第8章-安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)課件

1、第8章 安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)8.1 安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)概述 8.2 安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)8.3 某油田安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)介紹 8.4 煤礦安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)介紹8.5 石化儲罐區(qū)安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)8.6 油田生產(chǎn)安全無線監(jiān)控系統(tǒng) 8.1安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)概述 8.1.1安全檢測與監(jiān)控的一般步驟安全檢測與監(jiān)控是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程。檢測與監(jiān)控任務(wù)的完成，主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、故障檢測與安全決策以及安全措施等四個階段組成，如圖81所示。其中，數(shù)據(jù)處理、故障檢測與安全決策構(gòu)成一個集成的整體，其相關(guān)理論和方法合稱為過程安全監(jiān)控技術(shù)。 圖81 安全檢測與監(jiān)控的一般過程1.數(shù)據(jù)采集采集數(shù)據(jù)的主

2、要工具是傳感器(或敏感器)。對動態(tài)系統(tǒng)運行過程而言，傳感器或測量設(shè)備輸出信息通常是以等間隔或不等間隔的采樣時間序列的形式給出的。監(jiān)控過程的數(shù)據(jù)采集，必須同時兼顧到采集過程的工程可實現(xiàn)性和采樣數(shù)據(jù)有效性。此處所謂數(shù)據(jù)有效性，主要是指采樣的測量數(shù)據(jù)與過程系統(tǒng)故障之間必須有內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。 2.信號處理一般地，在對過程進行故障檢測與診斷之前必須借助濾波、估計或其他形式的數(shù)據(jù)處理與特征信息技術(shù)對過程系統(tǒng)采樣時間序列進行信息壓縮，使之更適合于故障檢測與診斷。3.故障檢測簡而言之，變化檢測就是判斷并指明系統(tǒng)是否發(fā)生了異常變化及異常變化發(fā)生的時間。例如，對于正在運行的系統(tǒng)或按規(guī)定標準進行生產(chǎn)的設(shè)備，辨別其是否超

3、出預(yù)先設(shè)定或技術(shù)規(guī)范規(guī)定的無故障工作門限。 監(jiān)控過程的故障檢測的首要任務(wù)是依據(jù)壓縮之后的過程信息或借助直接從測量數(shù)據(jù)中提取的反映過程異常變化或系統(tǒng)故障特征的信息，判斷系統(tǒng)運行過程是否發(fā)生了異常變化，并確定異常變化或系統(tǒng)故障發(fā)生的時間。 4.安全決策所謂安全決策，是指通過足夠數(shù)量測量設(shè)備(例如傳感器)觀測到的數(shù)據(jù)信息、過程系統(tǒng)動力學(xué)模型、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)知識，以及過程異常變化的征兆與過程系統(tǒng)故障之間的內(nèi)在聯(lián)系，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行分析和判斷，查明故障發(fā)生的時間、位置、幅度和故障模式。依據(jù)安全決策時所憑借的冗余信息類型的不同，安全決策分為基于硬件冗余、解析冗余和知識冗余，以及基于多種冗余信息融合等不同方式

4、。 5.安全對策對具體工程活動而言，分析出故障產(chǎn)生的原因及部位后，下一步必須考慮故障的處理方法。較典型的故障處理方法有順應(yīng)處理、容錯處理與故障修復(fù)等三大類。在實施過程監(jiān)控時，必須根據(jù)系統(tǒng)具體情況，綜合考慮研究對象、故障特點及影響程度等多方面的因素，針對不同故障制定不同的處理對策。 8.1.2 計算機安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的組成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成可以有多種劃分方法。一般地，計算機監(jiān)控系統(tǒng)由硬件和軟件組成。計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理如圖82所示。硬件主要由計算機，輸入、輸出裝置（模塊），檢測變送裝置和執(zhí)行機構(gòu)三大部分組成。軟件主要分為系統(tǒng)軟件、開發(fā)軟件和應(yīng)用軟件三大部分。系統(tǒng)軟件一般為一個操作系統(tǒng)，對

5、于比較簡單的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，則為一個監(jiān)控程序。開發(fā)軟件包括高級語言、組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)庫等。應(yīng)用軟件往往可以有輸入、輸出處理模塊，控制算法模塊，邏輯控制模塊，通信模塊，報警處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊或數(shù)據(jù)庫，顯示模塊，打印模塊等。各部分詳細組成如圖8286所示。 圖8-2計算機監(jiān)控系統(tǒng)組成原理圖 圖8-3 計算機監(jiān)控系統(tǒng)部分組成圖 圖8-4監(jiān)控系統(tǒng)輸入/輸出部分組成圖 圖8-5 監(jiān)控系統(tǒng)檢測變送部分組成圖 圖8-6監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行部分組成圖 8.2 安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)8.2.1安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計過程與原則1.安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計過程任何一個安全檢測與控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)基本上是由六個

6、階段組成的，即可行性研究、初步設(shè)計、詳細設(shè)計、系統(tǒng)實施、系統(tǒng)測試（調(diào)試）和系統(tǒng)運行。當然，這六個階段的發(fā)展并不是完全按照直線順序進行的。在任何一個階段出現(xiàn)了新問題后，都可能要返回到前面的階段進行修改。 在可行性研究階段，開發(fā)者要根據(jù)被控對象的具體情況，按照企業(yè)的經(jīng)濟能力，未來系統(tǒng)運行后可能產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，企業(yè)的管理要求，人員的素質(zhì)，系統(tǒng)運行的成本等多種要素進行分析?？尚行苑治龅慕Y(jié)果最終是要確定：使用計算機監(jiān)控技術(shù)能否給企業(yè)帶來一定經(jīng)濟效益和社會效益。 初步設(shè)計也可以稱為總體設(shè)計。系統(tǒng)的總體設(shè)計是進入實質(zhì)性設(shè)計階段的第一步，也是最重要和最為關(guān)鍵的一步。總體方案的好壞會直接影響整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)的

7、成本、性能、設(shè)計和開發(fā)周期等。在這個階段，首先要進行比較深入的工藝調(diào)研，對被控對象的工藝流程有一個基本的了解，包括要監(jiān)控的工藝參數(shù)的大致數(shù)目和監(jiān)控要求、監(jiān)控的地理范圍的大小、操作的基本要求等。然后初步確定未來監(jiān)控系統(tǒng)要完成的任務(wù)，寫出設(shè)計任務(wù)說明書，提出系統(tǒng)的控制方案，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖，以作為進一步設(shè)計的基本依據(jù)。 在詳細設(shè)計階段，首先要進行詳盡的工藝調(diào)研，然后選擇相應(yīng)的傳感器、變送器、執(zhí)行器、I/O通道裝置以及進行計算機系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計。對于不同類型的設(shè)計任務(wù)，則要完成不同類型的工作。如果是小型的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，硬件和軟件都是自己設(shè)計和開發(fā)的。此時，硬件的設(shè)計包括電氣原理圖的繪制

8、、元器件的選擇、印刷線路板的繪制與制作；軟件的設(shè)計則包括工藝流程圖的繪制、程序流程圖的繪制等。在系統(tǒng)實施階段，要完成各個元器件的制作、購買、安裝，進行軟件的安裝和組態(tài)以及各個子系統(tǒng)之間的連接等工作。 2.安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則1）可靠性原則為了確保計算機監(jiān)控系統(tǒng)的高可靠性，可以采取以下措施：（1）采用高質(zhì)量的元部件。所采用的各種硬件和軟件，盡量不要自行開發(fā)。采用高質(zhì)量的電源。一般來說，PLC I/O模塊的可靠性比PC總線I/O板卡的可靠性高，如果成本和空間允許，應(yīng)盡可能采用PLCI/O模塊。 （2）采取各種抗干擾措施。采取各種抗干擾措施，包括濾波、屏蔽、隔離和避免模擬信號的長線傳輸?shù)?。?/p>

9、3）采用冗余工作方式?？梢圆捎枚喾N冗余方式，例如，冷備份和熱備份。其中，冷備份方式是指一臺設(shè)備處于工作狀態(tài)，而另一臺設(shè)備處于待機狀態(tài)。一旦發(fā)生故障，專用的切換裝置就會將原來工作的設(shè)備切除，并將備份的設(shè)備投入運行。（4）對一些智能設(shè)備采用故障預(yù)測、故障報警等措施。出現(xiàn)故障時將執(zhí)行機構(gòu)的輸出置于安全位置，或?qū)⒆詣舆\行狀態(tài)轉(zhuǎn)為手動狀態(tài)。 2）使用方便原則一個好的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該人機界面友好，方便操作、運行，易于維護。設(shè)計時要真正做到以人為本，盡可能地為使用者考慮。人機界面可以采用CRT、LCD或者是觸摸屏，使得操作人員可以對現(xiàn)場的各種情況一目了然。各種部件盡可能地按模塊化設(shè)計，并能夠帶電插拔，使得其易于

10、更換。在面板上可以使用發(fā)光二極管作為故障顯示，使得維修人員易于查找故障。在軟件和硬件設(shè)計時都要考慮到操作人員會有各種誤操作的可能，并盡量使這種誤操作無法實現(xiàn)。3）開放性原則開放性是計算機監(jiān)控系統(tǒng)的一個非常重要的特性。監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上具有一定的柔性。為了使系統(tǒng)具有一定的開放性，可以采取以下措施：（1）盡可能地采用通用的軟件和硬件。各種硬件盡可能地采用通用的模塊，并支持流行的總線標準。（2）盡可能地要求產(chǎn)品的供貨商提供其產(chǎn)品的接口協(xié)議以及其他的相關(guān)資料。（3）在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，盡可能地采用總線形式或其他易于擴充的形式。（4）盡可能地為其他系統(tǒng)留出接口。 4）經(jīng)濟性原則在滿足計算機監(jiān)控系統(tǒng)的性能指

11、標（如可靠性、實時性、精度、開放性）的前提下，盡可能地降低成本，保證性能價格比最高，以保證為用戶帶來更大的經(jīng)濟效益。5）短開發(fā)周期短原則在設(shè)計時，應(yīng)盡可能地使用成熟的技術(shù)，對于關(guān)鍵的元部件或軟件，不到萬不得已不要自行開發(fā)。購買現(xiàn)成的軟件和硬件進行組裝與調(diào)試應(yīng)該成為首選。 8.2.2 安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計步驟1.安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案設(shè)計正如前面所言，系統(tǒng)的總體設(shè)計是進入實質(zhì)性設(shè)計階段的第一步，也是最重要和最為關(guān)鍵的一步。總體方案的好壞會直接影響整個計算機監(jiān)控系統(tǒng)的成本、性能、設(shè)計和開發(fā)周期等。整個總體設(shè)計基本步驟如圖8-7所示。 圖8-7總體設(shè)計基本步驟 1）工藝調(diào)研總體設(shè)計的第一步

12、是進行深入的工藝調(diào)研和現(xiàn)場環(huán)境調(diào)研。經(jīng)過調(diào)研要完成以下幾個任務(wù)：（1）弄清系統(tǒng)的規(guī)模。要明確控制的范圍是一臺設(shè)備、一個工段、一個車間，還是整個企業(yè)。（2)熟悉工藝流程，并用圖形和文字的方式對其進行描述。（3)初步明確控制的任務(wù)。要了解生產(chǎn)工藝對控制的基本要求。要弄清楚控制的任務(wù)是要保持工藝過程的穩(wěn)定，還是要實現(xiàn)工藝過程的優(yōu)化。要弄清楚被控制的參量之間是否關(guān)聯(lián)比較緊密，是否需要建立被控制對象的數(shù)學(xué)模型，是否存在諸如大滯后、嚴重非線性或比較大的隨機干擾等復(fù)雜現(xiàn)象。 （4)初步確定I/O的數(shù)目和類型。通過調(diào)研弄清楚哪些參量需要檢測、哪些參量需要控制，以及這些參量的類型。（5)弄清現(xiàn)場的電源情況（是否

13、經(jīng)常波動，是否經(jīng)常停電，是否含有較多諧波）和其他情況（如震動、溫度、濕度、粉塵、電磁干擾等）。 2）形成調(diào)研報告和初步方案在完成了調(diào)研后，可以著手撰寫調(diào)研報告，并在調(diào)研報告的基礎(chǔ)上草擬出初步方案。如果系統(tǒng)不是特別復(fù)雜，也可以將調(diào)研報告和初步方案合二為一。3）方案討論在對初步方案進行討論時，往往會發(fā)現(xiàn)一些新問題或是不清楚之處，此時，需要再次調(diào)研，然后對原有方案進行修改。 4）形成總體方案在經(jīng)過多次的調(diào)研和討論后，可以形成總體設(shè)計方案?？傮w方案以總體設(shè)計報告的方式給出，并包含以下內(nèi)容： （1）工藝流程的描述?？梢杂梦淖趾蛨D形的方式來描述。如果是流程型的被控制對象，可以在確定了控制算法后畫出帶控制點

14、的工藝流程圖（又稱工藝制流程圖）。（2）功能描述。描述未來計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有的功能，并在一定的程度上進行分解，然后設(shè)計相應(yīng)的子系統(tǒng)。在此過程中，可能要對硬件和軟件的功能進行分配與協(xié)調(diào)。對于一些特殊的功能，可能要采用專用的設(shè)備來實現(xiàn)。 （3）結(jié)構(gòu)描述。描述未來計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。是采用單機控制，還是采用分布式控制。如果采用分布式控制，則對于網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)的描述，可以詳細到每一臺主機、控制節(jié)點、通信節(jié)點和I/O設(shè)備?？梢杂媒Y(jié)構(gòu)圖的方式對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行描述，用箭頭來表示信息的流向。 （4）控制算法的確定。如果各個被控參量之間關(guān)聯(lián)不是十分緊密，可以分別采用單回路控制，否則，就要考慮采用多變量控制算

15、法。如果被控制對象的數(shù)學(xué)模型雖然不是很清楚，但也不是很復(fù)雜，可以不建立數(shù)學(xué)模型，而直接采用常規(guī)的PID控制算法。如果被控制對象十分復(fù)雜，存在大滯后、嚴重非線性或比較大的隨機干擾，則要采用其他的控制算法。一般來說，盡可能多地了解被控制對象的情況，或建立盡可能準確反映被控制對象特性的數(shù)學(xué)模型，對提高控制質(zhì)量是有益處的。（5）I/O變量總體描述。 2.安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的詳細設(shè)計1）傳感器、變送器和執(zhí)行機構(gòu)的選擇傳感器和變送器均屬于檢測儀表。傳感器是將被測量的物理量轉(zhuǎn)換為電量的裝置；變送器是將被測量的物理量或傳感器輸出的微弱電量轉(zhuǎn)換為可以遠距離傳送且標準的電信號（一般為010mA或420mA）。選擇

16、時主要根據(jù)被測量參量的種類、量程、精度來確定傳感器或變送器的型號。 如果在前面總體設(shè)計時，已經(jīng)考慮了使用某種現(xiàn)場總線標準，則可以考慮采用支持該標準的智能儀表。當然，現(xiàn)在智能儀表的價格相對還比較高，設(shè)計者可以根據(jù)用戶的經(jīng)濟能力和現(xiàn)場的實際情況來處理。一般來說，如果用戶的經(jīng)濟能力允許，或是智能儀表的價格不超過常規(guī)儀表的20%，都可以考慮采用智能儀表。執(zhí)行機構(gòu)的作用是接受計算機發(fā)出的控制信號，并將其轉(zhuǎn)換為執(zhí)行機構(gòu)的輸出，使生產(chǎn)過程按工藝所要求的運行。常用的執(zhí)行機構(gòu)有電動機、電機啟動器、變頻器、調(diào)節(jié)閥、電磁閥、可控硅整流器或者繼電器線圈。與檢測儀表一樣，執(zhí)行機構(gòu)也有常規(guī)執(zhí)行機構(gòu)（接受010mA或420

17、mA信號）與智能執(zhí)行機構(gòu)之分。 對于同一物理量的控制，往往可以有多種選擇。例如，以前流量的連續(xù)控制主要是利用調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)的，現(xiàn)在也可以使用變頻器驅(qū)動交流電動機，然后再由電動機驅(qū)動水泵來實現(xiàn)。采用變頻器的方案，價格比較高，但調(diào)節(jié)范圍寬、線性度好，而且節(jié)約能源。 2）監(jiān)控裝置的詳細設(shè)計監(jiān)控裝置是指I/O子系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)（包括網(wǎng)絡(luò)）兩部分。對于不同類型的設(shè)計任務(wù)，在詳細設(shè)計階段所要做的工作是不一樣的。這里只考慮系統(tǒng)的硬件和軟件都采用現(xiàn)成產(chǎn)品的情況。在以下各種設(shè)計中，顯示畫面、報表格式的設(shè)計應(yīng)反復(fù)與有關(guān)使用人員（操作人員、管理人員）交流。對于小型系統(tǒng)，穩(wěn)定性要求較低、預(yù)算費用較少的系統(tǒng)，一般采用方案

18、1。對于中、大型系統(tǒng)，穩(wěn)定性要求一般、費用預(yù)算一般的監(jiān)測系統(tǒng)，一般采用方案2。 對于穩(wěn)定性要求很高、預(yù)算費用較高的、并且具有控制要求的系統(tǒng),一般采用方案3?，F(xiàn)在流行的監(jiān)控系統(tǒng)一般是將其中的監(jiān)測部分采用模塊方式采集，工業(yè)常見到的PID控制一般采用PID控制儀表進行控制，而順序邏輯控制部分采用PLC進行控制。這種配置既可以降低系統(tǒng)成本，也可以提高系統(tǒng)的可靠性。 （1）方案1：上位機加I/O板卡?？梢园匆韵聨讉€步驟進行：選擇系統(tǒng)總線。由于STD總線已經(jīng)比較陳舊，可以不考慮，PC總線也建議不必考慮。然后，根據(jù)性能需要和費用，在ISA總線與PCI總線之間進行選擇。選擇主機。如果控制現(xiàn)場環(huán)境比較好，對可靠

19、性的要求又不是特別高，也可以選擇普通的商用計算機。否則，還是選擇工控機為宜。在主機的配置上，以留有余地、滿足需要為原則，不一定要選擇最高檔的配置。 根據(jù)系統(tǒng)的精度要求、I/O的類型和數(shù)量選擇相應(yīng)的I/O板卡?，F(xiàn)有的模擬量輸入I/O板卡，一般都有單端輸入與雙端輸入兩種選擇。如果費用允許，還是采用雙端輸入為好，以提高抗干擾能力。除此之外，還應(yīng)采取多種隔離和濾波措施。例如，使用專門的信號調(diào)理板卡或與隔離端子同時使用。 選擇操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和組態(tài)軟件。操作系統(tǒng)可以選擇Windows2000/XP。數(shù)據(jù)庫一般采用小型數(shù)據(jù)庫（如VisualFoxPro），選擇小點數(shù)并滿足需要的組態(tài)軟件即可，必要時再購買一

20、些特殊組件。確定控制算法參數(shù)、顯示畫面、報表格式。 （2）方案2：上位機加485總線加I/O模塊和工業(yè)儀表。可以按以下幾個步驟進行：選擇局域工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。如果傳輸距離不是特別遠（1km以內(nèi)），數(shù)據(jù)傳輸速率不是特別高，首先可以考慮485總線。如果485總線不合適，則可以選擇一種現(xiàn)場總線，如CAN、LON、ProfiBus、FF或以太網(wǎng)。選擇主機。如果控制現(xiàn)場環(huán)境比較好，對可靠性的要求又不是特別高，也可以選擇普通的商用計算機；否則，還是選擇工控機為宜。在主機的配置上，以留有余地、滿足需要為原則，不一定要選擇最高檔的配置。 根據(jù)系統(tǒng)的精度要求、I/O的類型和數(shù)量選擇相應(yīng)的I/O模塊。I/O模塊的選擇首先

21、是要支持所選的總線，然后根據(jù)系統(tǒng)的分散性來考慮。另外還可選用各種工業(yè)顯示控制儀表。選擇操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和組態(tài)軟件。操作系統(tǒng)可以選擇Windows2000/XP。數(shù)據(jù)庫一般采用小型數(shù)據(jù)庫，選擇小點數(shù)并滿足需要的組態(tài)軟件即可，必要時再購買一些特殊組件。 確定控制算法參數(shù)、顯示畫面、報表格式。（3）方案3：上位機加PLC?？梢园匆韵聨讉€步驟進行：選擇特定廠家的PLC。可根據(jù)總線要求、傳輸距離、可靠性、售后服務(wù)、價格等綜合因素選定某一廠家的PLC?？梢赃x擇該PLC支持的一種現(xiàn)場總線，如CAN、LON、ProfiBus、FF或以太網(wǎng)等。根據(jù)系統(tǒng)的精度要求、I/O的類型和數(shù)量，以及通信等要求選擇相應(yīng)的PL

22、CI/O模塊。選擇主機。如果控制現(xiàn)場環(huán)境比較好，對可靠性的要求又不是特別高，也可以選擇普通的商用計算機。否則，還是選擇工控機為宜。在主機的配置上，以留有余地、滿足需要為原則，不一定要選擇最高檔的配置。 選擇操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、組態(tài)軟件和PLC編程軟件。PLC編程軟件各個廠家都不同，同一廠家如果PLC型號不同，那么PLC編程軟件也可能不同。確定控制算法參數(shù)、顯示畫面、報表格式。 8.2.3檢測儀表的選型 1.溫度檢測儀表的選擇選擇溫度儀表時主要考慮儀表的類型、量程和精度等級等三方面的因素。溫度檢測儀表的選擇原則如圖8-8所示。 圖8-8 溫度儀表選用原則 1）儀表類型的選擇(1)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求、

23、現(xiàn)場指示、遠傳、變送、記錄、報警和控制等不同方式選擇二次儀表的類型。(2)根據(jù)測溫參數(shù)的變化范圍、工藝介質(zhì)的物化性質(zhì)和條件、測溫對象特點、使用場合、顯示儀表類型、安裝條件和要求等來選擇與溫度儀表配套的檢測元件(一次儀表)類型、結(jié)構(gòu)形式、連接方式、補償導(dǎo)線、保護套管和插入深度等。 2）儀表量程的選擇溫度儀表的量程上限應(yīng)保證儀表測量時最高使用溫度指示值不超過儀表滿量程的90，下限應(yīng)保證最低溫度指示值不小于儀表滿量程的30。溫度計正常工作指示值應(yīng)為儀表滿量程的5070。選用儀表刻度范圍應(yīng)與定型產(chǎn)品的標準系列相符。3）儀表精度等級的選擇根據(jù)所選儀表的量程范圍，工藝要求的最大誤差及檢測元件的誤差特性來計

24、算和選擇儀表的精度等級。 2.壓力檢測儀表的選擇選擇壓力儀表時，同樣要考慮儀表的類型、量程和精度等級等三方面的因素。壓力儀表的選擇原則如圖8-9所示。 圖8-9壓力檢測儀表的選用原則1）儀表類型的選擇儀表類型選擇的原則是必須滿足生產(chǎn)工藝的要求，主要考慮以下三個方面：(1)顯示方式的要求。如是否現(xiàn)場指示、遠傳顯示、集中顯示、信號報警、自動記錄或自動控制等。(2)被測介質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)。如介質(zhì)的壓力、溫度、粘度的高低，是否腐蝕、結(jié)晶，臟污程度，易燃、易爆情況，氧化、還原或特殊介質(zhì)等。(3) 現(xiàn)場環(huán)境條件。如現(xiàn)場安裝條件、環(huán)境高溫或低溫、電磁場、振動、腐蝕性、濕度等。 2）壓力儀表量程范圍的選擇壓力儀

25、表量程范圍要根據(jù)工藝生產(chǎn)過程中操作壓力大小變化的范圍和保證儀表壽命等方面來考慮。儀表的上限值應(yīng)大于工藝被測壓力變化的最大值。(1)在測量穩(wěn)定壓力時，儀表的上限值不應(yīng)小于最大工作壓力的32或43倍。(2)測量波動大的脈動壓力時，儀表的上限值不應(yīng)小于被測最大壓力的2倍或1.5倍。為保證測量的準確度，往往要求被測壓力值也不能接近于儀表的下限值。一般被測壓力的最小值不應(yīng)低于儀表量程范圍的13。計算出上限和下限后，查儀表產(chǎn)品手冊，選擇相應(yīng)量程的壓力儀表。 3）儀表精度等級的選擇精度等級是根據(jù)已選定的儀表量程和工藝生產(chǎn)上所允許的最大測量誤差求最大允許百分誤差來確定的。一般來說，儀表精度等級越高，測量結(jié)果越

26、精確可靠。但另一方面，精度等級越高，價格也越貴，操作和維護條件越苛刻。因此，在能滿足工藝要求的前提下，要盡量選擇精度較低的壓力儀表。 3.流量檢測儀表的選擇選擇流量檢測儀表時也要考慮儀表的類型、量程和精度等級三方面的因素。流量檢測儀表的選擇見表8-1和表8-2。 表8-1按被測介質(zhì)和測量條件選取流量檢測儀表 1）儀表類型的選擇 應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝和控制系統(tǒng)對顯示方式的不同要求，被測流體的物化性質(zhì)和狀態(tài)，儀表的使用特點，工藝允許的壓力損失，生產(chǎn)工況條件，現(xiàn)場安裝和環(huán)境條件，以及經(jīng)濟性等多方面因素進行綜合考慮。 2）流量儀表量程范圍的選擇流量檢測儀表量程范圍的選擇主要根據(jù)工藝最大和最小額定流量要求，為

27、讀數(shù)和轉(zhuǎn)換方便，應(yīng)按整數(shù)選用。還要考慮流量檢測儀表是線性刻度還是非線性刻度等因素。3）流量檢測儀表的精度選擇流量儀表的精度等級應(yīng)根據(jù)所選量程范圍和工藝要求最大允許誤差來選擇。用于計量的流量檢測儀表的精度等級應(yīng)高于1級(1)。 4.物位檢測儀表的選擇選擇物位檢測儀表還是要考慮儀表的類型、量程和精度等級等三方面的因素。物位檢測儀表的選擇原則如圖8-10所示。 圖8-10 物位檢測儀表選用原則 1）類型選擇(1)根據(jù)儀表的顯示方式、工藝操作條件及系統(tǒng)組成的要求選擇。(2)根據(jù)工藝介質(zhì)的性質(zhì)不同選擇。首先選差壓式、浮筒式和浮子式儀表，當不滿足要求時，可選電容式、電阻式、電接觸式、聲波式或輻射式儀表。2

28、）量程選擇一般要求正常液位為最大刻度的50左右，最高液位或上限報警點為最大刻度的90左右，最低液位或下限報警點為最大刻度的10左右。 3）精度選擇根據(jù)儀表量程及測量允許誤差要求選擇合適的精度。提供容器計量用的液位儀表的精度應(yīng)在1級(1)以上。 8.3 某油田安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)介紹 8.3.1監(jiān)控系統(tǒng)項目簡介某油田集油站是原油外輸?shù)臉屑~，分為鍋爐供熱、脫水、外輸、注水與消防、污水處理五個子系統(tǒng)。集油站工藝流程圖如圖8-11所示。從各個油井或計量站來的油水混合液先進入兩個四相分離器，進行油、水、氣、沙四相分離，分離出來的水經(jīng)摻水泵送到各計量站摻水或?qū)Φ叵伦⑺?。分離出來的原油進入脫水器再次脫水，經(jīng)稠

29、油泵送往200m3的大罐儲存銷售。還有一部分油水混合液經(jīng)外輸泵在進行熱交換（加熱）后往其他集油站外輸。 圖8-11 集油站工藝流程圖 整個監(jiān)控系統(tǒng)需要處理：(1）控制兩個四相分離器上油室、水室的液位恒定；(2）監(jiān)測兩個四相分離器上油室、水室的液位、溫度、壓力及報警；(3）監(jiān)測兩個摻水泵、兩個外輸泵、兩個稠油泵各自前后的壓力，控制各個泵的起、停，顯示其運行狀況及報警；(4）監(jiān)測兩個換熱器各自前后混合液的溫度及報警；(5）監(jiān)測脫水器、事故罐的溫度、液位及報警；(6）遍布整個站區(qū)的十六處的氣體濃度監(jiān)測及報警。 8.3.2監(jiān)控系統(tǒng)方案分析1.初步分析1)監(jiān)測部分監(jiān)測部分涉及到液位、溫度、壓力、氣體濃度

30、監(jiān)測以及各個泵運行狀況顯示。其中，液位、溫度、壓力、氣體濃度等信號經(jīng)過相應(yīng)的變送器后都會轉(zhuǎn)換為與現(xiàn)場最大、最小值對應(yīng)的420mA電流信號，都是模擬量輸入信號。各個泵運行狀況是對應(yīng)數(shù)字量輸入信號。 2)控制部分控制部分涉及到控制兩個四相分離器上油室、水室的液位恒定和各個泵的起、停。其中，控制分離器上油室、水室的液位恒定可以采用智能儀表來控制?？刂圃硎牵河褪?、水室的當前液位信號接入PID控制儀表，與表內(nèi)的人工給定值比較，通過PID運算，輸出420mA的控制信號到變頻器，變頻器對50Hz交流電進行變頻，輸出對應(yīng)于420mA的050Hz交流電，對泵上的驅(qū)動電機進行變頻調(diào)速，通過調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速（流量）來

31、控制油室、水室的液位恒定。控制各個泵的起、停比較簡單，對應(yīng)數(shù)字量輸出信號。 2.系統(tǒng)檢測儀表選型由前面分析可知，監(jiān)控系統(tǒng)可采用一臺工控機，連接智能儀表和研華ADAM4000或ADAM5000系列模塊來構(gòu)成。系統(tǒng)檢測傳感器選擇如表8-3所示。 表8-3系統(tǒng)檢測傳感器選擇 (1)兩臺四相分離器油室、水室的液位恒定控制總共有4路PID控制，可選擇4路單路PID表，也可選擇SWP-LCD-SSR48段PID自整定控制儀。后者具有4路420mA模擬量輸入，4路PID控制輸出。因此,我們選用一臺昌暉公司的SWP-LCD-SSR48段PID自整定控制儀完成PID控制，選擇RS-485接口型。 (2）由于所有

32、氣體濃度監(jiān)測和液位、溫度、壓力信號比較重要，必須要在現(xiàn)場控制柜顯示，因此要選用控制柜上的顯示儀。這些顯示儀可以選擇單路顯示儀，也可以選用昌暉公司的SWP-LCD-M多通道巡檢控制儀，該儀表可以輪流顯示十六路模擬數(shù)據(jù)，選擇RS485接口型。氣體濃度監(jiān)測和液位、壓力信號共有44路，所以可以選用3臺，有316-44=4路冗余。3塊SWP-LCD-M型多路儀表必須選擇RS-485接口型。(3）剩余6路DI信號和12路DO信號，可以選用研華模塊來完成。由于數(shù)字量輸出控制泵的起停，因此輸出模塊最好選用繼電器輸出型，可以省去后接的驅(qū)動繼電器。可選取一個ADAM-4052（8路隔離數(shù)字量輸入模塊）和兩塊ADA

33、M-4068（8路繼電器輸出模塊）模塊。有2路DI冗余和4路DO冗余。各個模塊必須選擇RS-485接口型。 (4）如果儀表接口選擇RS-232C接口型，則每個串口只能接一塊儀表。所以上面儀表及模塊都選用了RS-485接口型，這樣某一類儀表就可以接在同一個串口上。一般工控機都有兩個串口，可以把所有昌暉公司的儀表接在一個串口，把所有研華公司ADAM4000系列的模塊接在一個串口，計算機通過模塊及儀表內(nèi)地址區(qū)分不同設(shè)備。但是計算機是RS-232C接口，而儀表是RS-485接口，所以還需要兩塊ADAM-4520（隔離RS-232到RS-422/485轉(zhuǎn)換器）模塊。 (5）系統(tǒng)還需要選用工控機、打印機、

34、UPS（不間斷電源）等其他設(shè)備。(6）系統(tǒng)還需要操作系統(tǒng)軟件和組態(tài)編程軟件。 表8-4某油田集油站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備清單 8.3.3系統(tǒng)監(jiān)控構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)采用一臺研華工控主機，配21英寸飛利浦彩顯，帶有UPS電源的A3幅面彩色噴墨打印機。系統(tǒng)選用四路PID控制儀完成對四相分離器油室、水室的液位恒定控制?，F(xiàn)場所有模擬輸入量都先接入昌暉公司十六路巡檢儀，然后計算機通過RS-485總線與巡檢儀及PID控制儀通信，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集進計算機?，F(xiàn)場所有數(shù)字量都通過研華公司ADAM4000系列儀表采集和輸出，通過RS-485總線，計算機通過研華ADAM-4052模塊讀入現(xiàn)場泵的運行狀態(tài)，再通過研華ADAM-4068模

35、塊輸出現(xiàn)場泵的啟停指令。監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出原理圖，如圖8-12所示。 圖8-12 監(jiān)控系統(tǒng)輸入輸出原理圖 8.3.4系統(tǒng)運行效果油田集油站安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對站內(nèi)所有重要的生產(chǎn)工藝過程、設(shè)備狀態(tài)實施監(jiān)控和連鎖保護，不僅可以進行生產(chǎn)上的集中監(jiān)控,還可以綜合各種安全參數(shù)監(jiān)控事故并進行預(yù)防預(yù)報，實現(xiàn)生產(chǎn)和安全雙重監(jiān)控。主要技術(shù)特點如下:(1)集油站生產(chǎn)工藝、安全參數(shù)檢測和優(yōu)化控制。(2)采用多倍變焦自動攝像監(jiān)視重點設(shè)備和場所,對圖像進行數(shù)字壓縮處理與存盤。(3)站場的可燃氣體泄漏檢測、預(yù)報和消防注水智能控制。(4)聯(lián)合站內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)集成,系統(tǒng)具有典型示范作用。 8.4 煤礦安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)介紹

36、8.4.1礦井概況XX煤礦集團XX煤礦是一座年生產(chǎn)能力500萬噸的大型井工礦井,歷年鑒定為高瓦斯礦井。礦井采用分區(qū)抽出式通風(fēng)方式,目前有8個進風(fēng)井,5個回風(fēng)井,共5個生產(chǎn)采區(qū)。由1045條水平軌道、皮帶大巷貫穿全礦井,井田以副立井為分界點分為南北兩部分,其中南部大巷長度為1500m,北部大巷長度為7200m。從2003年8月開始經(jīng)過一年多的技術(shù)論證,于2004年10月份開始安裝調(diào)試KJ86安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)，并于一個月后開始試運行。該系統(tǒng)對全礦井5個綜采隊、16個掘進隊、4個水倉、18個主要變電所、5對主扇和采區(qū)回風(fēng)系統(tǒng)的生產(chǎn)環(huán)境情況和生產(chǎn)運行情況進行檢測監(jiān)控。 8.4.2系統(tǒng)設(shè)計原則XX煤

37、礦安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案經(jīng)過多次反復(fù)論證,主要體現(xiàn)適用性、節(jié)約性、可靠性、可擴展性、先進性、兼容性、可管理性和標準化的指導(dǎo)原則,努力做到該檢測監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)先進、功能齊全、維護方便、操作簡單、擴展容易和長期可靠、快速、穩(wěn)定運行。 8.4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.地面中心站地面中心站由1臺KJ86主備機、4套干線驅(qū)動器、3臺數(shù)據(jù)光端機、14臺光接收機和KJ86系統(tǒng)服務(wù)器、聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器以及其他的輔件構(gòu)成,完成井上、下各種傳感器數(shù)據(jù)及攝像機圖像的采集、數(shù)據(jù)分析和實時控制，并通過礦局域網(wǎng)上傳。 2.調(diào)度中心指揮系統(tǒng)調(diào)度中心指揮系統(tǒng)由智能調(diào)度臺、DLP投影單元(6臺)、數(shù)碼顯示器(18臺)、圖形處理器(1臺

38、)、圖形控制器(1臺)、視頻服務(wù)器(2臺)、視頻分配器(2臺)、圖形顯示器(4臺)等組成。調(diào)度員不但可以清晰直觀地看到檢測監(jiān)控數(shù)據(jù)、工業(yè)電視圖像,而且可以調(diào)出歷史數(shù)據(jù)和圖像,分析礦井生產(chǎn)過程中存在的各種安全隱患,為礦井科學(xué)指揮安全生產(chǎn)提供依據(jù)。調(diào)度中心指揮系統(tǒng)主屏幕由東芝DLP投影單元組成,整屏分辨率可以達到61444608像素。屏幕采用專用樹脂屏幕,實現(xiàn)1mm的光學(xué)拼縫,在圖形處理器、圖形控制器的統(tǒng)一控制下,表格、圖形可以靈活顯示。 3.井上、井下安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)井上、井下安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)由KJ86安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)監(jiān)視系統(tǒng)兩部分組成。KJ86安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)由48臺干線

39、擴展器、25臺區(qū)域控制器、54臺可編程監(jiān)控器、69臺甲烷傳感器、41臺斷電器、20臺一氧化碳傳感器、13臺風(fēng)速傳感器、5臺負壓傳感器、4臺水位傳感器、131臺開停傳感器、13臺煙霧傳感器組成。生產(chǎn)監(jiān)視系統(tǒng)由13臺井下攝像儀和7臺地面攝像儀組成。完成礦井內(nèi)各種環(huán)境參數(shù)、生產(chǎn)工況數(shù)據(jù)和圖像的采集和上傳。XX煤礦安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲為總線式,通信方式為基帶式,介質(zhì)訪問控制方式為“輪叫輪詢”,通信接口采用串行口,理論傳輸速率為4800b/s。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8-13所示。 圖8-13 XX煤礦安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 8.4.4系統(tǒng)功能及特點1.系統(tǒng)功能檢測監(jiān)控系統(tǒng)主要完成各子系統(tǒng)的當前工況

40、和數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計及圖形顯示、報表顯示、系統(tǒng)隱患的語音聲光報警。(1)檢測監(jiān)控主P備機采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、與各傳感器通迅。傳感器負責(zé)采集環(huán)境及工況參數(shù),執(zhí)行地面中心站和可編程區(qū)域控制器發(fā)出的控制命令。當傳感器采集到有害氣體數(shù)據(jù)超限時,可編程區(qū)域控制器能夠?qū)崿F(xiàn)就地自動斷電,地面中心站也可人為發(fā)出控制命令,實現(xiàn)人工遠程斷電。通過采區(qū)變電所為采掘工作面供電的2臺高低壓設(shè)備BGP6-6高壓開關(guān)的JDB保護中的監(jiān)視保護,把2臺BGP6-6高壓開關(guān)聯(lián)鎖,再與KJ86系統(tǒng)進行閉鎖,實現(xiàn)采掘工作面的瓦斯、一氧化碳等有害氣體超限時全電壓斷電。 (2)可編程區(qū)域控制器是一種由微處理器控制的自動裝置,負責(zé)實時信息的采集

41、及預(yù)處理,完成與地面中心站的數(shù)據(jù)通信。有13路開關(guān)量輸出和5路開關(guān)量輸入,經(jīng)開停傳感器監(jiān)測工作面設(shè)備的開停狀態(tài),經(jīng)斷電器控制開關(guān)。當?shù)孛嬷行恼局鳈C故障或干線故障時,可編程區(qū)域控制器形成獨立系統(tǒng)進行監(jiān)測和控制。(3)干線故障隔離器負責(zé)判斷干線故障,自動隔離故障干線或在地面中心站手動隔離查找干線故障段。 (4)系統(tǒng)可實現(xiàn)主扇負壓和采區(qū)回風(fēng)巷、風(fēng)井的風(fēng)速超過設(shè)定值時,同時在井下、地面中心站、調(diào)度指揮中心、通風(fēng)調(diào)度等相關(guān)地點語音聲光報警。(5)系統(tǒng)中心站能對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行記錄,形成曲線進行分析,并自動生成監(jiān)測監(jiān)控日報表。(6)礦調(diào)度指揮中心的人員通過DLP顯示屏上對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行觀察。實時數(shù)據(jù)以圖、表

42、等直觀形式體現(xiàn),可通過控制器對顯示內(nèi)容進行任意切換、放縮。 (7)所有相關(guān)人員在辦公室內(nèi)通過電腦終端對礦井的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行瀏覽,共有一表和七種動態(tài)系統(tǒng)圖,通過表和圖能實時檢測到礦井的安全生產(chǎn)狀況。通風(fēng)調(diào)度人員能通過終端連續(xù)監(jiān)測井下通風(fēng)狀況。 2.系統(tǒng)特點(1)該系統(tǒng)是現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)方式，所有安裝在現(xiàn)場的監(jiān)控設(shè)備(傳感器、控制器等)都直接接在一條公共的干線上,而不需轉(zhuǎn)換信號。因此,所有的信息都在總線上傳輸,不但中心站能看到和利用,其他的設(shè)備，如區(qū)域控制器、各個傳感器、各個控制器也都能看到和利用?，F(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)方式把單個分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,并用總線把它們連接起來,組成可以互相傳遞信息的網(wǎng)

43、絡(luò)系統(tǒng)或控制系統(tǒng)。(2)該系統(tǒng)容量大,可接到1萬個以上測點,并且系統(tǒng)的擴充不必修改軟件和中心站任何設(shè)備。 (3)系統(tǒng)具有強大的可擴展功能,可與工業(yè)電視監(jiān)視子系統(tǒng)、礦山壓力檢測子系統(tǒng)、皮帶控制子系統(tǒng)、火災(zāi)檢測子系統(tǒng)等子系統(tǒng)實現(xiàn)配接。(4)系統(tǒng)具有可靠的防雷、過壓保護功能,且有防止意外移動設(shè)備造成損壞的功能。(5)系統(tǒng)設(shè)計了干線故障判斷隔離器,可在干線故障時自動把干線的4條線全部斷開,同時指出故障的地段,還可以手動控制隔離,使系統(tǒng)故障查尋更加方便快捷。 (6)中心站軟件是在Windows2000的平臺上開發(fā)的,并用WindowsNT把中心站的主機、各圖形機聯(lián)接成實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),并可以連接到礦局域網(wǎng)和

44、Internet網(wǎng)。圖形機以動態(tài)方式顯示各種實時數(shù)據(jù),有轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動、皮帶運動、小車移動、動態(tài)線條、動態(tài)字符、動態(tài)顏色變化等基本元素?？衫眠@些基本動態(tài)元素和軟件攜帶的豐富的子圖庫做出各種動態(tài)圖。(7)系統(tǒng)軟件采用動態(tài)矢量的方式顯示,使XX礦制作的全礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖、安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)圖、礦井排水系統(tǒng)圖、運輸系統(tǒng)圖等各種圖經(jīng)過幾級放大后都不失真,還能保持原有的分辨率。 (8)各動態(tài)圖型之間的切換采用瀏覽器方式,圖形機還負責(zé)對歷史數(shù)據(jù)進行曲線分析,同一圖上可分析8條曲線。各個圖形機都可以打印報表,也能顯示實時曲線(同一屏上3條)。(9)監(jiān)控主機可帶2、4、8、16通道的干線通信板,每個通道可接128個地

45、址,平均300個測點。因此，當接8通道通信板時，可接不少于2400個測點。且主機提供的序列軟件包為用戶提供以填表方式編制的各種邏輯控制序列程序,從而實現(xiàn)各種自動控制功能。 (10)所有的傳感器、控制器都利用數(shù)字通信功能。每一個傳感器都采用表面貼片技術(shù),以最新的功能強大微控制器PIC16F877為核心。集模擬量到數(shù)字量、數(shù)字量到模擬量、開關(guān)量信號輸入輸出、脈沖捕捉、串行通迅等功能于一身,使電路板結(jié)構(gòu)簡化,尺寸減小,功耗降低,可靠性提高?？梢栽诰€編程,通過修改程序很容易實現(xiàn)監(jiān)控器不同的功能和參數(shù)。(11)采用聲光、動感報警和手機短信息報警,能夠把系統(tǒng)檢測到的危險信號及時發(fā)布給相關(guān)人員。管理人員可以

46、在地面通過監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)遠程手動斷電,有效防止事故的發(fā)生。 8.4.5 系統(tǒng)運行效果KJ86安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)在XX煤礦運行一年來,能及時準確地檢測到礦井井下有害氣體涌出，并實現(xiàn)甲烷、一氧化碳、風(fēng)速、負壓超限報警;能準確地實現(xiàn)瓦斯超限斷電功能;能全面反映全礦井的安全狀況、生產(chǎn)運行情況,為礦井的安全生產(chǎn)指揮提供了可靠的依據(jù);能將安全生產(chǎn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)及工業(yè)電視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及圖像準確地傳到地面中心站;能將全礦井的各種信息全面反映到調(diào)度指揮中心及各終端,并能通過局域網(wǎng)和Internet網(wǎng)把信息傳輸?shù)接袡?quán)限的終端上;系統(tǒng)故障率低、維護量小,能可靠抵御信號干擾和雷電沖擊。 8.5石化儲罐區(qū)安全檢測與監(jiān)控

47、系統(tǒng) 8.5.1儲罐區(qū)安全檢測與監(jiān)控系統(tǒng)概況1石化儲罐區(qū)特殊的火災(zāi)危險性首先，石油化工儲罐區(qū)儲存的物質(zhì)主要是油品及液化氣等可燃、易燃液體?？扇家后w常溫下遇點火源容易起火燃燒，且具有流淌性。裝盛可燃液體的容器、管道一旦發(fā)生泄漏，會擴大危險范圍。其次，石油化工儲罐的呼吸閥、排氣閥等裝置，可向空氣中散發(fā)大量的可燃性氣體，當可燃性氣體與空氣混合的濃度達到爆炸極限范圍時，如遇撞擊、摩擦、熱源或火花等點火源的作用會發(fā)生燃燒甚至爆炸，這更加大了石油化工儲罐區(qū)的火災(zāi)危險性。再次，石油化工儲罐區(qū)儲存的大部分易燃、可燃液體，如汽油、煤油、醚、酯等是高電阻率的電解質(zhì)，這些物質(zhì)與罐體接觸、摩擦極易產(chǎn)生靜電，當靜電積累

48、到一定程度，將會發(fā)生放電產(chǎn)生火花，形成點火源引起燃燒爆炸。 2檢測參數(shù)及監(jiān)控要求1）檢測參數(shù)根據(jù)石油化工儲罐區(qū)特殊的火災(zāi)危險性，石油化工儲罐區(qū)的安全監(jiān)測參數(shù)主要包括可燃性氣體濃度、成分、溫度、液位或壓力等工藝參數(shù)。石油化工儲罐區(qū)的火災(zāi)探測參數(shù)確定，應(yīng)充分考慮儲罐區(qū)的特點。當儲存的油品為原油等重質(zhì)油品時，因其含碳量較多，燃燒將產(chǎn)生大量的煙氣，火災(zāi)探測的重點應(yīng)放在對煙氣濃度的探測上，同時對火災(zāi)溫度進行監(jiān)測。對于輕質(zhì)油品及一些成品油，由于其含碳量較少，燃燒較充分，在火災(zāi)燃燒初期不會產(chǎn)生或產(chǎn)生少量煙氣，應(yīng)著重考慮火焰探測問題。 2）監(jiān)控要求對石油化工儲罐區(qū)安全參數(shù)監(jiān)測的總要求是：通過對工藝參數(shù)和火災(zāi)參

49、數(shù)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，對參數(shù)異常情況及時預(yù)測并判斷可能的后果，確保采取有效的聯(lián)動控制，啟動安全設(shè)施及滅火設(shè)施。對監(jiān)測環(huán)境中工藝參數(shù)的監(jiān)測要求，主要是有效測量各類參數(shù)，預(yù)測石油化工儲罐區(qū)的安全狀態(tài)、事故及火災(zāi)危險性，根據(jù)判斷結(jié)果采取相應(yīng)的安全措施。對火災(zāi)參數(shù)的監(jiān)測要求，是在火災(zāi)初期對煙氣濃度、溫度、光輻射強度等進行有效監(jiān)測，綜合分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時產(chǎn)生報警信號及聯(lián)動控制信號，有效啟動現(xiàn)場滅火設(shè)備。 8.5.2系統(tǒng)設(shè)計及系統(tǒng)構(gòu)成1石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原則石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測與滅火聯(lián)動控制系統(tǒng)的設(shè)計思路是：根據(jù)石化儲罐區(qū)消防安全監(jiān)測要求，采用系統(tǒng)集成設(shè)計方法設(shè)計構(gòu)造石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測與有效滅火聯(lián)

50、動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工藝及安全參數(shù)的實時監(jiān)測處理，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析石化儲罐區(qū)的安全狀態(tài)，及時預(yù)測判斷可能的災(zāi)害事故后果，并通過遠程聯(lián)動控制裝置有效啟動現(xiàn)場消防設(shè)備或滅火設(shè)施。 2石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式根據(jù)石化儲罐區(qū)的特點，考慮到環(huán)境工藝參數(shù)和火災(zāi)參數(shù)的監(jiān)測要求，石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測與滅火聯(lián)動控制系統(tǒng)應(yīng)采用如圖8-14所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，以兼顧工藝監(jiān)測參數(shù)直流420mA傳輸和火災(zāi)參數(shù)頻率量傳輸?shù)牟煌?，以及滅火設(shè)備聯(lián)動控制的信號輸出要求。 圖8-14 石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)組成依據(jù)上述思路，同時考慮該石化廠液化氣罐區(qū)2000m3球罐的實際狀況，在重點分析石化儲

51、罐區(qū)消防安全性、確定監(jiān)測參數(shù)和有效監(jiān)控方法的基礎(chǔ)上，針對生產(chǎn)安全和消防安全要求確定的2000m3球罐消防安全監(jiān)測系統(tǒng)組成，如圖8-15所示。 圖8-15 石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)組成圖 4.系統(tǒng)檢測儀表選型1）雷達液位變送器FT8210-1200-120脈沖導(dǎo)波雷達是純雷達體制的單維脈沖雷達。儀表發(fā)射一個較低能量的小脈沖，脈沖以光速沿導(dǎo)體傳輸，遇到較大阻抗變化時反射一定能量回來，通過超高速器件記錄發(fā)射與反射之時間差，即可得出二者之間的距離(物位)。測量不受被測介質(zhì)的介電常數(shù)、濃度(密度)、壓力和溫度影響的技術(shù)參數(shù)。四線制420mA輸出。測量范圍可達65m。IP67防護等級。ExdiaIIBT4防

52、爆設(shè)計。 2）隔膜密封式壓力變送器EJA118W-EMSG2AA-AA-03-97DA/NF1密封隔膜是用于防止管道中的介質(zhì)直接進入差壓變送器里的壓力傳感器組件中，它與變送器之間是靠注滿流體的毛細管連接起來的。EJA118W隔膜密封式差壓變送器用來測量液體、氣體和蒸汽的流量、液位、密度和壓力，然后輸出與測得的差壓相對應(yīng)的直流420mA信號。輸出信號:直流420mA,帶數(shù)字通信的2線制。負載電容:0.22pF以下。負載電感:3.3mH以下。安裝:變送器2inch管道安裝。隔膜密封件:法蘭安裝。 3）壓力變送器EJA530A-EBS4-N-07DN/FF1EJA510A絕對壓力變送器和EJA530

53、A壓力變送器用于測量氣體、液體和蒸汽的壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成直流420mA的電流信號輸出。EJA510A和EJA530A也可以通過BRAIN手操器、CENTUMCS/XL或HART275手操器相互通信，通過它們進行設(shè)定和監(jiān)控等。 4）射頻導(dǎo)納物位變送器FT8051-1200-185FT8051系列為通用型連續(xù)物位儀表，適用于大多數(shù)場合。儀表由一電路單元和桿式或纜式傳感元件組成。傳感器可選多種材質(zhì)，可整體或分體式安裝，用于連續(xù)測量。本安設(shè)計：兩線制本質(zhì)安全設(shè)計，單元和探頭都是本質(zhì)安全的。安全防護：內(nèi)置探頭輸入保護裝置，保護能力強，不易受到靜電、沖擊和電化學(xué)現(xiàn)象的影響或損壞。 5）射頻導(dǎo)納物位變送器

54、GDSL553-IADJCAMX應(yīng)用：各類工業(yè)領(lǐng)域的液位測量。測量范圍：液體0.515m。過程連接：法蘭或吊架。換能器外殼材料：PU/PC。過程溫度：-4070。過程壓力：-0.21Pa。信號輸出：兩線制/四線制420mA/HART。 安裝儀表時要注意：最高料位不得進入測量盲區(qū)；儀表距罐壁必須保持一定的距離；儀表的安裝盡可能使換能器的發(fā)射方向與液面垂直。安裝在防爆區(qū)域內(nèi)的儀表必須遵守國家防爆危險區(qū)的安裝規(guī)定。本安型的外殼采用鋁殼。本安型儀表可安裝在有防爆要求的場合，儀表必須接大地。 6）防爆一體化熱電阻變送器WZPJ-240-BWZPJ系列一體化溫度變送器是兩線制現(xiàn)場式儀表，采用先進的檢測轉(zhuǎn)換

55、電路及高精度元器件，可將被測介質(zhì)的溫度轉(zhuǎn)換成420mA信號輸出。產(chǎn)品由溫度傳感器（熱電阻或熱電偶）和溫度變送器兩部分組成，可一體安裝也可分離式安裝，兩者之間由補償導(dǎo)線（熱電偶）或普通導(dǎo)線（熱電阻）連接。溫度變送器可帶模擬式表頭，現(xiàn)場顯示直觀方便。技術(shù)性能和規(guī)格如下。測量范圍：鉑熱電阻-200500，最小量程50。熱電偶：-501800最小量程100。輸出信號：420mA（輸入、輸出不隔離）。熱電阻：輸出與溫度成線性。熱電偶：輸出與溫度成線性（WZPJX型）。輸出與熱電偶的毫伏數(shù)成線性（WZPJX型）?；菊`差：0.2%。 7)可燃氣體探測器ES2000T-C4檢測原理：催化燃燒式。檢測氣體：可

56、燃氣。指示范圍：0100LEL。輸出信號：420mA三線制。測量精度：5%FS。防爆方式：隔爆型。防爆標志：ExdCT6。供電電源：直流24V。電氣接口：G3/4管螺紋。 5石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)功能設(shè)計根據(jù)石油化工生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的要求，石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測與滅火聯(lián)動控制系統(tǒng)一般采用系統(tǒng)集成方式構(gòu)成，在系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)確定后需編制應(yīng)用軟件實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。為提高運行效率、方便調(diào)試及維護系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)塊、信息通信模塊、消防管理模塊等功能模塊的功能如下：(1)系統(tǒng)主控模塊。主要完成數(shù)據(jù)采集處理、報警判斷與聯(lián)動控制輸出、自動與手動控制方式切換、系統(tǒng)管理。(2)事故處置模塊。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)完成對監(jiān)測區(qū)域安全

57、狀態(tài)的事故狀態(tài)分析預(yù)測，對工藝安全進行操作控制和處置緊急情況，實施救災(zāi)方案。 (3)信息通信模塊。主要完成通信協(xié)議管理、數(shù)據(jù)通信控制、異地遠程聯(lián)網(wǎng)。(4)消防管理模塊。主要完成系統(tǒng)操作管理、設(shè)備工況管理、防火管理與數(shù)據(jù)存儲。通常，石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)采用Windows環(huán)境下的VisualC+和VisualFoxPro等編程語言，面向?qū)ο笤O(shè)計應(yīng)用界面和數(shù)據(jù)庫。全面支持可視化編程，通過引入全新的數(shù)據(jù)容器概念，為用戶提供集中數(shù)據(jù)管理功能，便于用戶組織、管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)表、查詢、窗體、報表、菜單等功能。 6消防設(shè)備聯(lián)動控制及要求石油化工儲罐區(qū)的消防設(shè)備主要包括火災(zāi)警報裝置、滅火設(shè)備及安

58、全操作設(shè)備?；馂?zāi)警報裝置是為了在安全參數(shù)出現(xiàn)異常或火災(zāi)發(fā)生時，根據(jù)火災(zāi)探測信號及時報警和采取相應(yīng)的安全措施，主要設(shè)備有警鈴、水力警鈴、事故廣播等。滅火設(shè)備是為了在火災(zāi)初期有效地控制火勢，及時撲滅初起火災(zāi)，主要設(shè)備有泡沫滅火系統(tǒng)、自動噴淋冷卻系統(tǒng)等，具有聯(lián)動要求的設(shè)備有消防水泵、泡沫泵、自動噴淋泵等。安全操作設(shè)備是為了在安全參數(shù)出現(xiàn)異常時，對輸油線路及各種控制閥門進行控制和操作，如壓力閥等。 石化儲罐區(qū)的各種消防設(shè)備對聯(lián)動控制的要求不同，有些設(shè)備在出現(xiàn)異常時直接啟動，如警鈴；有些設(shè)備在出現(xiàn)異常后需要延時啟動，如消防水泵需在火災(zāi)確認后啟動；有些設(shè)備需要在啟動后，對系統(tǒng)返回狀態(tài)信號，如泡沫泵等。石油

59、化工儲罐區(qū)具有遠程聯(lián)動要求的設(shè)備主要有消防水泵、泡沫泵、安全閥、聲光報警器、訊響器、消防電話及消防廣播等。在石化儲罐區(qū)，考慮到消防水泵槍備數(shù)量少，重要性強且分散布置，多采用專線方式直接控制，或?qū)＞€與總線復(fù)合控制方式，使用直流24V標準的驅(qū)動信號直接送入現(xiàn)場消防設(shè)備配電箱驅(qū)動，以確保這些設(shè)備動作的高度可靠性。 8.5.3系統(tǒng)主要功能(1)安全參數(shù)監(jiān)控與生產(chǎn)過程監(jiān)控相結(jié)合，安全參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)相對獨立。(2)安全參數(shù)監(jiān)測報警與事故處置預(yù)案相結(jié)合，實現(xiàn)動態(tài)安全監(jiān)測與管理。(3)實現(xiàn)監(jiān)控主機與各類探測器的直接通信及系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。(4)實現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用軟件結(jié)構(gòu)模塊化，達到功能層次清晰，便于操作。(5)

60、采用計算機多媒體技術(shù)，形象生動地實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)和事故預(yù)案顯示。 根據(jù)罐區(qū)監(jiān)測要求，圖8-15所示的系統(tǒng)還配備了生產(chǎn)安全和消防安全控制裝置，用以完成下列設(shè)備系統(tǒng)的控制功能。(1)由液位參數(shù)或人工操作實現(xiàn)球罐進出料閥自動手動控制，以及進出料泵自動手動控制；(2)由壓力參數(shù)或人工操作實現(xiàn)放空閥自動手動控制，以及水噴淋裝置自動手動控制；(3)由火災(zāi)監(jiān)測參數(shù)或人工操作實現(xiàn)消防水槍自動手動控制；(4)由火災(zāi)監(jiān)測參數(shù)或人工操作實現(xiàn)消防泡沫泵自動手動控制。 石化儲罐區(qū)2000m3球罐消防安全監(jiān)測系統(tǒng)是在消防安全性分析評估基礎(chǔ)上設(shè)計構(gòu)成的，設(shè)置了高液位、壓力、火災(zāi)監(jiān)測和滅火聯(lián)動方面的手動自動控制，以及生產(chǎn)安全和消