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1、Slide Title,Body Text,Second evel,Third level,( ESD: Emergency Shut Down ),緊 急 停 車 系 統(tǒng),EMAIL,:,ningcai,sohu,.com,Tel: 025-58138260, 83587362, 83310830,第一講,概述,第二講,設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則、技術(shù),第三講,應(yīng)用實(shí)例,緊 急 停 車 系 統(tǒng),緊急停車系統(tǒng)：,ESD,: Emergency Shut Down,SIS,: Safety Interlocking System,是對(duì)生產(chǎn)裝置可能發(fā)生的危險(xiǎn)或不采取措施將繼續(xù)惡化的狀態(tài)進(jìn)行響應(yīng)和保護(hù)，使生產(chǎn)裝

2、置進(jìn)入一個(gè)預(yù)定義的安全停車工況，從而使危險(xiǎn)降低到可以接受的最低程度，以保證人員、設(shè)備、生產(chǎn)和裝置或工廠周邊社區(qū)的安全。,ESD,第一講 概述,第一講,ESD,概述,SIS,: Safety Interlocking System,安全聯(lián)鎖是在裝置出現(xiàn)異常情況時(shí)，裝置繼續(xù)運(yùn)行，但自動(dòng)轉(zhuǎn)入另一種運(yùn)行模式。,石油化工裝置安全聯(lián)鎖的模式主要有以下幾種:,降低處理能力；,改變工藝流程；,循環(huán)處理。,ESD,第一講 概述,安 全 聯(lián) 鎖 系 統(tǒng),ESD,第一講 概述,PCS、SIS、,ESD,在化工生產(chǎn)過程中的作用,PCS,(Process Control System),過程控制系統(tǒng),SIS,系統(tǒng),ES

3、D,系統(tǒng),化工過程、,ESD,五種狀態(tài),ESD,第一講 概述,序號(hào),過程狀態(tài),系統(tǒng)狀態(tài),生產(chǎn)狀態(tài),結(jié)果描述,1,故障,/,停車,避免了事故,可在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn),2,故障,故障,未停車,系統(tǒng)所發(fā)生的故障是危險(xiǎn)故障,緊急停車系統(tǒng)功能喪失,裝置繼續(xù)運(yùn)行將導(dǎo)致重大損失或?yàn)?zāi)難性事故,需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)生產(chǎn),3,正常,正常,運(yùn)行,計(jì)劃中的生產(chǎn)過程,4,正常,故障,運(yùn)行,分兩種配置來討論:1)若系統(tǒng)是冗余配置,其中的一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)了故障,雖未導(dǎo)致停車,但整個(gè)系統(tǒng)仍能執(zhí)行緊急停車功能,則說明該系統(tǒng)具有容錯(cuò)能力,系統(tǒng)可用性高。系統(tǒng)發(fā)生的故障可能是安全故障,也有可能是危險(xiǎn)故障。2)若系統(tǒng)為非冗余配置,則說明系統(tǒng)

4、所發(fā)生的故障是危險(xiǎn)故障,系統(tǒng)已喪失作為一個(gè)緊急停車系統(tǒng)的功能。這對(duì)于按故障安全原則設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是小概率事件,對(duì)于未按故障安全原則設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是高概率事件,有導(dǎo)致本表第2種情況的潛在可能,5,正常,故障,停車,沒有意義的停車,造成人力、財(cái)力、物力及時(shí)間、效益的損失。說明系統(tǒng)是一個(gè)沒有容錯(cuò)能力的系統(tǒng),是一個(gè)故障安全系統(tǒng),緊急聯(lián)鎖回路原理圖,ESD,第一講 概述,安 全 等 級(jí) 與 危 險(xiǎn) 概 率,ESD,第一講 概述,安全等級(jí),每小時(shí)危險(xiǎn)故障概率,SIL4,10,- 9, 10,- 8,SIL3,10,- 8, 10,-7,SIL2,10,- 7, 10,-6,SIL1,10,- 6, 10,- 5,

5、安全等級(jí)與診斷覆蓋率的關(guān)系,診斷覆蓋率,允許故障概率,0,1,2,無,SIL1,SIL2,SIL3,低（60%）,SIL2,SIL3,SIL4,中（90%）,SIL3,SIL4,SIL4,高（99%）,SIL4,SIL4,SIL4,系統(tǒng)的自診斷覆蓋率是一個(gè)與安全性密切相關(guān)的性能指標(biāo),診斷覆蓋率越高,則發(fā)生危險(xiǎn)故障的概率就越低,系統(tǒng)的安全性越高。,ESD,第一講 概述,ESD,可靠性和可用度,ESD,第一講 概述,可用度(,A),是系統(tǒng)在整個(gè)任務(wù)時(shí)間中工作全過程的可能性。如果一直工作,那么可用度為1。,A=,工作時(shí)間/任務(wù)時(shí)間,可用度是可靠性的參數(shù),考慮平均無故障時(shí)間(,MTBF),和平均停車時(shí)

6、間(,MDT),可以得到可用度的另一個(gè)計(jì)算方法。,A=MTBF/(MTBF+MDT),平均無故障時(shí)間是用于表示在故障出現(xiàn)之前系統(tǒng)或設(shè)備預(yù)想的可工作時(shí)間。平均停車時(shí)間實(shí)際上是系統(tǒng)中存在故障的平均診斷時(shí)間(,MTDF),與平均故障修復(fù)時(shí)間(,MTTR),的和。,MDT=MTDF+MTTR,ESD,可靠性和可用度,ESD,第一講 概述,其中平均故障修復(fù)時(shí)間又是平均確定故障位置的時(shí)間(,MTDL)、,平均更換故障元件時(shí)間(,MTFR),與平均使系統(tǒng)恢復(fù)可操作條件時(shí)間(,MTRO),之和。,MTTR=MTDL+MTFR+MTRO,單個(gè)模件平均停車時(shí)間可以結(jié)合制造廠提供的,MTBF,數(shù)值和可用度的值得到。

7、對(duì)故障安全故障(,FTS),故障是自顯的，,MTDF=0,因此,A=MTBF/(MTBF+MTTR),對(duì)于故障危險(xiǎn)故障(,FTD),MTDF,是最重要的,經(jīng)常決定整個(gè)可用度,因?yàn)檫@個(gè)量通常比,MTTR,大得多,因此,A=MTBF/(MTBF+MTDF),可用度高并不代表系統(tǒng)故障安全,可用度與故障安全是安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的兩個(gè)重要概念。,可用度高并不代表系統(tǒng)故障安全,。它們的區(qū)別在于：可用度是基于導(dǎo)致系統(tǒng)停車的故障進(jìn)行計(jì)算的，可是在引起系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)的故障(,FTS,故障)和引起系統(tǒng)進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)的故障(,FTD,故障)之間沒有區(qū)別，因此可用度只是系統(tǒng)故障頻度的度量；故障安全是系統(tǒng)在故障時(shí)按一個(gè)已知的

8、預(yù)定方式進(jìn)入安全狀態(tài)。高可用度的重要性在于系統(tǒng)很少出現(xiàn)進(jìn)入安全狀態(tài)或危險(xiǎn)狀態(tài)的故障；故障安全的重要性在于即使系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)災(zāi)難性事故。部分系統(tǒng)可以通過犧牲它們的操作安全的能力來保持高可用度。,PLC,比繼電器具有更高的可用度，因此石油化工裝置中安全聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選用,PLC。,ESD,第一講 概述,第二講,ESD,的設(shè)計(jì)及應(yīng)用,在化工生產(chǎn)裝置中處理突發(fā)性事故的緊急連鎖系統(tǒng)是由系統(tǒng)來承擔(dān)的。然而，系統(tǒng)有多種形式。,從系統(tǒng)與的構(gòu)成形式可分為:,1)與系統(tǒng)一體化；,2)與系統(tǒng)分設(shè)控制站；,3)與系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置。,從構(gòu)成系統(tǒng)的邏輯控制系統(tǒng)方面可分為:,1) 繼電器；,2) 可編程序控制器()

9、。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,ESD,的可靠性設(shè)計(jì)原則,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,獨(dú)立設(shè)置原則,中間環(huán)節(jié)最少原則,冗余原則,故障安全原則,檢測(cè)單元,邏輯單元,執(zhí)行單元,ESD,是為工藝生產(chǎn)過程的安全而設(shè)置的，直接關(guān)系國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命的安全,其動(dòng)作的可靠性是設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的首要問題。,ESD,從硬件上可分為檢測(cè)(輸入)單元、邏輯單元和(輸出)執(zhí)行單元，這3部分呈串聯(lián)結(jié)構(gòu)，即：,檢測(cè)單元,邏輯單元,執(zhí)行單元,要將各部分有機(jī)地結(jié)合起來，設(shè)計(jì)成可靠的,ESS,系統(tǒng)，應(yīng)遵循以下4項(xiàng)原則：,1 獨(dú)立設(shè)置原則；,2 中間環(huán)節(jié)最少原則；,3 冗余原則；,4 故障安全原則。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)

10、用原則,獨(dú)立設(shè)置原則,所謂獨(dú)立設(shè)置,即,ESS,中各部分應(yīng)盡量是專用設(shè)備或儀表,以免受其它關(guān)聯(lián)的故障或誤操作的影響。獨(dú)立設(shè)置原則包括:,獨(dú)立輸入接點(diǎn),邏輯單元獨(dú)立設(shè)置,執(zhí)行器獨(dú)立設(shè)置,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,獨(dú)立輸入接點(diǎn),ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,獨(dú)立輸入接點(diǎn),ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,獨(dú)立輸入接點(diǎn),ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,邏輯單元獨(dú)立設(shè)置,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,隨著,DCS,的冗余容錯(cuò)技術(shù)、自診斷技術(shù)的發(fā)展,可靠性增強(qiáng),尤其是其完善的邏輯功能及豐富的畫面顯示吸引著人們將邏輯單元放在,DCS,中實(shí)現(xiàn),增加其靈活性和直觀性。緊急停車系統(tǒng)(,ESS),中的邏輯

11、單元獨(dú)立設(shè)置,是更為穩(wěn)妥的做法,其理由如下:,邏輯單元獨(dú)立設(shè)置,a.DCS,側(cè)重于過程連續(xù)控制,需要頻繁的人工干預(yù),尤其在緊急情況下有大量信息需人工判斷處理時(shí),邏輯單元誤觸發(fā)的機(jī)率較獨(dú)立設(shè)置的要高。,b.DCS,處理信息多,通信系統(tǒng)復(fù)雜,出現(xiàn)故障的機(jī)率較高,一旦,DCS,嚴(yán)重故障,ES,的,D,也同時(shí)無法運(yùn)行。,c.,對(duì)于要求快速動(dòng)作的,ESD,用,DCS,實(shí)現(xiàn)起來就不甚理想,若保證,ESD,的掃描速度,則勢(shì)必減弱其他功能。,d.,一些有關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)都推薦,ESD,與,DCS,分開設(shè)置,許多國(guó)外工程公司大都按該原則設(shè)計(jì),ESD,系統(tǒng),并取得了較為成熟的經(jīng)驗(yàn)。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,工

12、藝聯(lián)鎖和順序控制與緊急停車聯(lián)鎖,值得注意的是應(yīng)將一般工藝聯(lián)鎖和順序控制與緊急停車聯(lián)鎖分別對(duì)待,采取不同的手段,從而提高整個(gè)控制系統(tǒng)的靈活性。,在這方面,美國(guó)福斯特惠勒公司的方案值得借鑒。該公司將一般的順序控制放在,DCS,中,而將緊急停車系統(tǒng)根據(jù)觸發(fā)條件分為,A,B,兩類。,A,類包括:可能危及生命安全的事故;可能引起嚴(yán)重傷害的事故;對(duì)環(huán)境有明顯危害的事故;國(guó)家法律及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求加以防止的事故。,B,類包括:可能造成生產(chǎn)損失的事故;可能造成設(shè)備損壞的事故;可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的事故。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,福斯特惠勒公司緊急停車及順序控制的設(shè)置方案,執(zhí)行器獨(dú)立設(shè)置,為確保,ESS,系統(tǒng)準(zhǔn)

13、確可靠地動(dòng)作,對(duì)重要的執(zhí)行單元應(yīng)獨(dú)立設(shè)置,不可用普通調(diào)節(jié)閥一閥兩用來代替。,自保閥的電磁閥電源也應(yīng)按以下原則設(shè)置,:,若系統(tǒng)中有可靠的不間斷電源時(shí),可與系統(tǒng)共用該電源,但電源開關(guān),(,配電箱,),應(yīng)單獨(dú)設(shè)置,;,若采用直流穩(wěn)壓電源時(shí),穩(wěn)壓電源應(yīng)單獨(dú)冗余設(shè)置,不宜與其他儀表單元共用。且穩(wěn)壓電源的電源輸入應(yīng)來自,UPS,電源設(shè)備。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,中間環(huán)節(jié)最少原則,一些工廠對(duì),ESS,的可靠性十分重視,不惜投資購(gòu)買高可靠性的邏輯單元設(shè)備,而對(duì),ESS,系統(tǒng)中兩端單元及連接各單元的中間環(huán)節(jié)的重視程度相對(duì)差些,可是現(xiàn)場(chǎng)許多誤動(dòng)作往往是由這些部位故障引起的。因此,應(yīng)給予檢測(cè)端和執(zhí)行端儀表

14、及中間連接環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)同樣的重視。,根據(jù)可靠性工程理論,故障均屬于隨機(jī)事件,其概率分布是有一定規(guī)律的,儀表故障的分布函數(shù),F(t),為,F(t)=1-e,-,t,式中,故障率。,在儀表串聯(lián)的情況下,系統(tǒng)的故障率是構(gòu)成系統(tǒng)的所有儀表的故障率的集合,即,系統(tǒng),=,1,+,2,+,3,+,(1),ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,任何一臺(tái)儀表故障都會(huì)引起系統(tǒng)發(fā)生故障。儀表可靠度,R(t),為:,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,冗余原則,各單元全部采用雙重化冗余結(jié)構(gòu)如圖所示,每個(gè)并聯(lián)環(huán)節(jié)的可靠度為,ESD,第二

15、講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,檢測(cè)單元冗余,檢測(cè)單元冗余對(duì)重要的聯(lián)鎖信號(hào)采取邏輯表決方式,并對(duì)信號(hào)異常進(jìn)行報(bào)警;對(duì)關(guān)鍵的聯(lián)鎖信號(hào)采取3取2表決邏輯,并對(duì)信號(hào)異常進(jìn)行報(bào)警。這樣可有效避免系統(tǒng)誤動(dòng)作,提高可靠性。,具體的冗余方式可以有以下幾種:,1 設(shè)置雙重的觸點(diǎn)開關(guān)儀表,信號(hào)直接進(jìn)邏輯單元;,2 設(shè)置雙重變送器,模擬信號(hào)或加報(bào)警設(shè)定器以觸點(diǎn)信號(hào)進(jìn)邏輯單元;,3 設(shè)置1個(gè)觸點(diǎn)開關(guān)儀表,1臺(tái)變送器,觸點(diǎn)信號(hào)直接進(jìn)邏輯單元,變送器單獨(dú)供電,由配電器或安全保持器輸出2個(gè)模擬信號(hào),分別進(jìn)邏輯單元和,DCS;,4,對(duì)流量測(cè)量,可采用1臺(tái)節(jié)流裝置接2臺(tái)差壓變送器的方案;若不能設(shè)2臺(tái)流量計(jì)

16、時(shí),應(yīng)采用高可靠性流量測(cè)量?jī)x表。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,邏 輯 單 元 冗 余,邏輯單元的輸入環(huán)節(jié),輸出環(huán)節(jié),CPU,通信系統(tǒng),電源組件等均應(yīng)冗余配置。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,執(zhí) 行 單 元 冗 余,主要措施有:,1 電磁閥冗余;,2 電磁閥電源冗余配置;,3 對(duì)關(guān)鍵的切斷回路串聯(lián)安裝2臺(tái)切斷閥;,4 對(duì)關(guān)鍵的放空回路并聯(lián)安裝2臺(tái)切斷閥,如加氫裂化緊急放空用的0.7,MPa,和2.1,MPa,放空切斷閥為并聯(lián)安裝方式。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,冗余緊急停車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)例,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,故障安全原則,故障安全原則主要著重于,ESD,系統(tǒng)中兩端(檢測(cè)單元

17、和執(zhí)行單元)的設(shè)計(jì),主要包括:,采用常閉觸點(diǎn)開關(guān)儀表,現(xiàn)場(chǎng)常常出現(xiàn),觸點(diǎn)式檢測(cè)儀表由于長(zhǎng)時(shí)間受空氣中雜質(zhì)腐蝕、材料老化、觸頭磨損等因素而不能在故障狀態(tài)下準(zhǔn)確閉合,或由于導(dǎo)線開路而不能將聯(lián)鎖信號(hào)傳送給邏輯設(shè)備,從而影響整個(gè)緊急停車聯(lián)鎖系統(tǒng)的工作。采用故障安全電路,即正常情況下觸點(diǎn)閉合通電,故障情況下斷開,可有效防止故障不動(dòng)作。,這種做法又可能由于導(dǎo)線開路而引起誤動(dòng)作停車,但對(duì)工藝過程來說是安全的,若同時(shí)輔以2取2或3取2表決邏輯措施,則可避免誤動(dòng)作。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,電磁閥采用正常通電方式,為確保自保閥在任何故障狀態(tài)下都處于過程安全位置,其電磁閥應(yīng)設(shè)計(jì)成故障安全型電路,即正常通電

18、,故障斷電動(dòng)作。,對(duì)送往電氣控制盤用以開停電機(jī)的觸點(diǎn),應(yīng)將隔離用的中間繼電器的勵(lì)磁電路,設(shè)計(jì)為故障安全型。,但是,電磁閥的故障安全型電路易由于接線松動(dòng)和電磁閥故障引起非計(jì)劃停車,因此必須選用高可靠性電磁閥并保證接線施工質(zhì)量。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,ESD,的防爆設(shè)計(jì),本安電路的出現(xiàn),為自控儀表在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的安全使用提供了極大便利,它使在危險(xiǎn)場(chǎng)所帶電校驗(yàn)儀表成為可能。尤其是價(jià)格低廉的齊納安全柵的出現(xiàn),使得本安回路得到廣泛使用,但是,齊納安全柵在,ESD,系統(tǒng)中的使用,給,ESD,帶來了許多潛在的危險(xiǎn)因素,主要表現(xiàn)在:,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,ESD,系統(tǒng)設(shè)置的目的是要進(jìn)行故障

19、停車,但不能誤停車影響生產(chǎn),因此,要求現(xiàn)場(chǎng)儀表穩(wěn)定可靠。而齊納安全柵是限制控制室到現(xiàn)場(chǎng)能量的設(shè)備,一旦超限,立即切斷現(xiàn)場(chǎng)儀表與室內(nèi)的聯(lián)系,二者目的大徑相庭。 因,ESD,系統(tǒng)信號(hào)來源復(fù)雜,很難保證安全柵接地不受影響,甚至裝置內(nèi)大型電器的開停,都會(huì)影響齊納柵的工作,可能會(huì)造成虛假信號(hào)以致誤停車,或由于安全柵損壞而影響,ESD,系統(tǒng)的工作。 安全柵的質(zhì)量直接影響,ESS,系統(tǒng)的可靠性,現(xiàn)場(chǎng)常出現(xiàn)安全柵元件性能變化,工作不穩(wěn)定而導(dǎo)致,ESD,誤動(dòng)作的現(xiàn)象。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,專家建議,根據(jù),HGJ21-89,化工企業(yè)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力設(shè)計(jì)規(guī)程,除“連續(xù)地出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境,或會(huì)長(zhǎng)期

20、出現(xiàn)爆炸性氣體”環(huán)境的0區(qū)必須采用本安儀表外,其它爆炸危險(xiǎn)區(qū)域均可使用隔爆或正壓防爆儀表。,在石油化工企業(yè)中,儀表在0區(qū)使用的情況是非常少的,因此專家建議:,1),ESS,系統(tǒng)中的檢測(cè)儀表及執(zhí)行器(電磁閥),應(yīng)以隔爆型儀表為主,不足部分采用正壓或其它防爆措施。這樣做符合中間環(huán)節(jié)最少原則,提高了系統(tǒng)可靠性。,2) 僅在0區(qū)按本安回路設(shè)計(jì),并且必須采用可靠的變壓器隔離或光電隔離式安全柵,不可使用齊納式安全柵。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,提高,ESD,系統(tǒng)可靠性的相關(guān)措施,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,作為緊急情況下最后一道安全措施,既使,ESD,單元失效,通過盡可能少的手動(dòng)操作,使工藝過程

21、處于安全狀態(tài);,便于,ESD,系統(tǒng)的執(zhí)行單元調(diào)校,試動(dòng)等;,邏輯單元與執(zhí)行單元相對(duì)獨(dú)立,增加了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,后備手操環(huán)節(jié)的設(shè)置原則,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,為盡量減少緊急情況下的操作,對(duì)聯(lián)鎖項(xiàng)目按啟動(dòng)條件和動(dòng)作時(shí)序分組,將受相同條件觸發(fā)及需同時(shí)動(dòng)作的輸出合用同一手動(dòng)切換開關(guān);,每個(gè)手動(dòng)切換開關(guān)應(yīng)具有3個(gè)位置,其排列位置為執(zhí)行單元(故障安全型): 自動(dòng),脫機(jī),手動(dòng);,電機(jī)開停:自動(dòng)(開/停),脫機(jī),手動(dòng)停;,切換開關(guān)由一位置切向另一位置的過程中應(yīng)先保持原狀態(tài);,后備手操環(huán)節(jié)電路應(yīng)力求簡(jiǎn)化,元器件盡量少。,正確安排,ESD,與信號(hào)報(bào)警,ESD,第二

22、講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,緊急停車聯(lián)鎖系統(tǒng)中邏輯單元的輸入信號(hào)需進(jìn)行報(bào)警,同時(shí)為增加操作靈活性,對(duì)某些有可能摘除的聯(lián)鎖信號(hào)需設(shè)切除開關(guān),但聯(lián)鎖摘除后,這些信號(hào)仍需報(bào)警顯示,并且邏輯單元輸出狀態(tài)也需報(bào)警顯示,報(bào)警信號(hào)引出位置不當(dāng)也會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性。,正確做法是:,輸入信號(hào)的報(bào)警應(yīng)在切除開關(guān)前引出,既使,ESS,失效,報(bào)警仍存在。,輸出信號(hào)的報(bào)警宜在后備手操切換開關(guān)之后引出,以便觀察,ESS,輸出狀態(tài)。具體方案為:,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,2）,對(duì)輸入設(shè)軟切除的報(bào)警應(yīng)將,ESD,軟件分為報(bào)警輸出和聯(lián)鎖邏輯兩部分,切除開關(guān)應(yīng)加在兩部分中間：,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及應(yīng)用原則,ESD,第二講 設(shè)計(jì)及

23、應(yīng)用原則,ESD,設(shè)備選擇,ESD,第三講,ESD,設(shè)備選擇,檢測(cè)儀表的選擇,ESD,設(shè)備的選擇,執(zhí)行單元的選擇,檢測(cè)儀表的選擇,ESD,系統(tǒng)中儀表(及設(shè)備)的選型,ESD,系統(tǒng)中各儀表(設(shè)備)的可靠性,是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)應(yīng)予以特別重視。,檢測(cè)儀表的選擇檢測(cè)儀表的選擇有以下幾種方案。,國(guó)產(chǎn)觸點(diǎn)開關(guān)儀表,缺點(diǎn)是元器件性能穩(wěn)定性較差,可靠性一般。,進(jìn)口觸點(diǎn)開關(guān)儀表,如美國(guó),SOR,公司和,UE,公司的壓力開關(guān)和溫度開關(guān),性能較為穩(wěn)定,動(dòng)作可靠,缺點(diǎn)是長(zhǎng)期使用元件會(huì)老化,觸點(diǎn)受磨損。,ESD,第三講,ESD,系統(tǒng)設(shè)備選擇原則,將模擬信號(hào)(420,mA,熱偶或熱阻)直接送入或經(jīng)報(bào)警設(shè)定器轉(zhuǎn)變?yōu)橛|點(diǎn)

24、信號(hào)進(jìn),ESD。,其優(yōu)點(diǎn)是:將觸點(diǎn)開關(guān)由現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境移入控制室內(nèi),由于現(xiàn)場(chǎng)到控制室為連續(xù)信號(hào),當(dāng)出現(xiàn)導(dǎo)線開路時(shí),室內(nèi)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)可感知并保持原輸出狀態(tài),避免誤動(dòng)作。,對(duì)于熱偶或熱阻輸入的,PLC,和報(bào)警設(shè)定器應(yīng)有斷線保護(hù)功能,即當(dāng)斷線時(shí)只報(bào)警而不誤動(dòng)作。,采用無觸點(diǎn)開關(guān)儀表,在控制室內(nèi)加轉(zhuǎn)換器變?yōu)橛|點(diǎn)信號(hào)進(jìn),ESD,或直接送入,ESD,中。其優(yōu)點(diǎn)是:,A、,現(xiàn)場(chǎng)無觸點(diǎn),避免了觸頭磨損、污染及機(jī)械振動(dòng)的問題;,B,反應(yīng)靈敏,動(dòng)作快,克服了有觸點(diǎn)器件機(jī)械慣性的影響,但有些情況下易受環(huán)境的影響。,關(guān)鍵部位的溫度、壓力、液位開關(guān)宜采用電子式儀表取代機(jī)械式開關(guān)。,ESD,第三講,ESD,系統(tǒng)設(shè)備選擇原則,E

25、SD,第三講,ESD,設(shè)備選擇,檢測(cè)儀表的選擇方案,ESD,設(shè)備選擇,ESD,第三講,ESD,系統(tǒng)設(shè)備選擇,簡(jiǎn)單繼電器控制的,ESD,模塊化硬邏輯,ESD,可編程邏輯控制器（,PLC）,專用,ESD,邏輯設(shè)備,ESD,設(shè)備選擇 -,簡(jiǎn)單繼電器控制的,ESD,ESD,第三講,ESD,系統(tǒng)設(shè)備選擇,可組成的邏輯功能少,靈活性差,現(xiàn)場(chǎng)修改及調(diào)試邏輯困難。其優(yōu)點(diǎn)是投資少、邏輯固定、不受干擾。其動(dòng)作速度取決于繼電器的吸合及釋放速度,使用壽命取決于繼電器。缺點(diǎn)是硬接線多、可動(dòng)元件多、隨機(jī)性較大。,ESD,設(shè)備選擇 - 模塊化硬邏輯,ESD,ESD,第三講,ESD,系統(tǒng)設(shè)備選擇,采用模塊化結(jié)構(gòu),邏輯功能較齊

26、全,可采用,CAD,優(yōu)化設(shè)計(jì)構(gòu)成各種自保邏輯,硬接線少,無可動(dòng)部件,維護(hù)量小,動(dòng)作速度快,使用壽命長(zhǎng),其可靠性遠(yuǎn)高于簡(jiǎn)單繼電器邏輯單元。該種,ESS,包括兩種:一種是模塊化固態(tài)繼電器邏輯電路;另一種是固態(tài)邏輯門電路(,FPGA)。,后者的功能和靈活性稍優(yōu)于前者,二者成本基本相當(dāng)。,ESD,設(shè)備選擇 - 可編程序控制器（,PLC）,ESD,第三講,ESD,系統(tǒng)設(shè)備選擇,PLC,目前已較成熟,并具備部分,DCS,的功能,通用性好,可冗余配置,可靠性高,編程及修改邏輯方便,且可與,DCS,通信。其功能和靈活性都優(yōu)于,B,類邏輯單元。,ESD,設(shè)備選擇 - 專用,ESD,邏輯設(shè)備,ESD,第三講,ES

27、D,系統(tǒng)設(shè)備選擇,是90年代發(fā)展起來的專用安全保護(hù)設(shè)備,其特點(diǎn)是:,所有,I/O,環(huán)節(jié),CPU,通信環(huán)節(jié),電源部件均雙重或三重冗余配置,且可在線更換組件。,具有自診斷功能。3通用性好,功能齊全,組態(tài)及修改程序方便,適用性強(qiáng),可靠性最高。,典型的產(chǎn)品有:,美國(guó),TRICONEX,公司的三重冗余表決式,ESD;,德國(guó),P+F,公司的雙重化冗余式,ESD;,英國(guó),ROTORK,公司的,ES,系列固態(tài)邏輯陳列模塊;,CLAM(Configurable Logic Array Module),三重化表決式,ESD。,ESD,第三講,ESD,系統(tǒng)設(shè)備選擇,執(zhí)行單元的選擇 - 選擇原則,ESD,第三講,ES

28、D,系統(tǒng)設(shè)備選擇,在停風(fēng)停電(信號(hào)斷)時(shí)應(yīng)能自動(dòng)回復(fù)到使工藝過程及設(shè)備處于安全狀態(tài)的位置;,應(yīng)帶有閥位回訊開關(guān),以確認(rèn)閥門開關(guān)位置;,應(yīng)具有后備氣源貯罐系統(tǒng),重要的閥門宜單獨(dú)配事故空氣貯罐;,閥門開閉速度應(yīng)滿足工藝過程的需要。,電磁閥選用原則,緊急停車聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)選用單電控電磁閥。雙電控電磁閥具有記憶功能,適用于一般的邏輯控制和聯(lián)鎖,但無法設(shè)計(jì)成故障安全型電路,且存在由于信號(hào)線開路而不能動(dòng)作的可能性,因而不適于用在緊急停車聯(lián)鎖系統(tǒng)。,選用高品質(zhì)電磁閥,在可能的情況下采用電磁閥冗余的方案。,ESD,第三講,ESD,系統(tǒng)設(shè)備選擇,一般采用24,VDC,電磁閥,但敷設(shè)距離有限,例如,ASCD-RHB8

29、230,型電磁閥,額定功率為9.7,W,工作電壓允許范圍為-5%+10%,在允許最低電壓下的工作電流為0.425,A,在24,V,供電時(shí),導(dǎo)線上允許壓降僅為1.2,V,允許阻抗2.8,國(guó)產(chǎn)截面為2.5,mm2,的銅芯軟導(dǎo)線電阻率約為8,/km,即最大允許導(dǎo)線長(zhǎng)度為175,m,考慮各種因素后最大敷設(shè)距離約130,m。,當(dāng)敷設(shè)距離較遠(yuǎn)時(shí),應(yīng)采用110,VAC,電磁閥,工作電流相對(duì)較低,電壓在人體可承受的安全電壓范圍內(nèi),便于調(diào)校,適用性強(qiáng)。,ESD,第三講,ESD,系統(tǒng)設(shè)備選擇,ESD,第四講 三重化冗余控制器,三重冗余系統(tǒng)框圖,ESD,裝置配置框圖,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,ESD,第四講 三重化冗余控制器,