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Design and Research of Emergency Shutdown and Safety Interlocking System for Centrifugal Compressor Trains
摘要:阐述了在离心压缩机组紧急停车和安全连锁系统设计中应遵循的主要设计原则和注意事项。
关键词: 离心式压缩机 停车 安全 控制系统
Abstract: By analyzing the design of emergency shut down and safety interlocking system on compressor train , and the guide and notices for the design of emergency shut down and safety interlocking system on compressor trains is int roduced.
Key words: Centrifugal compressor Shut down Safety Control system
一、引言
压缩机组在各种装置中都是心脏设备,由于其压缩的介质大都为高温、高压、易燃、易爆的介质 , 所以对安全要求性极高,而紧急停车系统ESD&SIS( EMERGENCY SHUT DOWN AND SAFETY INTERLOCKING SYSTEM) 的功能就是确保在生产装置出现问题、事故或潜在危险时能使压缩机停下来 , 进入安全状态, 隔离并减少连续的损失或避免事故的升级 , 以达到保护装置、机组及人员安全的目的。目前, 我公司已为各种生产装置设计配套了几百套离心压缩机组的 ESD&SIS 系统。
二、设计应遵循的原则
1. 独立设置的原则
紧急停车及安全连锁系统应独立于过程控制系统,以降低控制功能和安全功能同时失效的概率, 使ESD&SIS系统不依附于过程控制系统。
根据这一原则 , 应尽量将能分开的监测元件和执行元件分开: 如润滑油压控制与连锁停车回路 ; 高位罐液位的控制与连锁停车回路;气封入口压力的控制与连锁停车回路;汽轮机转速的控制与连锁停车回路;级间分离罐的控制与连锁停车回路等。
若不可能将 ESD &SIS 与过程控制系统分开 ( 如气体透平控制系统包括控制和安全功能),那么将控制和安全功能结合在同一系统中则应考虑下面的因素 :
(1) 确定公用元件和软件的故障及其对 ESD&SIS 性能的影响;
(2) 在ESD&SIS 与过程控制系统之间设置独立的分组后备手动功能 ;
(3) 确保 ESD&SIS 作用优先于过程控制的作用;
(4) 建立并保存 ESD&SIS 整个系统完整的修改、维护及测试文件。
对于轴温,由于是一个推荐的停车点 , 它的故障对ESD&SIS的影响有限,其信号与连锁采用了同一元件; 但对于轴振动、轴位移 , 则是坚持将显示信号和安全连锁信号分开的原则。另外,作为紧急停车按钮信号应具备 ESD&SIS 和硬接线同时有效 , 从而保证了机组能够安全、可靠地停下来。
2. 选择采用技术的原则
由于可编程电子 ( PES) 技术日臻完善 , 所以 , 主要采用了PLC、DCS、ITCC控制系统 , 而继电器采用了 OMORN 产品。这就保证满足了ESD&SIS 的要求。
3. 结构选用原则
冗余容错结构是采用的主要结构 , 如目前采用的硬件冗余的 GE 公司的产品:GE90 - 70 组成的 ESD&SIS 系统; 软件冗余的 GE 公司的产品 :GE90 - 30 组成的 ESD&SIS 系统,WOODWARD公司的 ITCC 及冗余容错的 TRICONEX 公司的 TS - 3000 产品组成的 ESD&SIS 系统;目前都在各种重要的生产装置中安全可靠地运行。
4. 故障安全性原则
故障安全性原则体现在逻辑编程中 , 同时也体现在检测元件及最终执行元件上,如各种压力开关、测振动和位移表的接点及控制防喘振阀及各种紧急切断阀的电磁阀的线圈等,系统正常时应是励磁的 , 而不正常时则应是非励磁的 ( 即非励磁停车设计 ) 。
5. 中间环节最少的原则
在设计中做到:能不用继电器的就不用继电器 , 能不用中间接线端子的就不用中间接线端子。这样 , 最大限度地减少了可能的故障点,为机组长周期运行提供了保证。
三、硬件配置原则
1. 配置原则
根据 ESD&SIS的规模和功能需求以及工序与管理的划分等因素来考虑有关的硬件配置。根据这一原则 , 对于规模大、功能要求较高的场合 , 采用了 TS - 3000 和 WOODWARD 的ITCC 冗余容错的综合控制系统 ; 而对于规模小、相对功能要求少的场合 , 则采用了 GE90 -70 和 GE90 - 30 等产品构成热备冗余系统 , 这样就使资源得到了合理配置。 |
