化工生产安全运行及控制培训课件

1、化工生产安全运行及控制

1.1安全生产与运行操作1.1.1工业生产过程操作现代工业生产过程存在的安全操作与控制问题：开车、停车工艺流程及设备间切换工艺运行中安全控制间歇生产过程操作生产负荷的改变异常状态下的紧急处理工业生产过程的安全要求对上述运行过程按一定的顺序操作其他要求：监视和管理整个生产过程对生产过程进行规划、调度和决策生产过程的异常现象记录，事故案例的积累以及安全操作与控制措施的总结1.1.2影响工业生产的安全因素一个工厂、一个生产流程工一个生产装置，均需按产品品质和数量的要求、原材料供应及公共设施情况，由工艺设备组建一定的工艺流程而后组织生产。工艺流程：主要是针对生产，为合理使用各种机械，提高机械使用率，提高总体生产力的一个工艺技术安排。生产过程中各种扰动、设备特性的改变、操作的稳定均对安全生产产生影响。影响工业生产的安全因素：原材料的组成变化产品性能与规格的变化生产过程中设备的安全可靠性装置与装置、工厂与工厂之间的关联性生产设备特性的漂移控制系统失灵现代工业生产过程，能量平衡接近于临界状态，一个局部的扰动，就会在整个生产过程传播开来，给安全生产带来威胁。蝴蝶效应：一只蝴蝶在巴西扇动翅膀，可能在美国得克萨斯州引起一场龙卷风。在初始条件下的十分微小的变化，经过不断放大，对事物未来会造成极其巨大的影响与后果。1.1.3影响工业生产过程控制的因素从负反馈角度分析：测量的影响一些生产过程的变量很难测定技术的发展，使过去某些不可测变量变为可测变量间接测量：利用可测变量与相关模型，计算不可测量的变量测不准原理：任何物体的一些成对的性质，比如位置和动量，不可能对两者同时精密测定。1.2工业过程自动化技术及安全控制1.2.1自动化仪表技术的发展需要测定的参数：温度、压力、流量、液面……测量原理基本不变，测量手段变化迅速气动→电动就地控制→中央控制室仪表屏操作→计算机操作站模拟信号→数字信号……20世纪50年代：电子管时代多用气动控制，采用气动信号作为统一标准信号电子管式的自动平衡记录仪就地式控制20世纪60年代：晶体管取代电子管开始用电动仪表计算机在生产过程中应用，实现直接数字控制（DDC-DirectlyDigitalComtrol)122工业生生产过程自动动控制20世纪70年代：电动Ⅱ型仪表，统一一标准信号：：4~20mA集散型控制系系统（DCS-DistributedControlSystem)取代DDC控制系统可编程控制器器广泛应用20世纪80年代至今：计算机广泛应应用DCS大量在工业控控制中应用工业生产过程程自动化、工工厂自动化计算机集成制制造技术（(CIMS-ContemporaryIntegratedManufacturingSystems))现场总线控制制技术发展现场总线控制制系统:（FCS:FieldbusControlSystem)继集散控制系系统（DCS)后的新一代控控制系统，它它是电子、仪仪器仪表、计计算机技术和和网络技术的的发展成果。。现场总线使得得现场仪表、、执行机构、、控制室设备备之间构成网网络互连系统统，实现全数数字化、双向向、多参数的的数字通信，，为控制系统统的全分布和和全数字化运运行奠定了基基础。在汽车行业，，现场总线控控制技术应用用的非常普遍遍，近两年国国内新的汽车车生产线和旧旧的生产线的的改造，大部部分都采用了了现场总线的的控制技术。。国外设计的现现场总线控制制系统已应用用很广泛，从从单机设备到到整个生产线线的输送系统统，全部采用用现场总线的的控制方法。。而国内的应应用仍大多集集中中生产线线的输送系统统。随着技技术的不断发发展和观念的的更新必然会会逐步扩展其其应用领域。。电动阀是由电电机的正反转转带动阀门开开或关的气动阀是用压压缩空气开关关的.气动门又分气气开和气关门门:气开门就是有有压缩空气并并且气源充足足时门打开,无起源源时门门靠弹弹簧关关闭;气关门门是有有压缩缩空气气门被被关闭闭,气源消消失门门打开开.特点:气动门门的优优点就就是开开关迅迅速.原理:气动头头里边边活塞塞上下下两个个腔室室,一个腔腔室是是进气气的,另一个个腔室室里边边是弹弹簧,如果上上腔室室是弹弹簧,那么下下腔室室就是是进气气的这这种就就是失失气关关闭型型,燃油快快关门门如果果下腔腔室是是弹簧簧,那么上上腔室室就是是进气气的这这种就就是失失气开开启型型气动蝶蝶阀气动法法兰蝶蝶阀气动对对夹式式蝶阀阀电动法法兰蝶蝶阀1.2.2工业业生产产自动动控制制为了使使一个个工业业生产产过程程或一一个企企业良良好好、高高效地地运行行，，都离离不开开对整整个生生产过过程物物料、、能源源、人人力等等的管管理、、组织织和运运作。。要达达到此此目的的，必必须对对工业业生产产过程程的信信息、、数据据进行行及时时的检检测和和控制制。生产计计划、、生生产调调度、、安全全稳定定地生生产与与操作作等，，都离离不开开自自动化化技术术。。企业生生产过过程管管理与与控制制的递递阶结结构由有关关的的生产产过过程工工艺艺设备备如如容容器、、泵泵、、机器器、、管道道等等组组成由生产产过程程工艺艺参数数的测测量变变送仪仪表、、仪器器、自自动执执行机机构组组成。。由计算算机机(或DCS)和有关关软件件及控控制算算法等等组成成用于自自动监监视和和代替替人工工自动动控制制工业业生产产过程程乙乙最基基本的的自自动动化设设备实现现常常规控控制制层层无无法做做到到的的多多变变量量控控制由计算算机机(或DCS)和有关关软件件及控控制算算法等等组成成为先进进控制制层提提供优优化给给定值值、、优化化控制制轨迹迹或生生产方方案优化层层提提供各各种优优化化目目标或或约约束条条件常规控控制：：所所谓常常规控控制是是指采采用经经典的的PID(比例十十积积分十十微微分)控制算算法或或其他他简单单的控控制算算法，，使工工业生生产过过程的的被控控变量量，在在遭受受到外外来扰扰动情情况下下，稳稳定地地维持持在预预先的的给定定值上上。这种控控制系系统最最典型型的是是单回回路(单个参参数的的控制制)负反馈馈控制制系统统(或叫反反馈控控制回回路路)如果外外来的的扰扰动是是可以以测测量的的，，则可可组成成单单回路路的反反馈加加前馈馈控制制系统统先进控控制是是对那那些不不同于于常规规单回回路PID控制，，并具具有比比常规规PID控制更更好控控制效效果的的控制制策略略的统统称，，而非非专指指某种种计算算机控控制算算法。。先进控控制与与常规规控控制关关系先进控控制投投资效效益1.3生产产过程程安全全控制制系统统组成成简单控控制系系统是是最基基本、、最常常见、、应用用最广广泛的的控制制系统统，约约占控控制回回路的的80%以上。。简单控控制系系统的的特点点是结结构简简单，，易于于实现现，适适应性性强。。在简简单控控制系系统的的基础础上，，发发展起起各种种复杂杂控制制系统统。。在工业业过程程计算算机集集成控控制系系统中中，也也往往往把它它作为为最最低层层的的控制制系统统。自动控控制系系统是是在人人工控控制的的基础础上产产生和和发展展起来来的液位控控制系系统液位h是需要要控制制的工工艺变变量，，称为为被控变变量。Qo为操纵变变量进水量量Qi是造成成被控控变量量产生生不期期望波波动的的原因因，称称为扰动液位人人工控控制示示意图图①用眼眼睛观观察液液位计计实际际液位位的指指示值值，并并通过过神经经系统统告诉诉大脑脑;②通过大大脑对对眼睛睛观测测到的的实际际液位位值与与事先先在大大脑中中储存存好的的希望望值即即给定定值进进行比比较，，根据据偏差差的大大小和和方向向，经经过分分析、、思考考，然然后根根据操操作经经验发发出命命令;③根据大大脑发发出的的控制制命令令，通通过手手去改改变出出水阀阀门开开度，，以改改变Q。来控控制液液位;④反复执执行上上述操操作，，直直到将将液位位控制制到所所希望望的数数值上上。工艺控控制流流程图图，它它是用用自控控设计计的文文字符符号和和图形形符号号在工工艺流流程图图上描描述生生产过过程自自动动控制制的原原理图图。。图中，，小圆圆圈表表示某某些自自动动化仪仪表，，圆圆内由由两位位以上上字母母，，第一一位字字母表表示被被测量量变量量，后后继字字母表表示仪仪表的的功能能。采用液液位测测量变变送器器LT检测液液位值值并转转换为为标准准信号号，，如4~20mA。这一测测量信信号送送往液液位控控制器器LC，控制制器的的设定定值由由人工工给定定。控控制器器根据据偏差差的正正负、、大小小及变变化情情况，，发出出控制制信号号。控制器器的输输出送送往执执行器器，此此处为为控制制阀，，控制制阀根根据控控制信信号变变化增增大或或减小小阀门门的开开度，，调节节出水水流量量，使使测量量值接接近或或等于于给定定值。。1.3.1温度控控制系系统蒸汽加加热器器的温温度自自动控控制系系统:由蒸汽汽加热热器、、温度度变送送器TT,温度控控制器器TC和蒸汽汽流量量控制制阀组组成。。控制制的目目标是是保持持流体体出口口温度度恒定定。1.3.2流量控控制系系统由管路路系统统、孔孔板和和差压压变送送器、、流量量控制制器FC和流量量控制制阀组组成。。控制制的目目标是是保持持流量量恒定定。简单控控制系系统组组成①被被控对对象也也称对对象，，是是指被被控制制的生生产设设备或或装置置。被被控对对象需需要控控制的的变量量称为为被控控变量量。②测测量变变送器器测测量量被控控变量量，并并按一一定的的规律律将其其转换换为标标准信信号的的输出出，作作为测测量值值。标标准信信号的的含义义是其其上下下限符符合规规定系系列:0~l0mA,4~20mA,0.02~0.1MPa等。③执执行器器常用用的是是控制制阀。。接受受控制制器来来的信信号直直接接改变变操纵纵变量量,通过操操作这这个变变量可可克服服扰动动对被被控变变量的的影响响，通通常是是由执执行器器控制制的某某工艺艺流量量。④控控制器器也也称调调节器器。它它将被被控变变量的的设定定值与与测量量值进进行比比较得得出偏偏差信信号，，并并按一一定规规律给给出控控制信信号。。1.4生产产过程程分析析1.4.1间歇生生产分分析间歇生生产过过程：：将有有限量量的物物质，，按规规定的的加工工顺序序，在在一个个或多多个加加工设设备中中加工工，以以获得得有限限量的的产品品的加加工过过程。。如需需更多多的产产品则则必须须重复复整个个过程程。间歇过过程由由多个个分批批操作作的间间歇设设备单单元和和半操操作设设备单单元组组成。。间歇生生产过过程的的特点点：周期性性批量量生产产物料状状态和和操作作参数数是动动态的的柔性生生产能能力较较强工艺控控制要要求高高与连续续过程程相比比具有有生产产能力力低，，能耗耗大的的特点点间歇生生产的的投料料、出出料、、混配配、分分离等等作业业单元元往往往是暴暴露性性的，，给安安全运运行和和作业业条件件带来来许多多不利利因素素1.4.2间歇生生产过过程安安全控控制分分析间歇生生产过过程控控制：：参数控控制：：涉及及模拟拟信号号的传传输、、变换换和处处理，，其控控制思思想和和目的的与连连续过过程控控制相相似顺序控控制：：涉及及数字字开关关信号号的通通讯和和处理理，其其控制制目的的主要要是控控制生生产过过程按按配方方规定定的和和状态态有序序地完完成生生产过过程（1）顺序序生产产过程程流程图图过程时时间图图顺序功功能图图（2）控制制系统统构成成参数控控制顺序控控制协调、、管理理等控控制化工过过程用化工工方法法对原原料进进行加加工处处理成成为产产品的的过程程称为为化工工过程程。化工过过程分分为两两类：：一类是是以化化学反反应为为核心心的化化学反反应过过程，，通常常在化化学反反应器器中进进行；；一类是是不进进行化化学反反应的的过程程，不不改变变物料料的化化学性性质，，只改改变其其物理理性质质，这这一类类物理理过程程称为为化工单单元操操作。过程步骤操作方式典型设备化盐水盐搅拌、溶解、传热化盐桶加热器电解精盐水电解反应2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH电解槽氯处理NaOH溶液蒸发氢处理阳极室阴极室Cl2H2烧碱液冷却过程气液分离传热过程换热器离心机蒸发器澄清浑盐水悬浮液沉降分离澄清桶过滤机杂质虽然电电解反反应为为核心心过程程，但但大量量的物物理操操作占占有很很大比比重。。另外外象传传热过过程，，不仅仅在制制碱中中，在在制糖糖、制制药、、化肥肥中都都需要要，在在传热热过程程物料料的化化学性性质不不变，，遵循循热量量传递递规律律，通通过热热量交交换的的方式式实现现，所所用设设备均均为换换热器器，作作用都都是提提高或或降低低物料料温度度，为为一普普遍采采用的的操作作方式式。我们将将整个个化工工生产产中(包括括冶金金、轻轻工、、制药药等)那些些普遍遍采用用的、、遵循循共同同的操操作原原理，，所用用设备备相近近，具具有相相同作作用的的一些些基本本的物物理性性操作作，称称为““化工工单元元操作作”。。单元操操作特特点物理过过程；；化工中中共有有操作作，化化工过过程差差别很很大，，但都都由基基本单单元操操作组组成；；某单元元操作作用于于不同同的化化工过过程，，原理理是相相同的的，所所用设设备往往往是是通用用的。。单元操操作分分类流体动动力传传递过过程：：如流流体的的输送送、沉沉降、、过滤滤、离离心分分离。。热量传传递过过程：：加热热、冷冷却、、蒸发发。质量传传递过过程：：如蒸蒸镏、、吸收收、萃萃取、、膜分分离等等。热力过过程：：如冷冷冻等等。9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。20:35:3720:35:3720:3512/28/20228:35:37PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。12月-2220:35:3720:35Dec-2228-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。20:35:3720:35:3720:35Wednesday,December28,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2220:35:3720:35:37December28,202214、他乡生白白发，旧国国见青山。。。28十二二月20228:35:37下下午20:35:3712月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月228:35下午午12月-2220:35December28,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2820:35:3720:35:3728December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。8:35:37下下午8:35下下午午20:35:3712月月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。20:35:3720:35:3720:3512/28/20228:35:37PM11、成成功功就就是是日日复复一一日日那那一一点点点点小小小小努努力力的的积积累累。。。。12月月-2220:35:3720:35Dec-2228-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。20:35:3720:35:3720:35Wednesday,December28,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2220:35:3720:35:37December28,202214、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。28十二月月20228:35:37下午20:35:3712月-2215、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荆荆门门九九派派通通