据和系统运行信息(报警信号、现场单元状态信号等)放在指定的数据块中,同时对串口数据进行校验处理,提高数据通信的可靠性。
由于装置总控监控软件采用CORBA实现与所有子系统的通信[11],通过中心数据库的方式,由服务器数据库存储全装置的配置、参数、实验结果数据及各类分析、处理结果数据,分系统控制和总控运行时均使用同一数据库,因此要求子系统开发工具具有强大的数据库功能,故安全联锁系统控制上位机系统采用Borland C++ Builder 6.0[12],通过调用总控网络中服务器程序提供的相应函数实现对串口的访问,主程序界面如图3所示,服务程序界面如图4所示。
上位机系统通过TCP/IP协议向总控实时提供安全联锁所有监测点的状态信息、故障信息包括实验时间、实验名称、实验触发前不小于4个监测控制量的状态数据以及发生紧急停机等故障的时间等数据,并提供设置时间段内的实验状态信息查询,界面如图5所示。
另外,安全联锁远程控制系统软件除了通过指定的协议实现下位机面板上所有功能,状态监测的刷新时间不小于100 ms,现场单元与动力控制之间联锁外,还通过访问总控网络中测试系统、充电能源系统等子系统,实时获取子系统关键参数,并根据设置的联锁或报警阈值作出相应故障诊断,并及时采取安全联锁措施,保证设备与人员的安全。
4 结 语
基于PLC、局域网及CORBA中间件技术的Z箍缩初级实验平台安全联锁系统设计已经在全装置的调试实验中经过反复验证,证明该系统设计方案可行,能够确保人员、装置和现场的安全。并且系统还能根据运行需求和异常处理机制,实现系统状态的实时监控和记录,充分满足装置安全联锁的实际需求,运行稳定可靠。
参考文献
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安全联锁改造 篇8
1 系统构成
储罐液位安全联锁监控系统由液位超限检测单元、核心控制单元和设备执行单元组成。系统结构如图1。液位超限检测单元主要是安装在油罐罐壁的超限液位检测开关, 用于实时检测液位超限状态, 并将信号传输至控制室内的核心控制单元。核心控制单元安装在控制室内, 其由液位联锁智能终端和计算机系统构成, 可实时主动监控超限液位检测开关的工作状态, 并可根据其内部集成的逻辑控制程序, 自动报警并联锁关闭相关阀门和机泵。设备执行单元主要是油库的输油泵和安装在工艺管线上的电动阀门, 其受控于核心控制单元, 可按核心控制单元发出的指令进行开关动作。
2 主要设备的选用
2.1 超限液位检测单元。
为满足不同类型改造项目, 实现液位超限检测, 可采用以下两种超限液位检测开关。
2.1.1 音叉式液位开关。 (图2) 音叉液位开关直接插入罐内, 其检测元件与罐内被测介质接触和非接触时, 可输出两种不同类型的开关量信号给监控系统。将其安装在合理的高度, 能可靠识别储罐液位是否超限, 其检测原件直接与介质接触, 灵敏度高。安装及特性:安装方式:储罐侧壁开孔垂直安装, 安装时需清罐, 常用于新建罐, 大规模改造罐。2.1.2外贴式液位开关。 (图3) 采用外贴式直接固定安装在储罐罐壁上, 通过不间断发送超声波来检测所安装位置罐内是否有溶液, 并可同时输出继电器信号上传给监控系统。安装及特性:采用磁力吸附辅助固定即可, 安装时充分利用油罐上既有支架敷设线缆, 可实现安装时不停产、不清罐、不动火。
2.2 液位联锁智能终端。
由于每个油库现场的储罐数量不同, 各油库现场安装位置、使用环境均有差异, 为适用各种环境的油库使用, 智能终端采用集成化设计, 内部集成可编程序控制器PLC、触摸式平板电脑、蜂鸣器、指示灯、消音按钮、直流电源模块、浪涌保护器、信号隔离模块等设备, 形成标准的可以独立工作的产品。可编程序控制器PLC采用西门子S7-200系列产品, 主控制器选用性能稳定、价格经济的CPU 226, 其本体集成24输入/16输出共40个数字量I/O点, 可连接7个扩展模块, 具备26K字节程序和数据存储空间, 可满足绝大多数油库的使用需要。智能终端正面安装有一块触摸式平板电脑, 其具备软件组态应用功能, 可使用配套的组态软件进行人机交互系统HMI的开发, 通过该触摸式平板电脑, 即可实现对储罐液位超限报警的完整动态监控和管理。
2.3 系统功能设计。
2.3.1在线监测及联锁控制。智能终端实时采集现场液位开关的状态值, 当高液位开关为报警状态时, 智能终端同时启动声光报警指示, 并控制对应卸油泵停止工作、关闭相关电动阀门;当低液位开关为报警状态时, 智能终端控制输油泵电动阀门停止关断, 输出声光报警并可向发油系统发出联动停止的信号。2.3.2智能HMI人机交互。智能终端正面设计有7寸触摸式平板电脑作为监控显示屏, 通过此平板电脑可以监视储罐液位开关状态值;存储液位开关报警记录;设置安全联锁规则;存储操作记录;浏览各类历史记录等功能。2.3.3远程监控功能。 (图4) 智能终端在PC端也配套提供远程监控软件, 远程监控软件的功能包含液位开关信号实时监测, 产品参数设置, 报警记录查询, 操作记录查询, 用户配置等。2.3.4安全性设计。在安全性设计方面, 使用浪涌保护器保护系统供电, 防止电涌波动对设备的冲击。PLC控制器DI模块均选用继电器型, 可以对现场回传信号进行隔离, 有效避免异常电压回传对PLC触点的损坏, DO输出采用中间继电器进行隔离防护。2.3.5 网络扩展功能。智能终端不仅可以独立完成工作, 还具有标准网络接口和数据库接口, 可与其他系统进行信息交换, 满足集成化要求。
3 结论
本文介绍一种基于PLC技术、网络技术及组态软件相结合的储罐液位安全联锁监控系统的组建和实施方案, 该系统能在无人值守的情况下对储罐液位超限进行监测并自动启动联锁保护。本系统适应性强、技术成熟、功能完整, 可满足不同类型油库的储罐液位联锁改造项目, 有效保障储罐区的运行安全。
摘要：本文针对石油化工储运领域储油罐液位超限的安全监控需要, 设计了一种基于PLC、网络和组态软件的储罐液位安全联锁监控系统, 实现储罐液位超限状态的实时监测, 阀门和机泵的联锁控制, 数据信息的存储和管理。