紧急停车系统设计

1、紧急停车系统摘要紧急停车系统ESD( Emergency Shutdown Device)是一种专用的安全联锁保护系统。 它独立于生产过程控制系统，当装置出现紧急情况时，直接发出保护联锁信号对工艺流 程实行联锁保护或紧急停车，以避免危险扩散造成巨大损失。它已被广泛的应用于冶金、 石化、电力等行业。研究这种紧急停车系统变得尤为重要和迫切。本文首先叙述了紧急停车系统的发展过程，说明在石油化工行业采用ESD系统的 必要性以及应用现状。介绍了紧急停车系统的特点，然后比较几种常见的容错及表决方 式，探讨了紧急停车系统的设计方法和原则，介绍国外主要的ESD标准。研究了瑞士 ABB的Safeguard 40

2、0系统和德国HIMA的HIMatrix系统两种典型的紧急停车系统， 比较其优缺点学会如何选型。分别从硬件组态、逻辑编程、软件组态和系统调试等方面 详细介绍其技术实现，研究了紧急停车系统设计的主要过程和手段。目前，紧急停车系统已广泛应用于各石化企业的大机组联锁或工艺联锁中，该项目 紧急停车系统的研究，为同类项目的设计与改造提供了一定的参考和指导。ABSTRACTEmergency shutdown system ESD (Emergency Shutdown Device) is a dedicated security interlock system. It is independent o

3、f the production process control system, when the device is an emergency, a protection interlock signal directly to the implementation process interlock or emergency stop to avoid the risk of proliferation caused huge losses. It has been widely used and metallurgical, petrochemical, power and other

4、industries. Emergency shutdown system of this kind become more important and urgent.This paper firstly describes the emergency stop system development process, using in petrochemical industry that the necessity of ESD system and application situation. Introduces the characteristics of emergency park

5、ing system, then the comparison of several common fault tolerance and the voting method, discusses the emergency stop system design method and principle, introduces the main ESD standards. Introduces the Swiss ABB HIMA Safeguard 400 system and Germany HIMatrix system of two typical emergency parking

6、 system, to learn how to compare the advantages and disadvantages of the selection. Separately from the hardware configuration, logic programming, software configuration and system commissioning, etc, the paper introduces its technology to achieve studied the main emergency stop system design proces

7、s and means.At present, the emergency stop system has been widely used in various petrochemical enterprise of large units interlocking or process, the project emergency interlocking parking system research, the design and reconstruction TongLeiXiang purpose for which provides a certain reference and

8、 guidance.目录 TOC o 1-5 h z 摘要III HYPERLINK l bookmark4 o Current Document ABSTRACTIII1绪论6 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 1.1论文研究目的及意义6 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 1.2紧急停车系统国内外研究现状6 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 1.3论文的主要研究内容71.4本章小结错误！未定义书签。2紧急停车系统概述错误！未定义书签。2.1紧急

9、停车系统的发展过程错误！未定义书签。2.2紧急停车系统主要的通用安全标准错误！未定义书签。2. 2紧急停车系统的特点错误！未定义书签。2.3紧急停车系统的必要性错误！未定义书签。2.4紧急停车系统的构成错误！未定义书签。2.5几种常见的的紧急停车系统错误！未定义书签。2.5.1双重冗余系统错误！未定义书签。2.5.2三重冗余系统错误！未定义书签。2.5.3三重冗余模块系统错误！未定义书签。2.5.4四重冗余模块系统错误！未定义书签。2.5.5表决方法及其与安全性、可用性的关系错误！未定义书签。2.6紧急停车系统在石化行业的应用现状错误！未定义书签。2.7本章小结错误！未定义书签。3紧急停车系统

10、设计方法研究错误！未定义书签。3.1紧急停车系统的设计原则错误！未定义书签。3.2紧急停车系统的可靠性分析错误！未定义书签。3.3紧急停车系统工程设计的主要内容错误！未定义书签。3.3.1可行性研究错误！未定义书签。3.3.2基础工程设计阶段错误！未定义书签。3.3.3详细工程设计阶段错误！未定义书签。3.3.4 ESD系统及安全连锁应用软件组态、生成阶段错误！未定义书签。3.3.5安装、调试、投运阶段错误！未定义书签。3.4本章小结错误！未定义书签。4典型的紧急停车系统介绍错误！未定义书签。ABB紧急停车系统错误！未定义书签。ABB公司介绍错误！未定义书签。ABB公司紧急停车系统的发展错误！

11、未定义书签。ABB Safeguard 400的基本原理错误！未定义书签。ABB Safeguard 400系统硬件错误！未定义书签。HIMA紧急停车系统错误！未定义书签。HIMA公司介绍错误！未定义书签。HIMA公司紧急停车系统的发展错误！未定义书签。HIMA ATRIX系统错误！未定义书签。HIMatrix F35错误！未定义书签。HIMatrix F2 DO 16 01错误！未定义书签。HIMatrix F3 DIO 20/8 02错误！未定义书签。4.3本章小结错误！未定义书签。5 LNG接受站紧急停车系统研究错误！未定义书签。LNG接受站工艺流程错误！未定义书签。5.1.1LNG接收

12、站ESD级别错误！未定义书签。ESD各级的启动和动作错误！未定义书签。ESD复位原理错误！未定义书签。5.2典型的压缩机安全策略错误！未定义书签。5.2典型压缩机ESD逻辑设计中的重要考虑错误！未定义书签。LNG分输站工艺流程及其连锁控制错误！未定义书签。5.3紧急停车系统方案及系统选型错误！未定义书签。5.3.1紧急停车系统方案错误！未定义书签。5.3.2系统选型错误！未定义书签。5.4系统的安装与调试错误！未定义书签。5.5紧急停车系统的维护错误！未定义书签。5.6本章小结错误！未定义书签。6结论与展望错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。如有需要联系QQ： 9

13、241099231.1论文研究目的及意义本课题旨在研究紧急停车系统ESD(Emergency Shut Down System)的发展过 程，主要产品在石油化工行业中的应用现状；以及紧急停车系统的硬件、软件组 态技术和设计紧急停车系统的主要过程与手段。20世纪中期以来工业企业越来越向大规模集约化和连续性的方向发展，尤 其是石油化工、发电、冶金、轨道交通等行业1。大规模的连续性的工业生产使 得能源、资金、人力资源的利用率得到极大的提高，工艺流程中设备较多、设备 间关联性强、部分关键设备价格高昂，一旦这些关键设备发生故障将造成巨大人 身伤害和财产损失，于是大规模及超大规模的生产系统的安全保护变的越

14、来越迫 切和必须。而紧急停车系统是90年代发展起来的一种专用的安全保护设备，它能对生 产装置可能发生的危险采取措施，对继续恶化的状态进行及时响应，使生产装置 进入一个预定义的安全停车工况，从而使危险降低到可以接受的最低程度以保证 人员、设备、生产和装置的安全，特别是在紧急状态下，能使装置正确无误地自 动地安全停车，防止事故发生。因此，在石油化工、发电、冶金、轨道交通等行 业选择紧急停车系统作为安全保护系统，是保证生产可靠性与安全性，提高经济 效益的必要手段之一。通过研究紧急停车系统，了解到紧急停车系统如何在石化行业中起到安全连 锁的作用，如何避免不期望事件的发生。同时能够很好地了解到紧急停车系

15、统在 石化行业的应用，通过对国内外各厂家紧急停车系统的研究，可以找出差距，努 力开发国产紧急停车系统。1.2紧急停车系统国内外研究现状紧急停车系统(Emergency Shut Down System， ESD)是对石油化工、发电、 冶金、轨道交通等行业等生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状 态进行自动响应和干预，从而保障生产安全，避免造成重大人身伤害及重大财产 损失的控制系统。紧急停车系统包括传感器、逻辑控制器和最终执行元件，能够 按照一定的安全完整度等级(SIL, Safety Integrity Level)实现一个或多个安全功能 (SIF，Safety Instrument

16、ed Function)的系统。它是生产过程中的一种自动安全保护 系统。它是由国际电工委员会(IEC)标准IEC 61508及IEC 61511定义的专门用于 安全的控制系统囹。紧急停车系统(ESD)是一种独立于集散控制系统(Distributed control system， DCS)的用于大型装置的安全连锁保护系统，它的安全级别高于集散控制。在正 常情况下，紧急停车系统ESD对生产过程实时监视，不需要人为干预。当装置 出现紧急情况时，不经过集散分布控制系统DCS，直接由ESD系统发出连锁保 护信号对工艺流程实施连锁保护或紧急停车，保护现场设备，避免危险的扩大。目前紧急停车系统的主流厂商有

17、：HIMA公司、TRICONEX公司、 HONEYWELL公司、ICS公司、GE公司、ABB公司、YOKOGAWA公司。这 七家厂商的产品已经占有90%以上的市场。其中HIMA，TRICONEX，ICS是专 业做安全控制的厂商，其它几家是老牌的DCS的厂商，因为ESD的市场逐渐成 熟，也推出了自己的产品5。目前紧急停车系统往往是DCS等过程控制系统价格的10倍以上，且紧急停 车系统在工厂中不会产生较明显的功效，使得人们对紧急停车系统的认识不够深 入，理解不够透彻。但是安全是工厂正常生产的重要保证，这就使得紧急停车系 统的研究变得尤为重要。目前在国外，紧急停车系统ESD的开发及应用较国内早很多，他们的软件 与硬件均较成熟，研发了各种具有特色的紧急停车系统；国内紧急停车系统ESD 的发展时间较短，开发技术水平仍处于初级阶段，自主研究、开发能力还比较弱。 国内基本上是将国外紧急停车系统的成熟技术直接应用到现有的实际生产中，部 分地进行改进与开发。现阶段的紧急停车系统多采用冗余结构，并且基本上都 朝着多冗余的方向发展，以此适应连续工业生产高可靠性及高安全性的发展需 求。1.3论文的主要研究内容本论文主要研究内容如下：大量收集资料，学习并了解紧急停车系统ESD在