化工生產(chǎn)安全運行及控制模板課件

1、化工生產(chǎn)安全運行及控制

1、化工生產(chǎn)安全運行及控制1.1安全生產(chǎn)與運行操作1.1.1工業(yè)生產(chǎn)過程操作現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程存在的安全操作與控制問題：開車、停車工藝流程及設(shè)備間切換工藝運行中安全控制間歇生產(chǎn)過程操作生產(chǎn)負荷的改變異常狀態(tài)下的緊急處理1.1安全生產(chǎn)與運行操作1.1.1工業(yè)生產(chǎn)過程操作工業(yè)生產(chǎn)過程的安全要求對上述運行過程按一定的順序操作其他要求：監(jiān)視和管理整個生產(chǎn)過程對生產(chǎn)過程進行規(guī)劃、調(diào)度和決策生產(chǎn)過程的異常現(xiàn)象記錄，事故案例的積累以及安全操作與控制措施的總結(jié)工業(yè)生產(chǎn)過程的安全要求1.1.2影響工業(yè)生產(chǎn)的安全因素一個工廠、一個生產(chǎn)流程工一個生產(chǎn)裝置，均需按產(chǎn)品品質(zhì)和數(shù)量的要求、原材料供應(yīng)及公共設(shè)施情況，由工藝設(shè)備組建一定的工藝流程而后組織生產(chǎn)。工藝流程：主要是針對生產(chǎn)，為合理使用各種機械，提高機械使用率，提高總體生產(chǎn)力的一個工藝技術(shù)安排。生產(chǎn)過程中各種擾動、設(shè)備特性的改變、操作的穩(wěn)定均對安全生產(chǎn)產(chǎn)生影響。1.1.2影響工業(yè)生產(chǎn)的安全因素一個工廠、一個生產(chǎn)流程工一個影響工業(yè)生產(chǎn)的安全因素：原材料的組成變化產(chǎn)品性能與規(guī)格的變化生產(chǎn)過程中設(shè)備的安全可靠性裝置與裝置、工廠與工廠之間的關(guān)聯(lián)性生產(chǎn)設(shè)備特性的漂移控制系統(tǒng)失靈影響工業(yè)生產(chǎn)的安全因素：現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程，能量平衡接近于臨界狀態(tài)，一個局部的擾動，就會在整個生產(chǎn)過程傳播開來，給安全生產(chǎn)帶來威脅。蝴蝶效應(yīng)：一只蝴蝶在巴西扇動翅膀，可能在美國得克薩斯州引起一場龍卷風(fēng)。在初始條件下的十分微小的變化，經(jīng)過不斷放大，對事物未來會造成極其巨大的影響與后果?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程，能量平衡接近于臨界狀態(tài)，一個局部的擾動，就1.1.3影響工業(yè)生產(chǎn)過程控制的因素從負反饋角度分析：測量的影響一些生產(chǎn)過程的變量很難測定技術(shù)的發(fā)展，使過去某些不可測變量變?yōu)榭蓽y變量間接測量：利用可測變量與相關(guān)模型，計算不可測量的變量測不準(zhǔn)原理：任何物體的一些成對的性質(zhì)，比如位置和動量，不可能對兩者同時精密測定。1.1.3影響工業(yè)生產(chǎn)過程控制的因素從負反饋角度分析：測量的1.2工業(yè)過程自動化技術(shù)及安全控制1.2.1自動化儀表技術(shù)的發(fā)展需要測定的參數(shù)：溫度、壓力、流量、液面……測量原理基本不變，測量手段變化迅速氣動→電動就地控制→中央控制室儀表屏操作→計算機操作站模擬信號→數(shù)字信號……1.2工業(yè)過程自動化技術(shù)及安全控制1.2.1自動化儀表技術(shù)的20世紀(jì)50年代：電子管時代多用氣動控制，采用氣動信號作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號電子管式的自動平衡記錄儀就地式控制20世紀(jì)50年代：20世紀(jì)60年代：晶體管取代電子管開始用電動儀表計算機在生產(chǎn)過程中應(yīng)用，實現(xiàn)直接數(shù)字控制（DDC-DirectlyDigitalComtrol)20世紀(jì)60年代：122工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制20世紀(jì)70年代：電動Ⅱ型儀表，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號：4~20mA集散型控制系統(tǒng)（DCS-DistributedControlSystem)取代DDC控制系統(tǒng)可編程控制器廣泛應(yīng)用122工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制20世紀(jì)70年代：20世紀(jì)80年代至今：計算機廣泛應(yīng)用DCS大量在工業(yè)控制中應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)過程自動化、工廠自動化計算機集成制造技術(shù)（(CIMS-ContemporaryIntegratedManufacturingSystems))現(xiàn)場總線控制技術(shù)發(fā)展20世紀(jì)80年代至今：化工生產(chǎn)安全運行及控制模板ppt課件現(xiàn)場總線控制系統(tǒng):（FCS:FieldbusControlSystem)繼集散控制系統(tǒng)（DCS)后的新一代控制系統(tǒng)，它是電子、儀器儀表、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展成果?，F(xiàn)場總線使得現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構(gòu)、控制室設(shè)備之間構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)互連系統(tǒng)，實現(xiàn)全數(shù)字化、雙向、多參數(shù)的數(shù)字通信，為控制系統(tǒng)的全分布和全數(shù)字化運行奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng):（FCS:FieldbusContro化工生產(chǎn)安全運行及控制模板ppt課件在汽車行業(yè)，現(xiàn)場總線控制技術(shù)應(yīng)用的非常普遍，近兩年國內(nèi)新的汽車生產(chǎn)線和舊的生產(chǎn)線的改造，大部分都采用了現(xiàn)場總線的控制技術(shù)。國外設(shè)計的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)已應(yīng)用很廣泛，從單機設(shè)備到整個生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)，全部采用現(xiàn)場總線的控制方法。而國內(nèi)的應(yīng)用仍大多集中中生產(chǎn)線的輸送系統(tǒng)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和觀念的更新必然會逐步擴展其應(yīng)用領(lǐng)域。在汽車行業(yè)，現(xiàn)場總線控制技術(shù)應(yīng)用的非常普遍，近兩年國內(nèi)新的汽電動閥是由電機的正反轉(zhuǎn)帶動閥門開或關(guān)的氣動閥是用壓縮空氣開關(guān)的.氣動門又分氣開和氣關(guān)門:氣開門就是有壓縮空氣并且氣源充足時門打開,無起源時門靠彈簧關(guān)閉;氣關(guān)門是有壓縮空氣門被關(guān)閉,氣源消失門打開.特點:氣動門的優(yōu)點就是開關(guān)迅速.原理:氣動頭里邊活塞上下兩個腔室,一個腔室是進氣的,另一個腔室里邊是彈簧,如果上腔室是彈簧,那么下腔室就是進氣的這種就是失氣關(guān)閉型,

燃油快關(guān)門如果下腔室是彈簧,那么上腔室就是進氣的這種就是失氣開啟型電動閥是由電機的正反轉(zhuǎn)帶動閥門開或關(guān)的氣動蝶閥氣動法蘭蝶閥氣動對夾式蝶閥電動法蘭蝶閥氣動蝶閥氣動法蘭蝶閥氣動對夾式蝶閥電動法蘭蝶閥1.2.2工業(yè)生產(chǎn)自動控制為了使一個工業(yè)生產(chǎn)過程或一個企業(yè)良好、高效地運行，都離不開對整個生產(chǎn)過程物料、能源、人力等的管理、組織和運作。要達到此目的，必須對工業(yè)生產(chǎn)過程的信息、數(shù)據(jù)進行及時的檢測和控制。生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)調(diào)度、安全穩(wěn)定地生產(chǎn)與操作等，都離不開自動化技術(shù)。1.2.2工業(yè)生產(chǎn)自動控制為了使一個工業(yè)生產(chǎn)過程或一個企業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程管理與控制的遞階結(jié)構(gòu)由有關(guān)的生產(chǎn)過程工藝設(shè)備如容器、泵、機器、管道等組成由生產(chǎn)過程工藝參數(shù)的測量變送儀表、儀器、自動執(zhí)行機構(gòu)組成。由計算機(或DCS)和有關(guān)軟件及控制算法等組成用于自動監(jiān)視和代替人工自動控制工業(yè)生產(chǎn)過程乙最基本的自動化設(shè)備實現(xiàn)常規(guī)控制層無法做到的多變量控制由計算機(或DCS)和有關(guān)軟件及控制算法等組成為先進控制層提供優(yōu)化給定值、優(yōu)化控制軌跡或生產(chǎn)方案優(yōu)化層提供各種優(yōu)化目標(biāo)或約束條件企業(yè)生產(chǎn)過程管理與控制的遞階結(jié)構(gòu)由有關(guān)的生產(chǎn)過程工藝設(shè)常規(guī)控制：所謂常規(guī)控制是指采用經(jīng)典的PID(比例十積分十微分)控制算法或其他簡單的控制算法，使工業(yè)生產(chǎn)過程的被控變量，在遭受到外來擾動情況下，穩(wěn)定地維持在預(yù)先的給定值上。常規(guī)控制：所謂常規(guī)控制是指采用經(jīng)典的PID(比例十這種控制系統(tǒng)最典型的是單回路(單個參數(shù)的控制)負反饋控制系統(tǒng)(或叫反饋控制回路)這種控制系統(tǒng)最典型的是單回路(單個參數(shù)的控制)負反饋控制系如果外來的擾動是可以測量的，則可組成單回路的反饋加前饋控制系統(tǒng)如果外來的擾動是可以測量的，則可組成單回路的反饋加前先進控制是對那些不同于常規(guī)單回路PID控制，并具有比常規(guī)PID控制更好控制效果的控制策略的統(tǒng)稱，而非專指某種計算機控制算法。先進控制是對那些不同于常規(guī)單回路PID控制，并具有比常規(guī)先進控制與常規(guī)控制關(guān)系先進控制與常規(guī)控制關(guān)系先進控制投資效益先進控制投資效益1.3生產(chǎn)過程安全控制系統(tǒng)組成簡單控制系統(tǒng)是最基本、最常見、應(yīng)用最廣泛的控制系統(tǒng)，約占控制回路的80%以上。簡單控制系統(tǒng)的特點是結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，適應(yīng)性強。在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，發(fā)展起各種復(fù)雜控制系統(tǒng)。在工業(yè)過程計算機集成控制系統(tǒng)中，也往往把它作為最低層的控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)是在人工控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的1.3生產(chǎn)過程安全控制系統(tǒng)組成簡單控制系統(tǒng)是最基本、最常見、液位控制系統(tǒng)液位h是需要控制的工藝變量，稱為被控變量。

Qo為操縱變量進水量Qi是造成被控變量產(chǎn)生不期望波動的原因，稱為擾動液位人工控制示意圖液位控制系統(tǒng)液位人工控制示意圖①用眼睛觀察液位計實際液位的指示值，并通過神經(jīng)系統(tǒng)告訴大腦;②通過大腦對眼睛觀測到的實際液位值與事先在大腦中儲存好的希望值即給定值進行比較，根據(jù)偏差的大小和方向，經(jīng)過分析、思考，然后根據(jù)操作經(jīng)驗發(fā)出命令;③根據(jù)大腦發(fā)出的控制命令，通過手去改變出水閥門開度，以改變Q。來控制液位;④反復(fù)執(zhí)行上述操作，直到將液位控制到所希望的數(shù)值上。①用眼睛觀察液位計實際液位的指示值，并通過神經(jīng)系統(tǒng)告訴大腦;工藝控制流程圖，它是用自控設(shè)計的文字符號和圖形符號在工藝流程圖上描述生產(chǎn)過程自動控制的原理圖。圖中，小圓圈表示某些自動化儀表，圓內(nèi)由兩位以上字母，第一位字母表示被測量變量，后繼字母表示儀表的功能。工藝控制流程圖，它是用自控設(shè)計的文字符號和圖形符號在工藝流程采用液位測量變送器LT檢測液位值并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號，如4~20mA。這一測量信號送往液位控制器LC，控制器的設(shè)定值由人工給定?？刂破鞲鶕?jù)偏差的正負、大小及變化情況，發(fā)出控制信號?？刂破鞯妮敵鏊屯鶊?zhí)行器，此處為控制閥，控制閥根據(jù)控制信號變化增大或減小閥門的開度，調(diào)節(jié)出水流量，使測量值接近或等于給定值。采用液位測量變送器LT檢測液位值并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號，如4~21.3.1溫度控制系統(tǒng)蒸汽加熱器的溫度自動控制系統(tǒng):由蒸汽加熱器、溫度變送器TT,溫度控制器TC和蒸汽流量控制閥組成?？刂频哪繕?biāo)是保持流體出口溫度恒定。1.3.1溫度控制系統(tǒng)1.3.2流量控制系統(tǒng)由管路系統(tǒng)、孔板和差壓變送器、流量控制器FC和流量控制閥組成。控制的目標(biāo)是保持流量恒定。1.3.2流量控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)組成①被控對象也稱對象，是指被控制的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。被控對象需要控制的變量稱為被控變量。②測量變送器測量被控變量，并按一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號的輸出，作為測量值。標(biāo)準(zhǔn)信號的含義是其上下限符合規(guī)定系列:0~l0mA,4~20mA,0.02~0.1MPa等。簡單控制系統(tǒng)組成①被控對象也稱對象，是指被控制的生產(chǎn)設(shè)備③執(zhí)行器常用的是控制閥。接受控制器來的信號直接改變操縱變量,通過操作這個變量可克服擾動對被控變量的影響，通常是由執(zhí)行器控制的某工藝流量。④控制器也稱調(diào)節(jié)器。它將被控變量的設(shè)定值與測量值進行比較得出偏差信號，并按一定規(guī)律給出控制信號。③執(zhí)行器常用的是控制閥。接受控制器來的信號直接改變操縱變1.4生產(chǎn)過程分析1.4.1間歇生產(chǎn)分析間歇生產(chǎn)過程：將有限量的物質(zhì)，按規(guī)定的加工順序，在一個或多個加工設(shè)備中加工，以獲得有限量的產(chǎn)品的加工過程。如需更多的產(chǎn)品則必須重復(fù)整個過程。間歇過程由多個分批操作的間歇設(shè)備單元和半操作設(shè)備單元組成。1.4生產(chǎn)過程分析1.4.1間歇生產(chǎn)分析間歇生產(chǎn)過程的特點：周期性批量生產(chǎn)物料狀態(tài)和操作參數(shù)是動態(tài)的柔性生產(chǎn)能力較強工藝控制要求高與連續(xù)過程相比具有生產(chǎn)能力低，能耗大的特點間歇生產(chǎn)的投料、出料、混配、分離等作業(yè)單元往往是暴露性的，給安全運行和作業(yè)條件帶來許多不利因素間歇生產(chǎn)過程的特點：1.4.2間歇生產(chǎn)過程安全控制分析間歇生產(chǎn)過程控制：參數(shù)控制：涉及模擬信號的傳輸、變換和處理，其控制思想和目的與連續(xù)過程控制相似順序控制：涉及數(shù)字開關(guān)信號的通訊和處理，其控制目的主要是控制生產(chǎn)過程按配方規(guī)定的和狀態(tài)有序地完成生產(chǎn)過程1.4.2間歇生產(chǎn)過程安全控制分析（1）順序生產(chǎn)過程流程圖過程時間圖順序功能圖（2）控制系統(tǒng)構(gòu)成參數(shù)控制順序控制協(xié)調(diào)、管理等控制（1）順序生產(chǎn)過程化工過程用化工方法對原料進行加工處理成為產(chǎn)品的過程稱為化工過程?；み^程分為兩類：一類是以化學(xué)反應(yīng)為核心的化學(xué)反應(yīng)過程，通常在化學(xué)反應(yīng)器中進行；一類是不進行化學(xué)反應(yīng)的過程，不改變物料的化學(xué)性質(zhì)，只改變其物理性質(zhì)，這一類物理過程稱為化工單元操作。化工過程用化工方法對原料進行加工處理成為產(chǎn)品的過程稱為化工過過程步驟操作方式典型設(shè)備化鹽水鹽攪拌、溶解、傳熱化鹽桶加熱器電解精鹽水電解反應(yīng)2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH電解槽氯處理NaOH溶液蒸發(fā)氫處理陽極室陰極室Cl2H2燒堿液冷卻過程氣液分離傳熱過程換熱器離心機蒸發(fā)器澄清渾鹽水懸浮液沉降分離澄清桶過濾機雜質(zhì)過程步驟操作方式典型設(shè)備化鹽水鹽攪拌、溶解、傳熱化鹽桶電解精雖然電解反應(yīng)為核心過程，但大量的物理操作占有很大比重。另外象傳熱過程，不僅在制堿中，在制糖、制藥、化肥中都需要，在傳熱過程物料的化學(xué)性質(zhì)不變，遵循熱量傳遞規(guī)律，通過熱量交換的方式實現(xiàn)，所用設(shè)備均為換熱器，作用都是提高或降低物料溫度，為一普遍采用的操作方式。雖然電解反應(yīng)為核心過程，但大量的物理操作占有很大比重。