[发明专利]一种化工装置的关键设备的压力保护系统

说明书

技术领域

本发明涉及化工安全控制技术领域，尤其涉及一种化工装置的关键设备的压力保护系统。

背景技术

随着经济技术水平的发展，化工装置日益朝大型化、复杂化及集成化等方向发展。一些化工装置的设备可能存在如下危险因素：1、温度、压力较高；2、设备压力受来料流量影响大，若出现来料串气、调节阀故障或误操作，易造成设备超压；3、含有大量易燃易爆物料，若设备损坏导致物料泄漏，可能引起重大的火灾爆炸事故。

针对此类装置的危险因素，目前主要通过安装安全阀或爆破片，在压力高于某一限值时泄放物料，以防止设备超压损坏，但是泄放物料的收集是个难点。鉴于目前化工装置设备大型化的趋势，内存物料多，循环流量大的特点，火炬系统需要处理能力非常大，投资额较大。为了防止关键设备的损坏，保护人员的安全，需要有防止设备超压的安全控制措施。

装置常用的安全控制措施有“安全仪表系统”(SIS)，此外使用的名称还有“紧急停车系统”(ESD)。美国标准IEC-61508、IEC-61511及ISA-84.01-2004等，国标《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》对安全仪表系统的设计进行了规范。不少专利及文献都介绍了安全仪表系统的设计与应用，如专利“安全仪表系统的功能安全评估方法”介绍了功能安全的评估方法，文献“SIL技术在镇海炼化的应用”介绍了安全仪表系统在镇海炼化的应用情况。这些资料普遍是方法论的介绍。

高完整性压力保护系统(HIPPS，High Integrity Pressure Protection System)是安全仪表系统的一种，此前多用于长输管道与油田，如郑晓彩介绍了高完整性压力保护系统在NB35-2项目中的应用，俞曼丽介绍了高完整性压力保护系统在水下生产系统中的应用，但高完整性压力保护系统尚很少应用于化工装置。

发明内容

为解决化工装置的关键设备超压可能带来的设备损坏、人身伤害等危险，防止由于采用安全阀或爆破片等泄放装置所带来的物料异常释放次生危害，减低火炬系统的投资，本发明采用高完整性压力保护系统对化工装置的关键设备进行保护，当出现设备故障、仪表失效、误操作导致设备超压时，可以快速动作，保护设备及人员的安全。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种化工装置的关键设备的压力保护系统，其包括安全PLC控制器、隔离电路、执行器、压力传感器和指示与操作面板；

所述安全PLC控制器用于接收压力传感器的压力信号，进行决策判断，控制执行器的开关，完成压力保护功能，采用SIL等级较高的安全PLC防止误操作以及控制失效；

所述隔离电路实现本质安全电路与非本质安全电路的隔离；

所述执行器实现快速有效的切断物料。

其中，所述安全PLC控制器包括双冗佘的电源、三冗佘的CPU、双冗佘的I/O卡件和双冗佘通信元件。

其中，所述隔离电路包括与AI相接的隔离式安全栅和与DO/DI相接的继电器。

其中，所述执行器为快速切断阀或带切断功能的调节阀。

其中，所述压力传感器安装在化工装置的关键设备的不同部位上，安装个数为2个或3个。

其中，所述指示与操作面板包括设备状态指示灯、分层次停车按键和复位按键。

本发明提供了一种化工装置的关键设备的压力保护系统，其包括安全PLC控制器、隔离电路、执行器、压力传感器和指示与操作面板；

所述安全PLC控制器包括双冗佘的电源、三冗佘的CPU、双冗佘的I/O卡件和双冗佘通信元件；

所述隔离电路包括与AI相接的隔离式安全栅和与DO/DI相接的继电器；

所述执行器为快速切断阀或带切断功能的调节阀；

所述压力传感器安装在化工装置的关键设备的不同部位上；

所述指示与操作面板包括设备状态指示灯、分层次停车按键和复位按键。

本发明的有益效果：

本发明提供的化工装置的关键设备的压力保护系统可以提高设备出现超压时的自动保护能力；具有可靠性高，误动作少的优点；投资较少；降低工人的工作量。

附图说明

图1a-1d为高完整性压力保护系统的示意图，包括a、b、c、d四种控制方案；

图2为本发明提供的化工装置的关键设备的压力保护系统的硬件结构组成图。

具体实施方式

一种化工装置的关键设备的压力保护系统，其包括安全PLC控制器、隔离电路、执行器、压力传感器和指示与操作面板。