10-自动控制及仪表-Rev0111175.pdf
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1、中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-1 10 自动控制及仪表 10.1 设计依据 成达公司与内蒙古亿利化学工业股份有限公司签定的工程建设合同设计合同及技术附件;亿利化学工业股份有限公司 400kt/aPVC 工程可行性研究报告;业主提供的设计基础资料;设计方案评审会会议纪要。10.2 设计范围 按合同规定,本设计包括各装置及装置内公用工程各子项:(1)烧碱装置:一次盐水精制 二次盐水精制及电解 蒸发、固碱及仓库 氯氢处理 废气处理 液氯及包装 盐酸及氯化氢合成 原盐贮运 化学品贮运 液碱罐区 冷冻站(2)乙炔装置:电石储运及破碎工序 乙炔发生工序 乙炔清净工序
2、 电石渣压滤工序 装置内公用工程及辅助工程 中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-2(3)VCM 装置:混合脱水工序 转化工序 净化压缩工序 精馏工序 废水处理工序 VCM 罐区(4)PVC 装置:化学品配置与准备工序 VCM 及脱盐水加料工序 聚合工序 VCM 单体回收工序 汽提工序 干燥工序 包装工序及仓库 装置内公用工程及辅助工程(5)公用工程装置:废水站 净水站 循环水 空压/制氮站 PVC/VCM 冷冻站 PVC 化学品冷库 10.3 设计采用的标准规范 若无特殊说明,设计程序、仪表选型及材料选择应遵循下列标准。若标准规范条文之间发生冲突时,应遵循“严
3、格”原则,即依据高标准要求进行仪表控制系统的设计和施工安装。HG/T20505-2000 过程测量与控制仪表的功能标志及图形中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-3 符号 HG/T20507-2000 自动化仪表选型设计规定 HG/T20508-2000 控制室设计规定 HG/T20509-2000 仪表供电设计规定 HG/T20510-2000 仪表供气设计规定 HG/T20511-2000 信号报警、安全联锁系统设计规定 HG/T20512-2000 仪表配管配线设计规定 HG/T20513-2000 仪表系统接地设计规定 HG/T20514-2000 仪表
4、及管线伴热和绝热保温设计规定 HG/T20515-2000 仪表隔离和吹洗设计规定 HG/T20516-2000 自动分析器室设计规定 HG/T20573-2000 分散型控制系统工程设计规定 SH3063-1999 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范 GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 10.4 引进仪表特点 经与业主协商,为保证装置早日顺利开车以及装置运行的安全可靠,部分仪表及控制系统随装置引进。此部分仪表主要包括电解、蒸发及固碱工序的关键仪表、阀门、控制系统,以及备品备件。具体的引进范围如下:(1)电解工序 盐水过滤器系统,关键仪表和阀门,以及 PLC 控制
5、盘,用于该系统的程序控制;离子交换系统,关键仪表和阀门,以及 PLC 控制盘,用于该系统的程序控制;电解槽周围的仪表和阀门;自动分析仪(pH、ORP、密度仪、氯中含水分析仪、浊度仪等);氯气氢气压力、压差控制系统;进槽盐水、盐酸、纯水、碱液中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-4 流量控制系统;单元槽电压监控系统。(2)蒸发及固碱工序 外商供货设备及管道上安装的仪表;用于天然气燃烧系统控制的仪表和包装系统的仪表;与控制、联锁及报警有关的现场仪表(如:调节阀、变送器等)PLC 控制盘,包括燃烧系统、包装及码垛单元。10.5 自动化水平 根据装置特点、生产控制要求及
6、投资情况等因素,设计分别采用分散型控制系统(DCS)、PLC、盘装表以及批量控制系统、紧急停车系统,对整个装置进行集中监视、控制及安全保护。各工艺装置内设置相应的中央控制室或操作室,内设相应的控制设备,用于对整个装置的监视、控制及操作。蒸发及固碱工序设置现场操作室,内设 DCS 远程 I/O 和操作站;装置的控制由 DCS 系统实现,另设有燃烧系统 PLC 控制盘,随工序引进。盐水过滤系统和离子交换系统的程序控制采用 PLC 完成,由制造商成套供货,并与 DCS 通讯。PVC 装置,包装工序设置现场操作室,室内布置有制造厂商成套的仪表控制盘对包装工序内的仪表及设备进行监视、控制及安全保护。该系
7、统的重要检测信号则须通过硬连线或 MODBUS 通讯协议的方式送入 DCS 系统进行监视。PVC 化 学品 冷库 及冷 冻 站的 仪表 信 号进 入 PVC 主 控制 系统(DCS)进行监视、控制及操作。中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-5 10.6 仪表选型 10.6.1 总则 仪表选型在满足工艺过程检测及控制功能的前提下,选用技术先进、质量可靠、便于维修且具有合理性能价格比的仪表设备。本设计选用的主要仪表设备为电子式,就地控制回路可选用气动型仪表(尽可能避免),调节阀为气动型或电动型。10.6.1.1 仪表传输信号 一般情况下采用标准传输信号,即,电子式
8、仪表设备:控制室内仪表传输信号一般为 15V DC,特殊需要时亦可采用420mA DC。现场至控制室的仪表传输信号为 420mA DC,两线制。热电阻、热电偶为电阻信号及直流毫伏信号。一些热电阻、热电偶在设计上也可采用现场一体化温度变送器。开关量输入/输出:无源接点 电磁阀信号输出:24V,DC 或 220V,AC 气动仪表信号:20100kPa.g 个别特殊用途的仪表,亦可采用其它信号。联锁跳车信号一般由独立安装的开关或变送器发出。仪表检测信号一般采用正作用形式,即随着工艺变量的增加,测量信号值增加。10.6.1.2 计量单位 本设计对于测量变量的计量采用公制单位 流量测量单位:蒸汽流量:k
9、g/h,t/h 液体流量:m3/h,kg/h 中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-6 气体流量:Nm3/h(0,1ATM)m3/h 压力测量单位:压力:MPa 或 kPa(无特殊说明为表压)mmH2O,Pa 差压:kPa 或 Pa 微压或真空:Pa 或 kPa 温度测量单位:温度:液位测量单位:液位:%,mm,m 料位或储罐:mm,m 重量测量单位:质量:kg 电力测量单位:功率:kW 或 kVA 电压:V 或 kV 电流:A 或 kA 其他测量单位:液体体积:m3 气体体积:Nm3 速度:m/s 转速:RPM 粘度:mPa.s 10.6.1.3 仪表刻度 温
10、度:直读刻度(线性)压力:直读刻度(线性)差压:直读刻度(线性)流量:直读刻度(线性或方根)中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-7 液位:0100%(线性)或直读刻度:mm,m(用于料位或储罐)10.6.1.4 仪表量程 温度仪表:正常测量值为满刻度的 1/2左右。压力仪表:测量稳定压力,正常操作压力值为满刻度的 2/31/3 测量脉动压力,正常操作压力为满刻度的 1/21/3 测量高中压力,正常操作压力不超过满刻度的 1/2 流量仪表:采用线性刻度时,正常测量值为满刻度的 50%70%采用方根刻度时,正常测量值为满刻度的 7 0%85%物位仪表:正常物位处于
11、满刻度的 50%左右。10.6.1.5 过程连接及仪表材质 仪表工艺连接法兰原则上采用 HG 标准,但 ANSI 标准或其它等效标准在特殊情况也可采用。通常仪表接液部件的材质应依据工艺介质的特点及操作条件选择,以确保仪表长周期稳定可靠地运行,一般应相当或优于工艺管道及设备材质。_测量元件一般非腐蚀性介质采用 304、316 不锈钢,用于腐蚀性介质时,则根据操作条件及介质腐蚀强度选用 316L、哈氏合金B、C、钽以及硬聚氯乙烯、橡胶、氟塑料、聚苯硫醚等非金属材料。_温度计套管一般非腐蚀性介质采用不锈钢材质,腐蚀性介质根据操作条件及介质腐蚀强度选用相应的材质。_调节阀阀体材质不低于工艺管道的材质,
12、一般选用铸铁或铸钢阀体。阀内组件一般非腐蚀性介质采用 304、316 不锈钢,腐蚀性介质根据操作条件及介质腐蚀强度选用相应的材质。中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-8 10.6.1.6 仪表防爆及防护 在 危 险 场 所 安 装 的 仪 表 必 须 符 合 中 华 人 民 共 和 国 标 准GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范或 IEC 相关规范的要求。危险区域的划分请参阅电气专业有关文件(工厂防爆区域划分图)。本设计中在危险场所安装的仪表采用相应的仪表防爆方式-本质安全型或隔爆型。安装在危险区域内的仪器仪表、盘、箱、柜等,必须获得相关机构
13、的认证,并在永久性铭牌上标注防护等级,该设备适用的危险区域,气体组别,温度范围,认证标准及认证机构和认证号。为了保障仪表检测过程的正常进行,延长仪表的使用寿命,本设计中户外安装的现场仪表选用全天候型;其防护等级可根据现场实际环境情况按标准选用,但现场仪表防护等级应不低于 IP54。为了保障仪表检测过程的正常进行,仪表将根据相应的工艺条件及环境温度要求进行仪表系统的防护或保温伴热。10.6.1.7 联锁安全保护系统 为了确保安全生产,联锁系统的设计必须安全可靠。联锁系统的逻辑单元,一般采用独立于装置 DCS 系统的可编程序逻辑控制器(PLC),或冗余容错的紧急停车系统(ESD),以提高联锁系统的
14、可靠性 联锁系统的检出元件宜单独设置,重要的或涉及到装置停车的地方宜设置二取一或三取二逻辑。联锁系统应采用故障安全型。正常情况下,联锁系统应处于触点闭合、电磁阀励磁状态。联锁系统动作时应伴有声光报警,动作之前应设有预报警;联锁系统应设有复位按钮。中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-9 10.6.1.8 可燃、毒性气体检测报警系统 根据中华人民共和国行业标准 SH3063-1999石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范,在本装置区域内若可能有可燃气体及毒性气体泄露的地方,会对人身及设备造成极大危害,故本设计在装置内易泄露处设计安装了可燃、毒性气体检测器,
15、当区域范围内危害气体浓度超标时,系统会发出报警,以便操作人员及时排除事故隐患。10.6.2 控制室仪表 10.6.2.1 DCS系统(1)DCS/PLC 系统规模(I/0 点数)a)PVC 装置 模拟输入(AI)546 热电阻(RTD)温度信号输入 184 模拟输出(AO)290 开关量输入(D I)1578 开关量输出(D O)708 b)乙炔装置 模拟输入(AI)132 热电阻(RTD)温度信号输入 模拟输出(AO)74 开关量输入(D I)176 开关量输出(D O)82 c)VCM 装置 模拟输入(A/I):1862 点 模拟输出(A/O):296 点 开关量输入(D/I):167 点
16、 开关量输出(D/O):2 点 d)烧碱装置 中国成达工程公司 亿利化学 40 万吨/年 PVC工程初步设计 10-10 模拟输入(AI)700 热电阻(RTD)温度信号输入 140 模拟输出(AO)180 开关量输入(D I)450 开关量输出(D O)240 e)公用工程装置:PLC 系统 P LC 系统规模(I/O点数)控制用模拟输入(A/I):14 点 控制用模拟输出(A/O):14 点 模拟输入(A/I):79 点 开关量输入(D/I):5点 开关量输出(D/O):14 点(2)DCS/PLC 系统至少应具备以下功能:过程变量的控制功能 控制及非控制变量的显示功能 控制回路的操作功能
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