催化裂化装置紧急停车系统的设计

催化裂化装置紧急停车系统的设计

油挤出装置具有高温、高压、易爆、易爆等特点。因此，应确保设备的安全运行，必须安装一套必要的紧急停车系统，以确保设备的安全运行。紧急停车系统ESD又叫安全仪表系统SIS,是一种独立于生产过程控制系统用于装置的安全联锁保护系统。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、大型机组设备实行紧急停车或联锁保护,以避免造成巨大损失。永坪炼油厂50×104t/a催化裂化装置原来的紧急停车系统使用一套小型PLC,程序固化在ROM中,故障率高,维护难度大,没有人机界面,已远远不能满足安全生产的需要。2009年初经过招标等程序,最后确定采用德国HIMA公司生产的H41/51q-HRS系统对原系统进行升级改造。2009年4月开始该系统的设计、组态,8月和10月分别进行了FAT验收和SAT验收,2010年3月初至4月中旬,在永坪炼油厂装置大修期间完成了该系统的安装、调试,并于4月12日投入使用,保证了催化裂化装置的一次开车成功。到目前为止,该系统运行安全可靠。1h41/97q系统的容错功能HIMA的H41/51q系统为CPU四重化结构(QMR),即系统的中央控制单元共有四个微处理器,每二个微处理器集成在一块CU模件上,再由2块同样的CU模件构成冗余的中央控制单元。HIMA的1oo2D结构产品已获得AK6/SIL3的安全认证。采用双1oo2D结构,即2oo4D结构的目的是为用户提供最大的实用性,其容错功能使得系统中任何一个部件发生故障,均不影响系统的正常运行。与传统的三重化结构相比,它的容错功能更加完善。H41/51q系统为模块化结构,中央机架部分包括中央单元、通讯模块和电源模件组成。每个51q系统能扩展16个I/O子机架,每个I/O子机架可容纳16个I/O模块。系统的SOE功能可对系统本身的故障或导致联锁停车的各种事件进行记录,SOE事故记录分辨率为ms级,最多可以存储100,000条事件记录。2esd-rom系统的设计2.1充填故障诊断系统过程点永坪炼油厂50×104t/a催化裂化装置ESD系统硬件由一台控制站、一台工程师站(兼操作员站、SOE站)、一台操作站、两面辅助操作台及通讯网络等设备组成,控制站与操作站采用RS485进行通信。HIMAH41/51q系统具备完备的冗余、容错技术;电源设备、控制站处理器、I/O卡件、各级网络通讯部件和总线均为1:1冗余配置。HIMA系统两个冗余的卡件同时运行,一旦主控制硬件出现故障时被切除,后备控制硬件能自动不间断控制,所以HIMA系统冗余卡件无故障修复时间限制。HIMAH41/51q系统对输入/输出模块和中央处理器模块都具有内部故障诊断功能,并能检测内部工作点的通断故障,系统可在一个扫描期内对系统的全部硬件和软件运行进行诊断,诊断率达99.99%。CPU和I/O卡件的故障信息均可以4位字符显示在CU的信息窗以及系统的工作站上。故障模件的位置可被显示出来,如机柜号、I/O卡件的机架号、I/O槽号等。控制站及机柜放置在控制室的机柜室,在操作室内设置1台工程师站(兼有操作站、SOE),1台操作站,为现场操作人员和维护人员使用。控制站通过系统RS485通讯卡分别与工程师站和操作站进行数据交换。工程师站完成软件组态及其下载,并兼SOE站功能,高效率记录事件顺序,方便紧急停车后进行事故分析。辅助操作台上安装主要联锁部分报警指示灯和停车、复位按钮。保证对装置、机组在故障状态下的的紧急停车。2.2电子视频监控系统在esd人机界面的应用本基于elopiiiros本系统内部软硬件组态采用HIMA开发的软件ELOPII完成。该软件是一个经过TUV认证,满足SIL3应用要求的HIMA工业化软件包。它基于WINDOWSXP操作平台,并有着极其友好的人机操作界面。在工程师站上可以进行ESD系统的在线、离线监测,监视整个过程变量的数值和变化情况。也可通过逻辑图画面,观测到逻辑处理的动态过程。ESD的组态、维护也都通过ELOPII完成。人机界面组态采用Wizcon软件,该软件编制容易、灵活、功能强。具备流程显示、报警显示趋势等功能,具备一般的操作功能。Wizcon软件还具有SOE功能,用于在线记录系统的各类报警及动作事件,并进行存储,可供查询、追溯、打印,可以记录的数据量大于100,000条。2.3电力系统界面设计主体程序的设计是实现逻辑控制的核心部分。本系统主体程序由装置自保系统和机组自保系统两大部分组成。其中机组自保系统又分为主风机自保、气压机自保和增压机自保三部分。以装置自保为例,根据工艺和设备要求,装置自保分为切断进料、切断两器、切断主风、切断增压风四部分。相互之间联系密切,从上图可以看到切断主风的条件有以下几个:主风流量低低限满足两个以上;主风机组自保信号发出;备用主风机自保信号发出;软手动切断主风HM1103。上述四个条件任何一个满足,则发出切断主风信号,并将导致切断两器、切断进料、切断增压风等逻辑条件满足,而切断两器、切增压风、切断进料。由于ESD系统只有在紧急停车时使用,平时正常操作时操作人员不可能经常去监视各个操作界面,所以ESD系统的界面设计要做到方便、快捷、直接。当装置发生联锁时,让操作人员能在最短的时间里判断出是哪里出了问题、出现问题的原因是什么,应该如何处理,所以画面要做的简单直观,颜色注释醒目,逻辑关系一目了然。3esd系统自身故障引起的停车和联锁永坪炼油厂50×104t/a催化裂化装置ESD系统在2010年4月份正式投用至今,未发生过因ESD系统自身故障引起的装置停车。在几次装置设备故障