自动控制及仪表设计说明

第三卷第一册仪表第三卷第一册仪表中国五环工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司内蒙华锦5080工程初步设计0版10078-FP17-03-01第111页共250页第三卷第一册仪表第三卷第一册仪表第三卷第一册仪表第三卷第一册仪表第十章自动控制及仪表设计说明参见HGT20637.6-1998仪表技术说明书的编制.pdf初步设计第三卷第一册仪表第三卷第一册仪表第三卷第一册仪表第三卷第一册仪表版次专业负责人部门主任/主任工程师第三卷第三卷第一册仪表中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第112页共250页10.1设计依据本设计为内蒙古华锦化工有限公司年产50万吨合成氨、80万吨尿素项目的仪表专业

初步设计，设计依据为设计实施计划、工程设计首次工程会会议纪要等的相关内容要求。10.2设计采用的标准、规范本设计主要遵循的标准和规范如下：《过程测量与控制仪表的功能标志及图形符号》 HG/T20505-2000«自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-2000《控制室设计规定》HG/T20508-2000《仪表供电设计规定》HG/T20509-2000《仪表供气设计规定》HG/T20510-2000《信号报警、安全联锁系统设计规定》HG/T20511-2000《仪表配管配线设计规定》HG/T20512-2000《仪表系统接地设计规定》HG/T20513-2000《仪表及管线伴热和绝热保温设计规定》 HG/T20514-2000《分散型控制糸统工程设计规定》HG/T20573-95《化工装置自控工程设计规定》HG/T20636〜20639（包括文件编制、设计深度、典型图表等）《自控安装图册》HG/T21581-2010«自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量》GB/T2624.1~4-2006《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB50058-1992《钢制管法兰、垫片、紧固件选配规定》 HG20592~20635-2009《管法兰和法兰管件》 ASMEB16.5-2003《化工工厂初步设计文件内容深度规定》 HG/T200688-2000《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50483-2009中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第113页共250页10.3设计范围及分工本说明适用内蒙古华锦化工有限公司年产50万吨合成氨、80万吨尿素项目的自动控制及仪表设计。主要说明各生产装置对仪表和控制系统的要求、生产过程的自动化水平、主体仪表和控制系统设计原则、控制室设计要求、为保证操作人员和生产装置的安全采取的技术措施、仪表的防护及抗干扰措施、仪表动力源的要求、以及随设备成套供应的仪表及控制系统分工范围。本项目主要包括的生产装置有：空分装置、煤气化装置、合成氨装置、尿素装置、公用工程和辅助生产设施等。我公司承担的设计范围为：空分装置，尿素装置，合成氨装置内的合成气压缩工序、氨合成工序、冷冻工序、氨压缩工序、甲烷蒸汽转化工序，公用工程包括原水净化站、循环冷却水站、除盐水站、回用水站、浓盐水蒸发、废水提浓、动力站等，以及辅助生产设施的合成氨罐区。赛鼎公司承担的设计范围为：煤气化（包括备煤、型煤）、一氧化碳变换、酸性气体脱除、气体精制、硫回收等。10.4引进特殊仪表说明现场仪表立足于国内市场，优先采用国外引进生产线或合资厂制造的， 能满足性能要求的产品。重要控制阀（如高压调节阀、特殊调节阀、联锁切断阀）、流量计、分析仪、安全栅、DCS/ESD/ITCC控制系统等仪表设备采用进口产品。凡进口计量器具需按规定取得国家技术监督局的《中华人民共和国计量器具型式批准证书》。10.5装置自动化水平控制方式本设计遵循“技术先进、经济合理、运行可靠、操作方便”的原则， 根据工艺装置的生产规模、流程特点、产品质量、工艺操作要求，并参考国内同类型装置的自动化水平，对主要生产装置实施全厂集中管理，装置集中监控；对辅助装置实施装置集中监控。全厂设置中心控制室（CCR）内设各生产装置正常操作所需的操作站，对全厂主要中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第114页共250页工艺装置（空分装置、合成氨装置、甲烷蒸汽转化装置、低温甲醇洗装置、液氮洗装置，硫回收装置、尿素装置及尿素大颗粒装置）进行集中监控和操作。按照工艺控制和生产操作的要求设置不同的操作区域；控制站布置在中心控制室（CCR或现场机柜室（FAR）操作站布置在中心控制室（CCR的操作室，在操作站的中间并排布置辅助操作台，工程师站布置在中心控制室（CCR的工程师站室。其中空分装置及硫回收装置设现场机柜室（FAR，FAR内设置少量DCS操作站与工程师站，用于现场调试、开车及系统维护等。中心控制室（CCR设置2套全厂性的DCS工程师站，用于系统正常的维护、管理,设置一台ES□工程师站，用于整个ESD系统的日常维护和检查。在系统调试、装置开停车和正常操作阶段，操作人员可以使用现场操作员站操作、监视工艺过程等；各现场控制室（LCR及现场机柜室（FAR与中心控制室（CCF之间采用双冗余光缆连接，光缆的敷设采用“一天一地”的方式，即一组架空走管廊在仪表桥架中敷设，一组埋地走地沟或直埋在地表面下敷设。除中心控制室（CCR外，在某些生产装置或区域（煤气化装置和动力站及水处理装置）分别设置现场控制室（LCR）现场控制室（LCR布置安装各区域相应的系统控制站、I/O柜和端子柜，设置现场操作员站，现场信号电缆均引入到各自现场控制室（LCR。其控制系统与中心控制室（CCR通过同轴电缆或光缆进行通讯。本项目的主要工艺装置采用分散型控制系统（DistributionControlSystem-DCS、紧急停车系统（EmergencyshutdownSystem-ES）、可燃气体/有毒气体检测系统（Flammable/ToxicGasDetectionSystem-GDS）对装置的生产过程进行集中监控。装置的紧急停车和安全联锁系统由独立设置的紧急停车系统（ESD实现，装置工艺过程联锁由DCS勺逻辑功能完成，为了方便操作和对突发事件的应急处理，在位于控制室的辅助操作台上设置重要信号的联锁报警灯屏以及联锁复位按钮和紧急停车按钮等辅助设施。可燃气体/有毒气体检测系统（GDS不采用独立的控制系统，气体检测信号直接进入DCSS统，采用独立的卡件，在中心控制室（CCR内设置1台独立的操作站，监控全厂所有可燃气体、有毒气体报警画面。各装置DCS操作站可以调用相关装置的GDS系统画面。中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第115页共250页动力站采用DCS系统、锅炉炉膛火焰安全监测系统（FSSS对动力站的生产过程进行集中监控，设置独立的热电站控制室。大型机组（如离心式压缩机、蒸汽透平）的控制采用机组综合控制系统（ITCC，完成压缩机组的调速、防喘振控制、负荷控制、过程控制、联锁保护等功能，并与装置的DCS进行通讯。机组控制系统采用三重化或双重化的冗余、容错系统。对于机组控制较简单的装置（如往复式压缩机），机组的监控由装置的DCS完成，机组的安全联锁保护由ESD完成。水处理系统（包括原水净化站、除盐水站、循环冷却水站、回用水站、废水提浓、浓盐水蒸发器等）单独设置就地岗位控制室，采用带显示终端的现场智能型远程 I/O系统与PLC系统相结合的方式对装置的生产过程进行集中监控,水处理集中控制室设置在除盐水站。辅助生产设施（合成氨罐区、酸碱站等）设置现场操作间，采用 PLC系统对辅助生产设施的运行进行监控。对于需要就近监视和操作的单台工艺设备将由设备制造厂成套提供就地控制盘（LCP），利用LCP进行就近监视和操作。LCP配置与DCS的通讯接口，或通过硬接线将重要监视参数送至DCS考虑现场智能型远程I/O系统与PLC系统的使用，各装置采用的DCS系统预留与网络通讯及第三方控制设备通讯的接口，支持现行主流通信协议（如 TCP/IP等）。随装置或设备成套提供的控制系统和仪表，采用目前较先进的控制系统和仪表，具有与中心控制室（CCR）DCSS讯的能力，采用冗余串行通讯接口RS485（MODBUSRT协议）的方式进行。若为同一家公司产品，则可以考虑采用全厂集成控制系统，实现平台共享。同时，DCS设置网络接口可与上位机的通讯联网，通过光缆实现全厂内网络通讯，使有关人员及时了解各装置的操作数据及生产负荷，以便对全厂的产品产量、原料消耗进行统一调配管理，形成了全厂完整的综合信息管理系统。电气系统与DCS系统之间的信息交换采用硬接线方式，现场电机、马达等电气设备的电机电流、开停状态等运行参数在DCS系统上显示，正常状态下的联锁控制在DCS系统上完成。对关键设备的紧急停车联锁则在ESDI行逻辑运算后，采用硬接点方式送中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计 0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第116页共250页至电气二次控制回路。对重要参数采取2取2、3取2逻辑运算后，触发联锁系统。流量信号在进入ESD寸应考虑温压补偿的影响。监控要求不频繁的非关键过程变量，采用就地显示和控制；要求在开车过程中监视或仅需现场观察的过程变量，采用就地显示；必须现场操作的设备，采用就近安装的仪表盘或控制箱对其进行监控。测量控制点的设置除满足本装置控制要求外， 还根据各级计量、成本核算的需要设置检测点。设置必要的能源消耗、原料、中间产品和最终产品的计量仪表，其精度符合本行业有关规定的要求。另外，控制系统的配置将考虑为实施操作人员仿真培训系统 （OperatorTrainingSimulator-OTS）提供基础。操作人员仿真培训系统由业主有关部门负责进行规划和实施。目前，仪表设备管理系统（AMS逐渐纳入信息管理网络而成为新型管理模式。通过设置仪表设备管理系统（AMS对装置DCSESDPLC或其它控制系统向连接的现场智能仪表、阀门定位器或其它现场智能设备进行管理。其功能包括与基于HART协议的现场智能仪表、阀门的诊断；和工厂其它系统的数据交换。全厂所有生产装置、公用工程的现场仪表的实际规格、诊断信息等数据全部可以在 AMS站上方便地查询和管理；对现场仪表提供与诊断和远程校验，节省维护工作量。本项目拟采用通过 DCSS统的I/O接口与现场智能仪表设备（HAR）进行通讯，不采用外配数据采集设备的方式，把与 DCS相关的现场智能仪表设备信息采集到AMS系统中进行管理。ESDITCC等其它控制系统部分的HARTW号由相应系统配置HARTW号采集器，通过RS485接口接入DCSS统。AMS系统的最终方案由业主确定。本设计提供的仪表和控制系统将保证生产装置的正常、 稳定、安全、可靠运行以及在异常情况下的安全保护，满足各生产装置对仪表和控制系统的要求。全厂的自动化水平达到国内同类型装置的先进水平。10.5.2控制室设置中心控制室（CCR）中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第117页共250页全厂设置一个中心控制室（CCR）中心控制室（CCR的建筑布置在安全区域内。中心控制室（CCR内设有DCS/ESD/ITC（操作室、机柜室、工程师站室、仪表维修室、UPS室、仪表值班室、空调室及必要的管理和生活设施等，通常在同一建筑物内还设有工厂管理和生产调度系统。DCS系统的操作站可通过通讯接口监视其它系统的信息，如 ESD紧急停车系统、工艺（设备）包控制系统（PLC等。ESD辅操台设置灯屏、硬开关按钮，用硬线与设置在中心控制室（CCR的ESD系统的I/O卡连接。中心控制室（CCR设置空调系统，其温湿度及温度的变化率均应符合所采用仪表装置制造厂的要求，一般温度范围为：冬季20±2C,夏季26±2C，温度变换率＜5C/h;相对湿度为：50%±10%湿度变化率＜6%/h控制室内采用吊顶和防静电活动地板，并配有事故紧急照明。考虑到中心控制室（CCR内的电缆布线，建议控制室的进线采用架空进线方式，当受条件限制或采用抗爆结构设计时，也可采用地沟进线。控制室内需采取相应的防鼠措施，进线口采用专门电缆穿隔密封设施。控制室均考虑空调或采暖，并采取防火、防水、防尘、防雷等安全措施。现场机柜室（FAR和现场控制室（LCR）根据全厂总平面布置及装置单元的布置，设置现场机柜室（FAR或现场控制室（LCR。煤气化装置和动力站设置现场控制室（LCR）对装置进行监视和控制。在中心控制室（CCR调度站设有只读操作站，现场控制室（LCR与中心控制室（CCR之间系统设备采用冗余光缆连接。水处理系统（包括除盐水站、循环冷却水站、回用水站）等拟设置一独立的公用现场控制室，采用DCS或PLC完成各水处理单元的监控与操作。空分装置及硫回收装置现场机柜室（FAR）设有操作室、机柜室、工程师站室、UPS室、仪表值班室、空调室等，现场机柜室（FAR设置吊顶，净高为 3米，地面采用防静电活动地板，活动地板的高度不低于600毫米。10.6生产安全保护中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第118页共250页10.6.1紧急停车和安全联锁本设计紧急停车和安全联锁系统的设计按照一旦设备发生故障， 该系统将起到安全保护作用的原则进行。在系统故障或电源故障情况下，该系统将使关键设备或生产装置处于安全状态下。原则上装置的紧急停车和安全联锁系统由独立设置的获得相关的安全认证的紧急停车系统（ESD、FSSS实现，装置工艺过程联锁由DCS的逻辑功能完成，为了方便操作和对突发事件的处理，在位于控制室的辅助操作台上设置了重要信号的联锁报警灯屏以及联锁复位按钮和紧急停车按钮等辅助设施。联锁系统选用独立的传感器，触发联锁系统动作的接点一般为直接型（压力、液位、流量、温度或限位开关），也可选用DCS/PLC系统的内部开关。联锁系统的设计按照在正常工况下输入接点闭合，线圈励磁（相当于逻辑信号“1”），联锁动作时接点断开，线圈非励磁（相当于逻辑信号“0”）。联锁系统动作前应进行预报警。重要的联锁旁路开关通过硬接线在辅操台上实现；安全联锁系统设置独立的操作人机接口，相对集中的设置必要旁路开关，并且采用带锁开关，方便联锁的投入和解除。10.6.2信号报警本设计主装置工艺参数越限报警由DCS实现。所有的报警信息（过程报警、系统报警）可在DCS操作站上实现声光报警，并通过打印机输出。有关联锁的重要信号可同时在辅助操作台上实现声光报警。DCS按照以下各种报警的类别实施报警管理：•联锁动作报警•联锁预报警•一般过程报警•系统诊断报警一般报警信号系统可选用单独的传感器，也可选用带输出接点的仪表、DCS系统的报警开关。报警程序根据工艺要求，设计为一般报警系统、区别第一事故的报警系统、区别瞬间原因的报警系统。工艺参数正常时，报警触点闭合，报警系统不工作；工艺参数异常时，报警触点断开，报警系统工作，发出声、光报警。中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第119页共250页气体检测系统探测到可燃（有毒）气体检测信号，将在控制室 DCS!进行声光报警,同时现场相关区域设置现场报警器对现场人员进行警示。1063安全技术措施为保证操作人员和生产装置的安全，本设计考虑了以下必要的安全技术措施：控制室设置在安全区域，并考虑防火、防水、防尘、防雷等安全措施；设置必要的紧急停车和安全联锁系统以及报警系统；现场安装仪表满足现场使用环境和气候条件，并符合相应防护等级的要求；安装于爆炸危险区域内的仪表符合防爆要求；电缆进入CCRLCR及FAR时应采用专用的电缆穿墙密封装置；在可燃或有毒气体可能泄漏和聚积的场合，设置可燃气体或有毒气体检测报警检测装置；仪表电源由不间断电源供电；设置仪表接地系统，按照仪表和控制系统要求分别进行保护接地和工作接地。10.7环境特征及仪表选型10.7.1装置特征本项目为大型煤化工生产装置，大部分生产装置的工艺介质及挥发物呈可燃烧、 易爆性，部分工艺介质呈毒性或强腐蚀性。因此，在仪表选型中应充分考虑各装置具有的防爆特征。危险场所防爆区域的划分详见电气专业设计规定。由于本项目位于北方，在寒冷的季节，部分介质容易冻结、堵塞、或粘度变大的仪表测量管线及变送器采取蒸汽伴热保温、绝热（保冷或隔热）、防堵（吹气或吹液）等防护措施，以确保仪表处于其技术条件所允许的工作环境内。10.7.2仪表选型原则10.7.2.1概述（a）主体仪表及控制系统采用先进、可靠、适用的产品，保证工艺装置的安全生产和中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第120页共250页操作。本设计主要生产装置采用DCSESD及ITCC对生产过程进行集中监控。所采用的DCSESD及ITCC将是国外著名厂商产品，其产品在同类型或类似的装置有较好的使用业绩，尽量选用一家产品，便于今后的人员培训及维护方便。现场仪表立足于国内市场，优先选用国外引进生产线或合资厂制造的、能满足性能要求的产品。对用于重要场合的控制阀、重要的流量计、分析仪、安全栅等仪表采用进口产品。除就地控制、指示或特殊仪表外，现场变送器一般采用智能型仪表。调节阀及开关阀一般采用气动执行机构。调节阀配带的阀门定位器采用智能型。所有进出控制室的信号都是电信号。除特殊测量仪表外，标准的电动信号为 4〜20mADC除非对气动信号提出更高的压力要求，气动薄膜控制阀一般采用的气动信号为20〜100kPa控制阀的工作气源压力一般不超过0.4MPa(G)最大不超过0.5MPa(G。安装在火灾和爆炸危险场合的仪表设备符合危险区域等级的要求。装置区优先选用本安型仪表，当仪表无法实现本安型防爆时，采用隔爆型防爆；公用工程及储运系统优先选用隔爆型，分析仪表、部分流量计、电磁阀等仪表选用隔爆型。所有现场仪表为全天候型，防护等级一般为IP65或更高。现场接线箱、接线盒采用IP65防护等级。(i)现场仪表的材质满足工艺介质和现场环境条件的要求。(j)对于远距离传输信号，可考虑采用现场智能型远程 I/O系统。(k)除流量仪表和价格昂贵的仪表外，触发联锁系统动作的初始接点一般为直接型。控制室监控系统空分装置采用DCS在装置界区内设置现场机柜室(FAR和外操间进行监视，信号通过光缆传输到中心控制室(CCR进行操作和控制。合成氨装置和尿素装置采用 DCS和ESD系统，在中心控制室(CCR进行操作和控制。气化及备煤装置(由赛鼎公司负责)采用DCS®ESD在装置界区内设置现场控制室(LCR进行监视、控制和操作，信号与

中国五环中国五环遡工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第121页共250页中心控制室（CCR勺DCS系统进行通讯。动力站采用独立DCSS统，在装置内设置现场控制室（LCR进行操作和控制，信号与中心控制室（CCR的DCS系统进行通讯。除盐水站、回用水站、循环冷却水站和原水站等水处理系统分别采用 PLC系统或小型国产DCS系统，在装置界区内设岗位操作室进行监视和控制，信号与中心控制室（CCR的 DCSS统进行通讯。大型压缩机组采用机组控制系统（ITCC,机组控制系统的控制和安全保护功能相对独立，设置在中心控制室（CCR和/或装置现场机柜室（FAR和外操间进行监视和控制，信号与中心控制室（CCR的DCSS统进行通讯。设置全厂网络和设备的GPS寸钟同步系统，确保个系统之间时间同步。GPS拟随DCS成套提供。仪表设备管理系统（AMS）拟随DCS成套提供。中心控制室（CCR具有生产调度功能，设置大屏幕显示系统，用于 CCTV®像及控制系统画面等信息的显示，大屏幕显示系统拟随 DCS成套提供。DCS具有与上位机通讯的能力，考虑预留与工厂局域网的接口。全厂工厂管理和生产调度系统（MES由用户自行完成或委托第三方统一考虑。DCS系统本项目采用的DCS是一个功能完善的系统，具有过程控制（连续控制和离散控制）、操作、显示记录、报警、制表打印、信息管理、可与上位机或其它计算机（ESDPLC等）通讯、系统组态以及自诊断等基本功能。同时，DCS也是一套开放的系统，其通讯层次/S结构符合OSI参考模型，符合TCP/IP协议和IEEE802协议族的有关协议，并采用WINDOW/SXP操作系统，具有良好的人机界面，良好的控制和检测性能等，并提供丰富的多用途的实时数据库和历史数据库，硬件配置易于升级和扩展。对实时数据库和历史数据库，硬件配置易于升级和扩展。对 DCS的最基本要求为控制单元的CPU的CPU为1:1冗余，重要控制回路的I/O卡为1：1冗余，DCS控制器的电源和通讯总线均按1线均按1：1冗余设置。冗余设备必须能在线自诊断,出错报警，无扰动切换，保证系统在硬件有故障的情况下，仍能继续正常运行。全厂操作站配置如下（每个操作台站配备双屏 20”液晶显示器）：中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第122页共250页控制室名称装置名称DCS操作站ESD操作站ITCC操作站LCR01煤气化装置*由赛鼎公司确定CCR空分装置3台2台CCR合成氨装置6台 1台2台CCR尿素装置6台 1台2台CCR全厂可燃气体检测1台LCR02动力站5台LCR03水处理系统3台（或PLC）CCR罐区和酸碱站2台注*:煤气化装置包括备煤、型煤，一氧化碳变换、酸性气体脱除、气体精制等工序，硫回收的操作站统计在中心控制室的合成氨装置内。本项目中心控制室（CCR）DCS共配置四台网络打印机，其中二台激光报警打印机、二台激光报表打印机，四台打印机安装在中心控制室（CCR的操作室内。此外，工程师站单独配置一台激光打印机和一台彩色喷墨打印机（用于打印显示屏幕上的图形信息）。各现场控制室（LCR和机柜室一般配置二台打印机，其中一台激光报警打印机、一台激光报表打印机。此外，工程师站单独配置一台激光打印机。所有安装在中心控制室（CCR操作室内的操作站，其主机安装在机柜室的架装机柜内，以减少操作室内的噪音和提高可靠性。操作站的显示器、鼠标、键盘、音箱通过 KVM延长器连接到主机，KVM延长器及到主机的连接电缆拟随DCS成套提供。（b） ESD系统所采用的ESD是一个基于微处理器技术的，具有高度安全性和可靠性，独立于 DCS之外的安全系统。该系统具有实现装置紧急停车和安全联锁所必需的基本功能，如逻辑运算、事件序列（SequeneeofEvent-SOE、信息管理、可与上位机和DCS通讯、系统组态以及自诊断等，并获得TUVAK6或IEC61508SIL3认证机构的安全认证。ESD系统原则上按故障安全型（Fail-Safe）设计，系统内发生故障时，能按故障安中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第123页共250页全的方式停机。在系统故障或电源故障情况下，安全联锁系统将使关键设备或装置处于安全状态下。对于重要信号的报警采用硬线接至DCS辅助操作台灯屏上进行声光报警。ESD系统具有完备的冗余或容错技术，包括设备冗余和工作性能冗余。各级网络通讯模块和部件必须1：1冗余。控制模块的处理器等功能卡必须三重冗余。所有电源设备和部件必须1:1冗余。I/0模块必须三重冗余。对冗余的设备，要求能在线故障诊断、报警、自动切换及维修提示。系统必须配备事件顺序记录的软件，用于记录报警及停车事件，并按事件发生的时间作出事件标记。事件顺序记录的时间分辨率不大于 50毫秒。ESD系统设置工程师站、SOE占，相应的报警及操作通过辅操台上的开关、 按钮和DCS系统的操作站来完成，SOE占设置在中心控制室(CCR。工程师站用于ESD系统的组态、下装、调试和日常维护，SOE用于报警事件顺序的记录。工程师站和SOE站互为备用。PLC系统PLC系统具有过程控制、操作、显示记录、报警、逻辑运算、与上位机通讯、系统组态以及自诊断等基本功能。PLC由CPU通讯、AI/AO/DO/DI接口和电源等单元组成，系统具有过载电流保护和峰值电压保护功能。其结构为模块化结构或便于整机维护和部件更换的其它结构。除盐水站、回用水站的控制由随设备成套提供的PLC系统实现，这些PLC系统具有与DCSS讯的功能。机组控制系统(ITCC机组控制系统(ITCC)由设备制造厂随设备成套提供， 原则上以复杂机组为单位独立设置，采用三重化或双重化地冗余、容错系统，具有专用的应用软件，如转速控制、防喘振控制等，同时具有事件顺序记录功能，并与装置的 DCS通讯。每套ITCC系统一般在中心控制室(CCR设置2台操作站，其中1台操作站具有工程师站属性兼SOE功能。每个操作站配备显示器、键盘及鼠标。仪表设备管理系统(AMS仪表设备管理系统包括：智能仪表设备组态、状态检测及诊断、校验管理和自动文档中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第124页共250页记录管理功能。AMS依托DCS系统设置，在DCS系统中配置AM銀务器、AMS管理站、相应的软件以及所有需要的辅助设备等。AM銀务器以DCS网路为单位，设置在现场机柜室（FAR或中心控制室（CCR）服务器采用机架式安装方式。在中心控制室（CCR的工程师室设置 2台全厂性AMSt理站，用于全厂智能仪表设备的维护和管理，AMS管理站的配置与DCSS统工程师站相同；现场机柜室（FAR的AMSt理站采用由DCS工程师站兼的方案，主要负责本局域网部分的智能仪表设备的维护和管理。（f）调度系统说明根据项目的特点，全厂设置工厂管理和生产调度系统（MES，调度室设置二台 PC机（上位管理机），一台打印机，通过控制级网络和管理级网络的联网，以便工厂管理和生产调度系统人员可以更快、更全面的掌握重要的和全局的生产状态。10.723仪表选型（a） 温度仪表需要集中检测的工艺参数的测温元件，温度较高时采用热电偶（分度号为 K）,温度较低时采用三线制热电阻（分度号为Pt100）。z温度计套管温度计套管至少是304不锈钢或更高的材质，而其它材质的套管根据使用条件的要求选用;温度计套管用于热电偶（阻）、双金属温度计和压力式温包温度计；温度计套管与测温元件、温度计配套提供。温度计套管采用法兰式或螺纹式连接，法兰式温度计套管规格一般为1-1/2”，螺纹式温度计套管规格一般为M27X2z热电偶（阻）热电偶（阻）配有气候防护型螺纹式接线盒，热电偶（阻）根据下列测温元件的使用范围选用：名称 分度号 测量范围a.镍铬-镍硅分度号：K200~1200°Cb.铂铑10—铂分度号：S0~1300C中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第125页共250页c.铂铑30—铂铑分度号：B0~1600Cd.铂热电阻分度号：Pt100-200~+400°C双支式热电偶（阻）采用两条相互独立的电气通道。z温度开关温度开关一般采用热电偶（阻）直接激励的报警设定器或报警设定模件，当特殊需要时，可考虑使用带毛细管远传的压力式温度开关，温度开关通常采用单刀双掷触点，且设定点可调，需要时也可采用双刀双掷触点，开关触点容量至少为220VA.C1A。z指示式温度计指示式温度计一般采用双金属温度计或压力式温度计，表盘直径为©100mm表头具有可调转动机构的接头。双金属温度计不能用于有剧烈振动的地方，如压缩机出口等，只有带毛细管远传的压力式温度计才用于这种场合，毛细管至少是 304不锈钢材质，并具有不锈钢的柔性铠装保护层，铠装层表明并覆盖有 PVC保护。z量程温度刻度采用直读式，温度仪表正常使用温度为量程的 50%t70%最高测量值不超过量程的90%（b） 压力仪表z压力表就地指示压力表一般采用表盘直径为©100mm的普通压力表，根据被测介质的特殊要求，选用相应材质的弹簧管、隔离膜片或膜盒等测压元件。壳体一般采用不锈钢制成，并为气候防护型，制造厂提供防爆裂的安全玻璃，过程连接为M2CK1.5阳螺纹，与介质接触部件的压力元件一般为316不锈钢，接头及连接件均为同样的材料。对有腐蚀性的工艺介质（如酸等）一般采用304SS+PTFE寸套，连接法兰一般为2”。气动仪表管线和辅助装置上采用©60mm的弹簧管压力表，接头为1/4”NPT阳螺纹。充液式压力表将用于振动的场合，如压缩机、转动设备的出口。在易发生堵塞或强腐蚀的场合，采用隔离密封、内部充液式压力表。压力表的精度为 1.5级以上。z压力变送器中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第126页共250页压力变送器的型式和范围按照工艺设备的设计压力进行确定， 测量差压或测量接近大气压的压力时，采用差压变送器。压力变送器为电子式智能型，并带有就地显示用的液晶输出指示表。过程连接采用1/2”NPT并带有2”管装的安装支架。变送器本体一般为304,接头和测量膜片为316,特殊要求的材料在仪表数据表中提出。带毛细管隔离膜片密封的变送器应用于易凝固结晶、 腐蚀性和高粘稠介质（如尿素溶液、甲铵液等）的场合。变送器的精度至少为 0.1级。变送器安装在现场仪表保温（护）箱内。压力开关压力开关的检测元件优先选用压力变送器，其次选用弹簧管，检测元件的材质为不锈钢。压力开关通常采用单刀双掷触点，且设定点可调，需要时也可采用双刀双掷触点，开关触点容量至少为220VA.C1A。z量程测量稳定压力时，正常操作压力为量程的 1/3〜2/3,测量脉冲压力时，正常操作压力为量程的1/3〜/2，测量压力高于4.0MPa时，正常操作压力为量程的1/3〜3/5。（c） 流量仪表z节流装置节流装置一般采用同心锐孔板、流量喷嘴、文丘里管，标准节流装置的选用符合GB/T2624-93标准。测量低雷诺数流体的流量选用1/4圆孔板。节流装置材质一般为304不锈钢，测量介质对材料有特殊要求时，则按照管道材料等级的规定采用相应的材质。孔板的差压范围一般为25kPa其它可用的差压范围是6kPa10kPa16kPa40kPa60kPa100kPa孔板取压一般采用法兰取压方式，法兰取压口直径①23。此外，根据使用条件和测量要求可采用其它取压方式。z差压流量变送器差压流量变送器为电子式智能型，并带有就地显示用的液晶输出指示表，过程连接采用1/2”NPT并带有2”管装的安装支架，差压流量变送器本体材料为304,接头和测量膜片为316,特殊要求的材料在仪表数据表中提出，变送器的精度至少为0.1级。中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第127页共250页z其它流量测量仪表可考虑以下几种流量计：工艺管线小于或等于1-1/2”、量程比不大于10:1、测量精度不高于1.5级、小流量、不粘附且透明的流体流量测量，采用转子流量计。对容易结晶/凝结的流体采用低压蒸汽夹套保温。z小管径(<2”)、微小流量、测量精度不高于0.5级的洁净介质的流量测量，采用内藏孔板流量计。z洁净气体、蒸汽和液体的大中流量测量，采用涡街流量计，但低速流体及粘度大于20x10-3Pa.s液体的测量，不选用涡街流量计。z导电的液体或均匀的液固两相介质流量测量，如各种强酸、强碱、盐、氨水、泥浆等介质的流量测量，采用电磁流量计。若采用分体式变送器，分体式变送器安装在现场仪表保护箱内，电极材料和衬里材料按需要选用。z大管径的流量测量，如进出装置的循环水等选用阿牛巴、超声波流量计或插入式靶式流量计、涡街流量计等。z科氏力质量流量计不受流体温度、压力、密度或粘度变化的影响，需直接精确测量液体、高密度气体和浆体的质量流量时，选用科氏力质量流量计。z热导式质量流量计精确度达到土 1.00%读数，量程比最大达到1：1000,夹带焦油、灰尘、水等脏污物的管道煤气流量测量选用热导式质量流量计。z双螺旋式涡轮流量计等体积式流量计，计量精准，为国际贸易交接公认的液体计量仪表，进出装置的原料及产品的计量选用双螺旋式涡轮流量计。z靶式流量计测量原理简单可靠，受介质各参数影响较少，安装施工及现场调试简单，尤其是适合大管径场合的流量测量。考虑到项目地处高寒区域，流量测量多选用插入式流量计，以避免过多的引压测量管线及其保温。z量程最大流量的刻度读数不超过90%正常流量的刻度读数为50%r70%，最小流量的刻中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第128页共250页度读数不小于10%（d） 液位仪表z就地指示液位仪表一般液位测量选用玻璃板液位计或磁浮子液位计。z差压式液位计对于液位的连续测量一般选用差压式智能变送仪表。带冲洗装置（吹气或冲液）的差压式液位仪表，主要用于能采用冲洗法测量的腐蚀性介质的液位。隔膜式（平式或插入式）差压式液位变送器用于不能采用冲洗法测量的腐蚀性介质或高粘度液体的液位。 集中液位测量一般选用差压液位计，差压式液位变送器本体材料为304,接头和测量膜片为316,特殊要求的材料在仪表数据表中提出。变送器的精度至少为0.1级。对于腐蚀性、易结晶的介质（如尿素溶液、甲铵液等）采用隔膜密封型单/双法兰液位变送器。z其它液位测量仪表测量范围小于2000mm勺场合的液（界）位远传测量，一般选用智能磁致伸缩液（界）位变送器；液（界）位开关选用外浮筒液位开关或音叉液位开关。普通物位仪表难以测量的腐蚀性液体、高粘性液体、有毒性液体等液面的连续测量和位式测量，以及含固体颗粒介质的液位测量采用超声波液位计或放射性料位仪等液位测量仪表。罐区液位测量采用智能磁致伸缩液位变送器、雷达或伺服液位计。（e） 分析仪表根据工艺要求，采用不同的分析仪表对介质进行在线连续分析，如：PH计、电导率分析仪、磁压式氧分析器、红外线气体分析仪、气相色谱仪、水质分析仪等。对气体在线分析仪选用时考虑完整的预处理装置，气体分析仪、气相色谱仪按照就地集中的原则设置在界区内分析小屋内。复杂的在线分析仪带网络通信接口，通过串行通讯接口（MODBUSfDCS4行数据通讯。在装置区、压缩机区等易发生可燃气泄漏的场所，设置可燃气体检测器，易发生COHS等气体泄漏的场所设置COHSNH3等检测器，检测变送器的防护等级不低于IP65,采用隔爆型，防爆等级不低于dIICT4。可燃（毒性）气体报警变送器输出信号直接到中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第129页共250页DCS进行报警、记录。可燃（有毒）气体检测器一般选用普通催化燃烧型或电化学型。（f） 调节阀z概述根据具体的工艺条件选用不同材质的单座、三偏芯蝶阀、球阀、闸阀、迷宫阀、角阀及三通阀等。流量特性为线性或等百分比的阀芯，除开关型或小流量型采用制造厂标准的阀芯外，偏心旋转阀也作为标准的柱塞阀的变形予以考虑。大口径、大流量和低压差的场合，考虑采用三偏芯蝶阀。球阀适用于超大流量和超低压差以及含固体颗粒的悬浮液，需要可调比宽、低压降和严密关闭的场合。隔膜阀适用于强腐蚀、高粘度或含有悬浮颗粒的流体，同时对流量特性要求不严的场合。对于苛刻的场合，如空化、闪蒸、气蚀、高噪音等，根据流体情况选择合适的阀体和阀芯。z阀体阀体型式通常按以下情况考虑：在要求泄漏量小、阀前后压差较小的场合选用单座调节阀；在阀前后压差较大、介质不含固体颗粒的场合选用套筒调节阀；高压差调节阀采用角型调节阀；在调节精度要求不高的场合选用自力式调节阀；超大流量和超低压差以及含固体的场合选用球阀；特殊场合根据具体需要确定。阀体口径不小于1/2”，当实际的流通能力小于阀本身具有的流通能力时，可采用缩小口径的阀芯。调节阀采用法兰连接，法兰的等级和连接面应与安装它的管道规格相符。阀体材料按照管道材料等级，根据具体情况，可考虑采用更高一级的材料。介质温度高于200C时，采用散热片型调节阀，介质低于0C时，采用长颈低温调节阀。阀体密封采用压盖密封填料盒，介质温度在200C以下时，填料为聚四氟乙烯，介质为蒸汽或温度高于200C时，填料为高温石墨，并带填料润滑装置。z阀芯阀芯的特性（等百分比或线性）必须在仪表数据表中注明。 阀芯的材料至少为316不锈中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第130页共250页钢，特殊要求可采用17-4PH哈氏合金、蒙乃尔合金、尿素级不锈钢、双相钢等。对于大压降、腐蚀性强等介质的场合，以及对于蒸汽介质和产生闪蒸的场合，对阀芯、阀座进行堆焊司太莱合金的表面硬化处理。z执行机构一般采用气动薄膜执行机构，弹簧范围为20〜lookPa对于大压差的切断阀，考虑采用高强度弹簧和大膜头，要求执行机构输出功率较大、响应速度较快的场合，采用活塞式执行机构。需要大推力、动作灵敏、信号传输迅速的场合，采用电动执行机构。z辅助部件的选择为了保证调节精度，提高调节阀的响应速度，获得更大的输出力，以及需要改变调节信号范围时，采用智能型阀门定位器。阀门定位器一般随阀配带。在未设置切断阀和旁路阀的场合选用手轮机构。程序控制、联锁系统实现气路自动关闭，要求调节阀开或关的场合选用两位三通电磁阀或两位四通电磁阀。开关阀z开关阀的执行机构一般为气动弹簧复位型，并带阀位开关和电磁阀。z开关阀一般采用金属硬密封切断球阀。z开关阀阀体材质等于或高于工艺管道的材料等级。阀内件材质根据介质情况确定，含固体介质或高温介质采用金属阀座。泄漏等级为V级，特殊情况下(如剧毒、氧等)泄漏等级为VI级。阀与工艺管道采用法兰连接，法兰等级和连接面等于或高于工艺管道规格。阀体材料等于或高于工艺管道的材料等级。z电磁阀为低功耗型，不锈钢阀体， 24V［供C电。安全栅当危险区域现场变送器、检测元件等仪表需要本质安全防爆时，在控制室安全区域配置安全栅，与现场变送器和DCS配套构成本质安全回路，安全栅选用隔离式原装进口产品。某些特殊仪表的安全栅根据所选仪表要求确定。(i)机组配套仪表中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第131页共250页凡机组配套所需的一次仪表，包括就地仪表盘、仪表板、检测元件、变送器、监测显示仪表等（安装在压缩机本体及压缩机成套带管线上）及安装用材料都随机组配套订购，并尽量与装置部分统一。其他特殊设备或特殊的工艺系统配套配套的一次仪表，包括就地仪表盘、仪表板、检测元件、变送器、监测显示仪表、及安装用材料等都配套订购，并尽量与装置部分统一。10.7.3仪表防护10.731仪表的选型应满足各装置的防腐、防爆要求。10.7.3.2在环境温度下易冻，易堵或粘度大于允许范围的介质，其仪表测量管线及变送器测量室米取蒸汽伴热保温、绝热（保冷或隔热）、防堵（吹气或吹液）等防护措施，以确保仪表处于其技术条件所允许的工作环境内。10.7.3.3仪表的防雷接地作妥善处理，DCSESD及某些特殊要求的仪表，其接地符合制造厂要求，设置自控专用的接地装置。10.7.3.4为防止电磁干扰，仪表信号电缆采用屏蔽电缆。10.7.3.5现场仪表防护等级不低于IP54（纯机械式仪表）和IP65（电子式仪表）。10.7.3.6现场变送器均安装于仪表保护箱或保温箱内。10.7.3.7信号电缆采用耐低温阻燃型氟塑料绝缘和护套铜丝编织屏蔽电缆。10.8复杂控制系统本方案采用的控制方案以P.I.D单参数控制为主，辅之以少量串级、比值、分程等复杂控制和逻辑控制,主要复杂控制和逻辑控制方案将在详细工程设计依据工艺专利商发表的工艺包中确定。10.9动力供应10.9.1仪表气源10.9.1.1仪表空气质量符合《仪表供气设计规定》HG/T2057-2000 的有关要求。仪表气源是经过除湿、除油、净化处理的洁净空气，气源质量要求为：气源操作压力下的露点，比工作环境、历史上年（季）极端最低温度至少低10°C,含尘粒径不大于3pm含尘量小于1mg/m，中国五环⑨工程有限公司内蒙古华锦化工有限公司初步设计0版内蒙华锦5080工程10078-FP17-03-01设计说明书第132页共250页油份含量控制在10mg/m（8ppm（W））以下。10.9.1.2全厂设统一的仪表用空气压缩站（下称空压站），仪表供气系统压力为0.5〜0.7MPa10.9.1.3仪表空气贮罐由空压站统一考虑，各装置不必单独再行设置。10.9.1