淺析氮氣流量計安全系統(tǒng)的開發(fā)與應用
點擊次數：2535 發(fā)布時間：2021-01-08 06:28:20
摘 要: 針對氮氣流量計可能出現的超壓、超溫、泄漏等現象，采用自動檢測方式并在緊急情況下實現自動切斷進料系統(tǒng)，在報警的同時啟動自動噴淋系統(tǒng)，確保氮氣流量計的安全穩(wěn)定運行。
隨著**對危險化學品行業(yè)重大危險源監(jiān)控要求越來越規(guī)范、嚴格，安徽晉煤中能化工股份有限公司( 簡稱晉煤中能) 也對重大危險源氮氣流量計系統(tǒng)監(jiān)控進行了一系列改造。晉煤中能有 4個氮氣流量計裝置，改造前每個氮氣流量計都不能實現超壓、超溫、泄漏時氮氣流量計進出口閥門自動控制，也不能實現氨泄漏、氮氣流量計超溫時噴淋水閥門自動打開的功能，只能靠操作人員觀察實時數據來判斷，異常情況下也需要相應的手動操作，這就給安全生產造成重大隱患，也對人身和設備安全構成威脅。為此晉煤中能結合了計算機技術、控制技術、視頻通信技術，進行遠程監(jiān)控氮氣流量計的運行狀態(tài)，并能自動實現緊急情況下切斷氮氣流量計進出口閥門，打開自動噴淋裝置。利用安全儀表系統(tǒng)( SIS) 的快速處理數據能力，結合用戶設定的上限報警參數值對氮氣流量計壓力、液位、溫度等參數以及是否有氨泄漏等異常情況和故障類別進行正確判斷和處理，保證氮氣流量計的安全穩(wěn)定運行，并通過操作界面顯示的不同顏色指示發(fā)出報警信息，及時傳達給相應崗位，在危險時自動啟動安全聯鎖裝置的功能，保證了氮氣流量計系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，確保人身和設備安全。
1 研究內容
自氮氣流量計裝置運行以來，裝置連續(xù)運行周期較長，運行穩(wěn)定。氮氣流量計裝置采用集散控制系統(tǒng)( DCS) 集中顯示，同時設置了氮氣流量計超壓、高液位等報警，但是沒有安全聯鎖裝置，在緊急情況下不能確保人身和設備安全。
影響氮氣流量計安全穩(wěn)定運行的因素較多，如超壓、超溫、超液位、氨泄漏等，裝置本身在運行過程中也存在一些不足。針對儀表自動控制部分的不足，如報警形式單一、異常情況下不能自動切斷等方面，找出影響因素并對其進行不斷改進，希望對其他裝置運行提供參考，從而保證氮氣流量計系統(tǒng)測量數據的準確性和及時性，并確保氮氣流量計安全穩(wěn)定運行。
2 改進方案和具體實施步驟
針對晉煤中能氮氣流量計裝置儀表的運行狀況，結合生產實際，為了確保氮氣流量計系統(tǒng)各參數數據顯示準確及時、報警顯示醒目、超壓自動切斷進出口管線、氨泄漏自動噴淋，決定從 4 個方面對氮氣流量計控制系統(tǒng)進行改進。
2． 1 檢測儀表的改進
對一個壓力容器來說，氮氣流量計壓力的高低是保證氮氣流量計安全穩(wěn)定運行的一個及其重要的參數。改造前氮氣流量計只有氣相壓力一個檢測點，一旦該檢測點出現異常，操作人員就不能及時監(jiān)控到球罐系統(tǒng)的壓力高低，雖然現場界區(qū)內安裝有現場壓力表，但離控制室較遠，對操作極為不利。為此在每個球罐進口液氨管線上增加兩個壓力檢測點，這樣不僅確保了氮氣流量計壓力檢測的及時性和準確性，也為 SIS 的實施提供了必要條件，極大地方便了操作人員的操作。
氮氣流量計液位的高低也是保證氮氣流量計安全運行的一個重要參數，液位過高會對氮氣流量計的套液位自動檢測裝置，和原有的液位檢測裝置構成二選二邏輯控制，確保了安全儀表聯鎖的可靠性。
2． 2 控制儀表的改進
氮氣流量計超壓切斷進口管線后會造成液氨進口管線壓力急劇上升，壓力很快達到前段工段的放氨系統(tǒng)壓力，而晉煤中能氮氣流量計進口管線均采用中壓管道，不能承受 230 kg 左右的高壓系統(tǒng)壓力，這極可能造成氮氣流量計進口管線破裂或連接法蘭處泄漏，造成安全事故的發(fā)生，人身和設備安全受到極大威脅。
為了杜絕此類現象的發(fā)生，在高壓系統(tǒng)放氨閥后增加一個切斷閥，保證了氮氣流量計進口液氨管線切斷閥關閉后液氨進口管線不至于超壓，確保了氮氣流量計進口管線運行在安全壓力下; 確保了人身和設備的安全。整個安全儀表閥門動作順序如下: 氮氣流量計系統(tǒng)超壓、超液位、泄漏的情況下高壓系統(tǒng)放氨切斷閥*先動作，關到位后再切斷氮氣流量計進口管線切斷閥，這樣不僅確保了氮氣流量計的安全，而且不會使氮氣流量計進口管線超壓，保證了氮氣流量計系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
2． 3 自動噴淋的實現
晉煤中能重大危險源氮氣流量計區(qū)雖設置了有毒氣體報警儀，也能檢測到有毒有害介質的泄漏，但對介質的泄漏只有等到操作人員發(fā)現后才能進行處理; 切斷裝置及噴淋裝置需人為進行手動操作，才能對噴淋水系統(tǒng)進行控制，起不到自動打開和自動噴淋的功能。
為了確保液氨泄漏檢測的準確性和及時性，在每個氮氣流量計上下部各增加一臺有毒氣體報警儀。為了實現自動噴淋，在每個氮氣流量計噴淋水系統(tǒng)管線增加一個切斷閥以便實現自動控制。運用智能邏輯實現二選一聯鎖控制。當兩個報警儀任一臺顯示數據達到高高限設定值時啟動自動切斷裝置，同時自動噴淋系統(tǒng)閥門打開，對氮氣流量計進行噴淋; 由于增加了聯鎖投切和遠距離緊急自動切斷功能，遇到緊急情況系統(tǒng)可自動進行處理。
2． 4 安全聯鎖裝置的設置
鑒于氮氣流量計崗位 DCS 操作界面只能監(jiān)控氮氣流量計運行參數，無法實現氮氣流量計超壓等參數異常超出限值時自動切斷功能。為此增加了一套 SIS，確保氮氣流量計運行在安全狀態(tài)下，保證了人身和設備安全。
另外又采用自動控制與視頻監(jiān)控相結合的方式，對氮氣流量計區(qū)情況進行視頻監(jiān)控。
3 結語
檢測儀表的改進大大地提高了測量數據的準確性和可靠性，為操作人員提供了準確數據。控制儀表改進方案實施后使氮氣流量計能在安全條件下運行。
改進后提高了系統(tǒng)運行的安全性可靠性，有效避免了因系統(tǒng)超壓、泄漏等造成重大安全事故的發(fā)生，保證了氮氣流量計在安全的條件下運行，為人身和設備安全提供了強有力保證。
隨著科學技術的不斷發(fā)展，自動化控制技術在工業(yè)生產上得到越來越廣泛的應用，DCS 控制技術和 SIS 結合將會在化工乃至工業(yè)生產上得到廣泛應用。
隨著**對危險化學品行業(yè)重大危險源監(jiān)控要求越來越規(guī)范、嚴格，安徽晉煤中能化工股份有限公司( 簡稱晉煤中能) 也對重大危險源氮氣流量計系統(tǒng)監(jiān)控進行了一系列改造。晉煤中能有 4個氮氣流量計裝置，改造前每個氮氣流量計都不能實現超壓、超溫、泄漏時氮氣流量計進出口閥門自動控制，也不能實現氨泄漏、氮氣流量計超溫時噴淋水閥門自動打開的功能，只能靠操作人員觀察實時數據來判斷，異常情況下也需要相應的手動操作，這就給安全生產造成重大隱患，也對人身和設備安全構成威脅。為此晉煤中能結合了計算機技術、控制技術、視頻通信技術，進行遠程監(jiān)控氮氣流量計的運行狀態(tài)，并能自動實現緊急情況下切斷氮氣流量計進出口閥門，打開自動噴淋裝置。利用安全儀表系統(tǒng)( SIS) 的快速處理數據能力，結合用戶設定的上限報警參數值對氮氣流量計壓力、液位、溫度等參數以及是否有氨泄漏等異常情況和故障類別進行正確判斷和處理，保證氮氣流量計的安全穩(wěn)定運行，并通過操作界面顯示的不同顏色指示發(fā)出報警信息，及時傳達給相應崗位，在危險時自動啟動安全聯鎖裝置的功能，保證了氮氣流量計系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，確保人身和設備安全。
1 研究內容
自氮氣流量計裝置運行以來，裝置連續(xù)運行周期較長，運行穩(wěn)定。氮氣流量計裝置采用集散控制系統(tǒng)( DCS) 集中顯示，同時設置了氮氣流量計超壓、高液位等報警，但是沒有安全聯鎖裝置，在緊急情況下不能確保人身和設備安全。
影響氮氣流量計安全穩(wěn)定運行的因素較多，如超壓、超溫、超液位、氨泄漏等，裝置本身在運行過程中也存在一些不足。針對儀表自動控制部分的不足，如報警形式單一、異常情況下不能自動切斷等方面，找出影響因素并對其進行不斷改進，希望對其他裝置運行提供參考，從而保證氮氣流量計系統(tǒng)測量數據的準確性和及時性，并確保氮氣流量計安全穩(wěn)定運行。
2 改進方案和具體實施步驟
針對晉煤中能氮氣流量計裝置儀表的運行狀況，結合生產實際，為了確保氮氣流量計系統(tǒng)各參數數據顯示準確及時、報警顯示醒目、超壓自動切斷進出口管線、氨泄漏自動噴淋，決定從 4 個方面對氮氣流量計控制系統(tǒng)進行改進。
2． 1 檢測儀表的改進
對一個壓力容器來說，氮氣流量計壓力的高低是保證氮氣流量計安全穩(wěn)定運行的一個及其重要的參數。改造前氮氣流量計只有氣相壓力一個檢測點，一旦該檢測點出現異常，操作人員就不能及時監(jiān)控到球罐系統(tǒng)的壓力高低，雖然現場界區(qū)內安裝有現場壓力表，但離控制室較遠，對操作極為不利。為此在每個球罐進口液氨管線上增加兩個壓力檢測點，這樣不僅確保了氮氣流量計壓力檢測的及時性和準確性，也為 SIS 的實施提供了必要條件，極大地方便了操作人員的操作。
氮氣流量計液位的高低也是保證氮氣流量計安全運行的一個重要參數，液位過高會對氮氣流量計的套液位自動檢測裝置，和原有的液位檢測裝置構成二選二邏輯控制，確保了安全儀表聯鎖的可靠性。
2． 2 控制儀表的改進
氮氣流量計超壓切斷進口管線后會造成液氨進口管線壓力急劇上升，壓力很快達到前段工段的放氨系統(tǒng)壓力，而晉煤中能氮氣流量計進口管線均采用中壓管道，不能承受 230 kg 左右的高壓系統(tǒng)壓力，這極可能造成氮氣流量計進口管線破裂或連接法蘭處泄漏，造成安全事故的發(fā)生，人身和設備安全受到極大威脅。
為了杜絕此類現象的發(fā)生，在高壓系統(tǒng)放氨閥后增加一個切斷閥，保證了氮氣流量計進口液氨管線切斷閥關閉后液氨進口管線不至于超壓，確保了氮氣流量計進口管線運行在安全壓力下; 確保了人身和設備的安全。整個安全儀表閥門動作順序如下: 氮氣流量計系統(tǒng)超壓、超液位、泄漏的情況下高壓系統(tǒng)放氨切斷閥*先動作，關到位后再切斷氮氣流量計進口管線切斷閥，這樣不僅確保了氮氣流量計的安全，而且不會使氮氣流量計進口管線超壓，保證了氮氣流量計系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
2． 3 自動噴淋的實現
晉煤中能重大危險源氮氣流量計區(qū)雖設置了有毒氣體報警儀，也能檢測到有毒有害介質的泄漏，但對介質的泄漏只有等到操作人員發(fā)現后才能進行處理; 切斷裝置及噴淋裝置需人為進行手動操作，才能對噴淋水系統(tǒng)進行控制，起不到自動打開和自動噴淋的功能。
為了確保液氨泄漏檢測的準確性和及時性，在每個氮氣流量計上下部各增加一臺有毒氣體報警儀。為了實現自動噴淋，在每個氮氣流量計噴淋水系統(tǒng)管線增加一個切斷閥以便實現自動控制。運用智能邏輯實現二選一聯鎖控制。當兩個報警儀任一臺顯示數據達到高高限設定值時啟動自動切斷裝置，同時自動噴淋系統(tǒng)閥門打開，對氮氣流量計進行噴淋; 由于增加了聯鎖投切和遠距離緊急自動切斷功能，遇到緊急情況系統(tǒng)可自動進行處理。
2． 4 安全聯鎖裝置的設置
鑒于氮氣流量計崗位 DCS 操作界面只能監(jiān)控氮氣流量計運行參數，無法實現氮氣流量計超壓等參數異常超出限值時自動切斷功能。為此增加了一套 SIS，確保氮氣流量計運行在安全狀態(tài)下，保證了人身和設備安全。
另外又采用自動控制與視頻監(jiān)控相結合的方式，對氮氣流量計區(qū)情況進行視頻監(jiān)控。
3 結語
檢測儀表的改進大大地提高了測量數據的準確性和可靠性，為操作人員提供了準確數據。控制儀表改進方案實施后使氮氣流量計能在安全條件下運行。
改進后提高了系統(tǒng)運行的安全性可靠性，有效避免了因系統(tǒng)超壓、泄漏等造成重大安全事故的發(fā)生，保證了氮氣流量計在安全的條件下運行，為人身和設備安全提供了強有力保證。
隨著科學技術的不斷發(fā)展，自動化控制技術在工業(yè)生產上得到越來越廣泛的應用，DCS 控制技術和 SIS 結合將會在化工乃至工業(yè)生產上得到廣泛應用。