第10章自动控制及仪表

云天化国际云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目初步设计第10章自动控制及仪表10-1第10章自动控制及仪表10.1设计依据（1）北京中寰工程项目管理有限公司与云南云天化国际化工股份有限公司云峰分公司签订的合同（合同号：ZEP-12025-B01）（2）云南云天化国际化工股份有限公司云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目招标文件：YZ2012036804074/AYZ2012036804074/B；（3）上级部门批复文件（4）规划定位红线图（5）有关会议纪要（6）用户提供的基础资料（7）各专业初步设计仪表条件等10.2设计标准和规范■HG/T20505-2000《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》■HG/T20507-2000《自动化仪表选型设计规定》■HG/T20508-2000《控制室设计规定》■HG/T20509-2000《仪表供电设计规定》■HG/T20510-2000《仪表供气设计规定》■HG/T20511-2000《信号报警、安全联锁系统设计规定》■HG/T20512-2000《仪表配管配线设计规定》■HG/T20513-2000《仪表系统接地设计规定》■HG/T20514-2000《仪表及管线伴热和绝热保温设计规定》■HG/T20515-2000《仪表隔离和吹洗设计规定》■HG/T20516-2000《自动分析器室设计规定》■HG/T20573-1995《分散型控制系统工程设计规定》■HG/T20636~20639《化工装置自控工程设计规定》■HG/T20699-2000《自控设计常用名词术语》■HG/T20700-2000《可编程控制器系统工程设计规定》云天化国际云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目初步设计第10章自动控制及仪表10-2■HG/T21581-2010《自控安装图册》■GB50058《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定》10.3设计范围30万吨/年合成氨节能技改项目设计范围包括如下生产装置和设施：空分装置、型煤装置、煤气化装置、净化装置、合成装置、公用工程装置、辅助生产装置、全厂系统工程及安全、环保、消防设施。随机配套控制系统及仪表由设备制造厂成套提供，不包括在本设计范围内。各装置可燃/有毒气体监测报警在本设计中一并完成。10.4全厂自动化水平10.4.1全厂自动化水平为实现生产安全、产品的高质量和企业的高效益，按照“技术先进、控制可靠、生产需要、经济合理的原则，自控设计总体方案实现了企业“管控一体化”的计算机网络和完善的现场测控仪表配置。本项目新设置3个仪表控制室，其中造气装置2个，合成氨装置1个。本项目75t/h三废混燃炉装置、空分制氧装置及型煤装置共用原三废炉控制室。造气装置仪表控制室设置在装置现场，合成氨装置仪表控制室设置在中央控制楼内。上述各装置的主要参数通过网络上传到总调度室，在工厂总调度室设置上位机，监视全厂所有重要工艺参数.。10.4.2控制方式根据工艺主装置布置较集中的特点及工艺操作的要求，本设计采用如下控制方式对生产过程进行集中监视、控制和安全联锁：（1）造气及气柜装置：根据煤气发生炉的布置，本装置的24台煤气发生炉共分为A、B两个系列（每个系列12台，并且每4台为一组，因此每个系列共3组），故本装置的就地控制室也分为两个，A、B系列控制室之间采用光纤通讯（OPC协议）的方式实现数据交换，以下控制方案以A系列为例，B系列与此相同（气柜信号除外）。造气装置A系列的所有信号均进入本装置A系列控制室，其生产过程控制由A系列控制室内的寻优机控制系统完成。气柜装置所有信号均进入本装置A系列控制室，其生产过程控制由A系列控制室内云天化国际云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目初步设计第10章自动控制及仪表10-3的寻优机控制系统完成。气柜装置的可燃/有毒气体检测信号均进入本装置A系列控制室，其报警器安装在A系列控制室的可燃/有毒气体报警装置内。（2）三废锅炉、空分装置：三废锅炉装置、空分制氧装置及型煤装置共用原三废炉控制室，对其生产过程进行集中监视、控制和安全联锁。（3）合成氨装置：在中央控制楼内设置合成氨装置控制室，合成氨装置采用1套大型集散控制系统（DCS）对生产过程进行集中监视、控制和安全联锁。10.4.3安全连锁根据云安监管〔2009〕139号文件《云南省安全生产监督管理局关于开展化工企业生产装置自动化改造工作的意见》的要求，合成氨装置设置紧急停车系统（ESD）和安全报警、联锁系统，ESD系统设置在中央控制楼仪表控制室内。根据生产装置的需要，设置压缩机组保护系统(ITCC)，实现对离心式压缩机组的调速控制、防喘振控制、负荷控制及安全联锁保护等功能。压缩机组保护系统(ITCC)设置在中央控制楼仪表控制室内。往复式压缩机在现场岗位集中监控，由设备制造厂成套提供就地检测和监控仪表设备，重要参数引入DCS集中监视。工艺装置现场设置必要的就地检测仪表，以满足工艺就地操作的要求。设计的检测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紧急处理。10.5生产安全保护（1）本项目中的原料、中间产品以及产品，存在危险化学品。根据工艺介质的危险特性，工艺专业提出要求，电气专业划分区域，仪表专业按照设计规范选择适用的仪表和控制系统。（2）根据工艺要求，设计相应工艺参数以及控制阀门的报警、联锁设置点。控制系统和仪表均根据故障安全型原理进行设计。（3）DCS系统可满足系统可靠性要求，系统中的电源、CPU、通讯、输入输出卡件等均为冗余，系统软件具有容错、自诊断功能。云天化国际云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目初步设计第10章自动控制及仪表10-4（4）安装在爆炸危险区的仪表采用本安防爆，无法满足本安要求的仪表采用隔爆型产品。（5）根据GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》和GB50493-2009《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》的有关规定，为保证企业的安全生产，设计可燃/有毒气体实时监测报警系统。在装置区及操作厂房内可能泄漏可燃气体及有害气体的场所，采用可燃/毒性气体检测/变送器及其配套的报警装置对可燃气体和有毒气体进行实时监测，并分别在相关控制室设置可燃气体报警盘，报警盘通过无源接点将报警信号转发到总调度室和消防站。可燃气体报警盘应能区分各区域具体的报警点位号，总调度室和消防站应能区分出报警区域。根据规范的要求，在生产现场也设置可燃/有毒气体的报警的声光报警，提示现场操作人员采取措施。可燃/有毒气体检测器的防爆等级为EExdIICT4。（6）根据工厂危险界区防爆防火的状况，采用阻燃型电缆。电缆均为铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套型阻燃电缆。（7）根据系统要求设计工作接地和保护接地，装置中仪表的屏蔽接地均接往控制室，做到系统单点接地。现场仪表箱（盘）。桥架、穿管等均可就近接入电气接地网。10.6仪表选型所有现场仪表为全天候型，电气防护等级为IP65或更高，以满足现场安装的要求。安装在爆炸危险区的仪表采用本安防爆，无法满足本安要求的仪表采用隔爆型产品。智能仪表采用Hart通讯协议。10.6.1控制室监控系统造气寻优机系统、三废混燃炉DCS系统、空分DCS系统、合成氨DCS系统由操作员站、打印机、存储设备、通讯网络、控制器、I/O卡件等设备组成。每系列造气控制室设置5台操作员站；三废混燃炉控制室设置4台操作员站；空分控制室设置1台操作员站；中央控制楼仪表控制室共设置16台操作员站，其中合成氨装置设置5台操作员站+1台辅操台；净化系统及公用工程设置5台操作员站；随PSA脱碳装置成套提供的4台操作员站及随ITCC系统成套提供的2台操作员站亦设置于中央控制楼仪表控制室内。ESD系统及ITCC系统由打印机、存储设备、通讯网络、控制器、I/O卡件等设备组成，ESD系统不设置操作员站；同时，各控制系统均配置生产报表和报警打印机。云天化国际云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目初步设计第10章自动控制及仪表10-5各控制室设置操作室和机柜室，操作员站、辅操台、打印机放置在操作室，寻优机/DCS/ESD机柜及辅助机柜放置在机柜室。10.6.2温度仪表就地温度指示选用防护抽芯式双金属温度计，表盘直径100mm。集中检测和控制用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Ptl00热电阻。除非工艺介质有特殊要求，一般采用304不锈钢的保护管。10.6.3压力仪表考虑到现场环境条件较恶劣，就地指示压力表根据不同工况分别选用氨用压力表、不锈钢膜盒压力表和不锈钢差压表。对于易发生堵塞及强腐蚀性场合，选用隔膜压力表。压力表刻度盘直径一般为150mm。集中压力检测采用压力变送器。对于结晶、腐蚀、高粘度场合，采用法兰远传压力变送器。10.6.4流量仪表气体(包括蒸汽)流量测量一般选用楔形流量计或者威力巴流量计。电磁流量计用于液体流量测量。大口径循环水采用插入式电磁流量计。对于小口径(DN≤50)流量测量采用金属管转子流量计。10.6.5液位仪表集中液位测量一般选用雷达液位计或者差压变送器，对腐蚀、易结晶及有毒的介质的液位测量采用隔膜密封型差压变送器。地下溶液槽(常压)的液位测量采用雷达液位计。冷却水槽的液位测量采用静压式液位计。10.6.6成分分析仪表氧分析仪和红外气体分析仪分别用于工艺介质中O2、CO、CO2、H2S含量的分析。工业色谱仪用于工艺介质全组份的分析。10.6.7控制阀根据工艺介质的特性及工艺控制要求，选用不同形式的控制阀。控制阀采用气动式执行机构，一般配用带HART通讯的智能型电/气阀门定位器及气动薄膜执行机构，对于大口径、高压差的调节阀，配用大功率气动活塞式执行机构。切断阀一般配用气动活塞式执行机构，以加快阀门动作速度。云天化国际云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目初步设计第10章自动控制及仪表10-6调节阀计算采用制造厂标准。控制阀材质选择符合工艺介质特性。控制阀在气源故障时将处于工艺要求的安全位置。10.6.8其他最终产品的计量、销售采用高精度质量流量计。进厂原、燃料煤和其他零星原材料采用汽车电子衡计量。10.7仪表供电10.7.1仪表电源由电气专业提供2路互为备用的220VAC，50Hz的交流电源供至各控制室。各控制室的供电容量分别为：造气装置A系列控制室20kVA造气装置B系列控制室20kVA三废混燃炉装置控制室15kVA空分装置控制室15kVA10.7.2中央控制楼仪表控制室的DCS、ESD系统供电容量分别为：DCS系统50kVAESD系统5kVA控制室设置不间断电源(UPS)，容量如上所示，蓄电池后备时间为30分钟。10.8仪表供气仪表气源压力：300~500kPa(G)，来自仪表空压站。仪表总耗气量：总耗气量约为900Nm3/h。10.9仪表接地系统控制室与现场仪表之间的信号电缆屏蔽层在控制室一端接地。仪表工作接地连接板、仪表保护接地连接板接入总接地板后汇入电气专业接地系统。总接地板的接地电阻不大于4欧姆。10.10仪表伴热云天化国际云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目初步设计第10章自动控制及仪表10-7根据工艺介质对于易冻介质的现场仪表一般采用蒸汽伴热保温，如有现场仪表需要蒸汽伴热保温，伴热蒸汽取自工艺低压蒸汽管线。10.11仪表维修云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目仪表及自动化系统的维护依托企业原有的检修力量。10.12设计图纸及表格云峰分公司30万吨/年合成氨节能技改项目仪表及自动化设计图纸及表格详见第二卷相应的第10章。