上虞市东海化工有限公司自动化安全控制系统安全技术报告书.doc

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上虞市东海化工自动化安全控制系统技术报告书

上虞市东海化工有限公司

自动化安全控制系统安全技术报告书

2009年6月6日

目录

1、 生产工艺及自动化安全控制系统 4

l设计和安装期限 4

l企业的生产工艺情况介绍 4

l公司产品的概况 6

l公司生产装置概况 7

l公司主要危险物质、危险源概况 7

l 自动化安全控制系统方案 7

1.各工艺段控制系统方案 7

2.自动化安全控制系统控制点采用的逻辑控制单元及检测变送单元 9

l 装置控制系统的实施部分的设计、安装单位 10

l 企业关于对除已明确的危险源外，再无重大危险源的说明 10

2、 各装置的安全评价报告 11

3、 易燃易爆有毒有害气体的情况及检测装置说明 12

4、 改造后的流程图 13

5、 安全质量保证范围 14

6、 系统日常维护要求 15

7、 自动化安全控制系统清单 20

8、 自动化安全控制系统SUNYPCC800简介 23

8.1. SunyPCC800系统概要 23

8.2. SunyPCC800的技术特点 23

8.2.1. 可靠性高：

不断提高产品可靠性 24

8.2.2. 系统开放：

遵循标准，以不变应万变 24

8.2.3. 功能强大：

公欲善其事必先利其器 25

8.2.4. 维护简便：

满足用户是持续改进的目标 25

8.3. SunyPCC800的网络结构 25

8.3.1. 概述 25

8.3.2. 管理网络MNet 26

8.3.3. 系统网络SNet 27

8.3.4. 控制网络CNet 30

8.3.5. 灵巧总线SmartBus 31

8.4. 操作员站/工程师站 31

8.4.1. 操作站主机 32

8.4.2. 操作员专用键盘（选配件） 32

8.4.3. SNet通讯卡ST9642 33

8.4.4. 操作台 33

8.4.5. 落地式操作台 34

8.4.6. 平面式操作台ST9603 34

8.4.7. 操作站软件 35

8.5. 控制站 35

8.5.1. 控制模板ST9161 36

8.5.2. 32路SOE事件顺序记录模板ST9233 39

8.5.3. 32路集成型DIO智能调理模板ST9262 40

8.5.4. 16/32路万用智能调理模板ST9271 42

8.5.5. I/O智能调理模块 44

8.5.6. 电源组件 48

8.5.7. 控制站机笼 51

8.5.8. 控制站机柜 52

8.6. SunyTech工业控制应用软件平台 55

8.6.1. SunyTech工业控制应用软件的组成 56

8.6.2. SunyTech工业控制应用软件的产品特点 57

8.6.3. 方便易用的组态软件 57

8.7. 主要技术性能指标及环境要求 65

8.8. 系统要求 66

8.8.1. 抗干扰 66

8.8.2. 控制室 66

8.8.3. DCS接地要求 66

9、 技术规格 67

9.1. 系统构成 67

9.2. 系统供电 67

9.3. 系统功能 67

9.3.1. 控制功能 67

9.3.2. 输入值处理功能 68

9.3.3. 输出值处理功能 68

9.3.4. 操作和编程功能 68

9.3.5. 操作安全功能 68

9.3.6. 显示功能 68

9.3.7. 报警功能 69

9.3.8. 报表打印功能 69

9.3.9. 系统生成及数据通信 70

9.4. 可靠性和冗余措施 70

9.4.1. 冗余措施 70

9.4.2. 系统可靠性估算 70

9.4.3. 系统扩充 70

9.4.4. 修理 70

9.5. 环境要求 70

10、 系统关键技术指标的实现 72

11、 项目管理和技术支持 74

11.1. 组织机构 74

11.2. 工程范围 74

11.2.1. 供方职责 74

11.2.2. 需方职责 74

11.3. 工程设计 75

11.4. 开工会（DLP） 75

11.4.1. 第一次开工会 75

11.4.2. 第二次开工会 75

11.5. 工厂验收（FAT） 75

11.5.1. 验收要求 75

11.5.2. 试验要求 76

11.6. 培训 76

11.7. 现场验收（SAT） 76

11.7.1. 初步检查 76

11.7.2. 试运行 77

11.7.3. 工程交接 77

11.8. 质量保证 78

11.9. 项目管理流程图 78

第3页

1、生产工艺及自动化安全控制系统

l设计和安装期限

上虞市东海化工有限公司自动化控制系统于2009年3月3日完成设计，4月7日经杭州湾工业园区管委会和专家评审，提出修改、补充意见后，经设计单位重新设计。

于5月5日开始安装，要求在5月底前完成安装并调试。

l企业的生产工艺情况介绍

磨粉

打浆

酸煮

蒸馏

干燥

中和、过滤

磨粉

包装

酞菁兰BGS

生产工艺流程图

生产工艺流程说明：

磨粉：

在10000L球磨机中加入1200公斤铜酞菁和400公斤硫酸钠，控制反应温度在100℃，球磨25小时后放料。

酸煮：

在酸煮锅内放入水1600公斤，再加入球磨料1600公斤，加入硫酸40公斤，升温至60-65℃，反应4小时，加入EDTA2公斤，30％液碱120公斤，加入松香液，继续反应1小时。

蒸馏：

用泵将酸煮液泵入蒸馏锅中，加入四氢呋喃溶液和乙二醇丁醚溶液，在氮气保护下60-70℃回流4小时。

回收四氢呋喃

中和、过滤、：

将蒸馏液泵入中和桶中，加入醋酸进行中和，中和毕后进行过滤漂洗。

烘干、粉碎、包装：

将滤饼进行闪蒸干燥，干燥后经粉碎后包装入库。

氯代反应

稀释

过滤

打浆

碱煮

打浆

磨食盐、捏合

稀释释

吸附、乳化

蒸馏

还原原

过滤滤

干燥燥

磨粉碎

包装装

酞菁绿G

生产工艺流程图

工艺流程说明：

1、氯代反应：

a.二氯化二硫制备：

在氯化硫反应罐中加入硫磺公斤，通氯气反应，将二氯化二硫压入储罐中备用。

反应尾气进入尾气缓冲罐，然后用氢氧化钠进行吸收。

b.在氯化釜中放入1100升氯磺酸，开冷却水，搅拌，用真空抽入93％铜酞菁415公斤，然后加入催化剂，最后用二氧化碳压入90升二氯化二硫，搅拌3小时，半开冷凝水，在二氧化碳保护下开始通氯气980公斤。

反应完毕后，通二氧化碳，尾气进泄压釜，经缓冲后进行三级降膜吸收后20米高烟囱排放。

2、稀释、过滤、打浆：

在稀释桶内放入20000公斤水，将氯代釜中的料压入桶中，搅拌1小时后，将料压入板框压滤机中，先用水漂洗至pH4，继续漂洗至pH7.然后放入打浆罐中进行打浆。

3.1打浆液可分为两种工艺进行加工：

a.将打浆液泵入碱煮锅中进行碱煮，碱煮液经过滤后，将滤饼放入粗品槽中加入乙二醇食盐混合液进行打浆，然后将打浆液泵入还原罐中。

b.将打浆液泵入吸附罐中，加工入30％盐酸150公斤、升温至65-70℃，保温30分钟，继续搅拌30分钟，加800公斤邻二氯苯，开始吸附至很少有浮动的膜子。

调整体积至7-8立方，开启搅拌，加工30％液碱200公斤，调pH至13-14。

并升温至80-85℃，用15分钟加工入松香液（在松香桶中加水300公斤，30％氢氧化钠35公斤）、搅拌并升温至沸，加松香70公斤，再加热至沸，当溶液透明后80-85℃保温，搅拌1-2小时后至无沉淀。

乳后将物料放入蒸馏釜中，用蒸汽进行蒸馏，回收邻二氯苯。

4、还原：

将3.1中a或b中的物料放入还原罐中，调整体积至13-14立方，在温度85℃左右时，用30分钟时间加入氯化铵溶液，调节pH至8-9，保温搅拌1小时后，加入氯化钙水溶液，保温搅拌2小时，后压滤。

漂洗6-8小时。

5、干燥、粉碎、包装：

将滤饼在75-80℃用蒸汽进行干燥，经粉碎后包装入库。

l公司产品的概况

本公司是专业生产有机颜料的化工企业。

创建与1992年，2006年开始实施年产4500吨易地搬迁项目。

公司的主要产品为耐晒红、永固黄、酞菁蓝、酞菁绿四大系列60多个品种的有机颜料，广泛用于油墨、油漆、橡胶、塑料、化纤、皮革及印花色浆等行业。

产品远销中东、日本、欧美、东南亚等30多个国家及地区。

在生产过程中主要涉及危化品的使用，最终产品是非危化品没有毒性的。

同时在生产过程中有溶剂回收包括四氢呋喃、DMF、邻二氯苯；中间产品：

二氯化硫；副产品：

盐酸。

l公司生产装置概况

偶氮车间生产装置主要有：

溶解罐、打浆罐、沉淀罐、偶合反应罐、松香溶解罐、盐酸稀释罐、亚硝酸钠计量槽、压滤机、烘干箱、除尘器、粉碎机等。

酞菁车间生产装置主要有：

酸胀罐、酸煮罐、溶解罐、计量罐、压滤机、除尘器、闪蒸干燥装置、搪玻璃反应釜、稀释罐、吸收罐、配碱罐、氯气缓冲罐、氯气汽化器、真空吸收罐、喷射泵、循环泵、离心泵、粉碎机、拼混罐、输送机等。

l公司主要危险物质、危险源概况

主要危险物质包括：

盐酸、液碱、硫酸、氨水、溴、苯胺、硫磺、亚硝酸钠、四氢呋喃、氯化钡、三氯化铁、邻二氯苯、氯化亚砜、DMF、氯磺酸。

危险源主要有：

液氯。

l自动化安全控制系统方案

1.各工艺段控制系统方案

1.1氯化工段

在绿颜料的生产过程中有氯化工段，主要的生产工序为液氯气化和氯代反应。

1）液氯气化生产

液氯钢瓶的气化完全是依靠喷热水才能正常蒸发，如果不喷热水，马上就会在钢瓶上结霜并且不能产生正常压力，正常生产钢瓶上喷的热水温度为40~45℃，当钢瓶剩余少量残液时可以加热到50~55℃，气化时的压力一般控制在0.37~0.40MPa，最大压力是0.42MPa。

2）液氯气化的危险因素

液氯气化主要有两个危险因素，第一个为系统管道、阀门、法兰、设备等产生泄漏；第二个是当喷在钢瓶上的热水温度高时产生超压现象。

3）液氯气化工段采用的自动化安全控制系统

在该工段设有热水槽和热水加热系统，在氯气气化缓冲罐设压力检测报警系统和在热水槽设热水温度检测报警系统。

当热水槽温度超过设定值时自动切断蒸汽供给；当温度低时自动打开蒸汽自动阀；当氯气缓冲罐的压力超过设定值时，自动停热水泵切断热水供给和连锁切断热水槽的蒸汽供给。

1.2氯代反应

1）氯代反应生产工艺

在氯代反应釜中加入各种固、液体原料，搅拌3小时后，通入氯气保温2小时，再计量通入氯气至通氯结束再保温2小时反应结束，过程的压力为0.33~0.36MPa，正常操作温度为97~99℃。

2）氯代反应工序的危险因素

在氯代反应工序主要有两个危险因素：

第一为生产过程中的管道、阀门、法兰、设备的氯气泄漏；第二为氯代反应的超温、超压。

3）氯代反应工序采用的自动化安全控制系统

在氯代反应工序采用有毒气体泄漏报警装置，当氯气泄漏时自动报警。

在氯代反应工序的氯代反应釜上设温度检测控制报警系统和压力检测控制报警系统。

当温度或压力超过设定值时，切断蒸汽自动阀。

如压力连续升高达到高限时，自动打开泄压阀至尾气处理系统。

当发生超温超压时，尾气处理系统自动启动。

1.3四氢呋喃蒸馏工段

1）四氢呋喃蒸馏工段的生产工艺

在蓝颜料的生产中采用四氢呋喃蒸馏处理，蒸馏的温度为65~102℃，压力为常压。

2）四氢呋喃蒸馏工段的危险因素

四氢呋喃为易燃易爆的甲类物质，当泄漏时和空气形成爆炸混合物。

另外四氢呋喃蒸馏为蒸汽加热会产生超温现象。

3）四氢呋喃蒸馏工段采用的自动化安全控制系统

在该工段设可燃气体泄漏报警装置，当发生泄漏时，可燃气体报警器报警。

在该工段设温度检测控制报警系统。

当温度超过设定值时，报警并切断蒸汽自动阀。

1.4氯化硫工段

1）氯化硫工段的生产工艺

在氯化硫生产中采用蒸汽加热，加热的温度低于145℃，压力为常压。

2）氯化硫工段的危险因素

氯化硫加热不允许温度过高。

3）氯化硫工段采用的自动化安全控制系统

在该工段设温度检测控制报警系统。

当温度超过设定值时，报警并切断蒸汽自动阀。

2.自动化安全控制系统控制点采用的逻辑控制单元及检测变送单元

2.1液氯气化和氯代反应

1）在氯化工段的一层设3点氯气检测探头，在二层设2点氯气检测探头，设一套报警控制器。

2）在4台氯代反应釜上分别各设一套温度检测报警控制系统和压力检测报警控制系统。

由现场检测仪表和温度压力远传仪表组成，将检测信号传送至设在控制室的DCS并由DCS发出控制信号，控制蒸汽自动阀、氯气钢瓶出口自动阀、氯代反应自动泄压阀和自动启动尾气处理系统。

2.2四氢呋喃蒸馏工段

1）在四氢呋喃蒸馏工段设2点可燃气体报警探头，一层、二层各一个，设一套可燃气体报警器。

2）在四氢呋喃蒸馏工段设现场温度检测仪表和远传温度检测仪表并设一套温度检测报警控制系统，当温度超限时报警并切断蒸汽自动阀。

2.3氯化硫工段

1）在氯化硫工段设现场温度检测仪表和远传温度检测仪表并设一套温度检测报警控制系统，当温度超限时报警并切断蒸汽自动阀。

l装置控制系统的实施部分的设计、安装单位

设计单位：

天津市振津工程设计咨询有限公司

安装单位：

浙江正泰中自控制工程有限公司

l企业关于对除已明确的危险源外，再无重大危险源的说明

上虞市东海化工有限公司已明确的危险源是氯气，目前已做好氯气泄漏报警系统，提供系统报警。

并无其他重大危害源。

2、各装置的安全评价报告

装置的各组成部分安全评价说明如下：

液氯气化工段：

设置压力变送器，压力过高联锁的阀门紧急关闭，该装置的安全等级符合要求。

氯代反应釜：

该装置工作压力为常压，釜内温度97-99℃左右（设置温度仪表热电阻），通过夹套蒸汽进行加热，目前实现对蒸汽开关的控制保证温度工作在安全情况下，如出现意外温度过高，则紧急切断，该装置的安全等级符合要求。

四氢呋喃蒸馏釜：

该装置工作温度不高于102℃（设置温度仪表热电阻），目前通过蒸汽开关控制釜内温度，满足安全要求，出现温度过高情况，紧急关闭阀门，装置安全性符合要求。

氯气管道：

氯气管道周围设置氯气及可燃气体检测装置，出现泄露情况控制系统报警。

装置安全性符合要求。

氯化硫釜：

该装置工作温度不高于145℃（设置温度仪表热电阻），目前通过蒸汽开关控制釜内温度，满足安全要求，出现温度过高情况，紧急关闭阀门，装置安全性符合要求。

3、易燃易爆有毒有害气体的情况及检测装置说明

所有可能出现氯气及可燃气体泄漏场合，设置氯气检测装置和可燃气体检测装置，出现泄露情况控制系统报警。

4、改造后的流程图

（见附件一）

5、安全质量保证范围

自动化安全控制系统安装完毕后，系统能满足目前工艺生产的安全保证需要，对于超温超压，可燃气体泄露等情况均能及时响应，并做好安全联锁保护，完全达到安全保证的要求。

1、自动化安全控制系统在温度异常安全联锁保护范围，出现温度过高，或者升温过程异常情况，DCS控制系统判断后，将对加热蒸气门关闭，保证生产的安全。

2、自动化安全控制系统在压力异常安全联锁保护范围，出现压力过高情况，同时关闭加热蒸气并打开冷却水，适当时候启动安全阀，保证不造成压力至安全限值。

3、自动化安全控制系统在可燃气体泄露的安全联锁保护范围，生产现场如果出现可燃气体浓度过高情况，则系统开始报警，同时打开通风口排出气体。

6、系统日常维护要求

目前公司已经配备专职员工来维护自动化安全控制系统，并对控制系统现场部分每月做一次检查，发现问题及时调整，保证现场一次仪表及整个控制系统的正常运行。

DCS系统日常维护要求

一、日常维护工作

    1、过程通道故障过程通道故障出现最的多的是I／O卡故障：

I／O卡故障一般的判断与处理，通过系统诊断，更换通道或通过更换备用件处理，至于其内部元件老化或是其他原因造成的损坏，一般热控制人员不好判断。

I／O卡的检修一般是由厂家处理，目前的热控检修人员的手段还不能达到像检修常规仪表那样检修。

而且生产厂家的I／O卡件已制造成一体化的趋势，这样只能购买备件。

好在这类故障只是在调试阶段出现较多，正常运行中出现几率很低。

一次元件或控制设备出现故障有时不能直接被操作员发现，只有异常或报警后才通知热控人员处理。

这样对检修人员和运行人员的素质要求就要提高，运行人员要详细介绍故障前后的状态便于热控检修人员能够快速、准确地处理缺陷，减少故障的扩大化，另外许多DCS厂家在产品宣传上都支持卡件热拨，做为控制人员，在运行中更换卡件时一定要做好安全防护措施否则会引起系统变化或负荷变化，尤其数字量卡件。

    2、对于操作员站死机无论国产与进口设备都有相关的报道，那么究其原因比较多，硬盘或卡件故障，冷却风扇负荷过重等等，有时会发生人为操作现象，一般在修改控制逻辑下装软件重启设备或强制设备保护信号时，最易发生操作事件，轻则设备异常，重则易造成设备停运后果非常严重；对死机后重启，不同厂家的启动时问不同，少则几十秒，多则几分钟，人为该操作发生的故障在热工专业中的不安全事件中占有很大比例，在操作中尤为引起高度重视，减少人为故障。

    3、球标操作不正常，一般是由于机械装置长期工作、老化、污染、点通断不可靠、电缆插件不牢等这样的就需要换检查即可。

    4、控制操作失灵：

是由于球标的操作信号没有正常改变过程通道的状态，造成操作失效，这是2个方面造成的，一个方面是软件缺陷，另一方面是硬件本身故障的状态针对这样的缺陷通常做法检查过程通道功能正常后，再检查操作远必要时进行重起初始操作。

    5、对于薄膜键盘主要是键盘接触不良信号电缆松动或主机误动键盘或启动不完整都可以导致其功能不正常应用针对不同情况处理。

    6、打印机不工作一般是由于配置的原因，这样的故障应检查打印机的设置及其硬件是否正常进行处理。

报表软件功能不强主要表现在由于打印机打印报表和SOE等造成死机，或者打印机的SOE记录时问与实际情况不符；SOE打印浏览后不能返回历史曲线；SOE时间顺序不一致有时偏差很大，这会延误事故分析的进展时，有时还会误导分析方向，SOE问题既与系统设计不合理，SOE点没完全集中在一个DPU上的有关，也与系统硬件及软件设计考虑不周有关。

这种故障的出现，通过分析认为这主要是对电厂的总体方面考虑的不太完美，在小的方面还不够仔细会出现这样那样的故障，针对这种情况要认真对待，不放过蛛丝马迹，与厂家认真研究提出问题进一步完善，让该系统更好地为生产服务。

    7、电源故障：

电源故障问题较多，保险配置不合理，备用电源不能自投，电源波动引起保护误动及接插头接触不良易造成无电源。

针对电源故障处理相对比较容易。

首先，认真核对保险的配置及容量，真正起到保险的作用；其次，UPS的配备很重要，它可以在电源波动时也能保证系统正常供电，而且要考虑冗余和备用问题。

    8、干扰造成的故障：

对于干扰主要是接地问题，备用电源的切换和大功率的无线通信设备如手机、对讲机等。

另外还有DCS系统的干扰信号可能由本身造成的。

那么对于DCS系统的接地问题越来越引起人们的重视，尤其在电力行业，大功率电器设备的启动和停止都会干扰DCS的控制信号，造成不必要的故障。

为了防止干扰信号串入系统，严格执行屏蔽和接地要求和方式，信号线远离干扰源，同时采取防电源波动措施。

主／从过程处理机之间在机组运行时，除非万不得以，尽量不要人为切换，已防产生干扰，如必须切换，应采取措施，先将控制切手动，以免对机组运行工况产生影响。

对电子设备问、工程师站等重点部位，应绝对禁止使用大功率无线电通信设备。

    二、运行管理

    DCS系统的运行管理是指系统的巡检，热工保护的投退，DCS软硬件的监督管理。

    1、软件的备份管理，应用软件（数据库）应及时备份，对极小的改动可做记录；对数据库的修改同时要保存到工程师站，还应保存到软盘或其他硬盘上。

但注意备份磁盘不应超期使用，以防数据丢失。

    2、软件检查与功能试验，应按照计算机设备的通用方法检查，主要是检查各级权限的设置：

严禁使用非DCS软件：

严禁未授权人员进行组态。

    3、热工保护的投退应严格执行工作票制度，检修某一运行设备时，要采取正确隔离措施，以防发生相关设备的联反应。

    针对以上常见故障，为了避免故障的发生和减少发生的次数，应制定严格的检修、维护和定期检查制度，认真填写Dcs设备巡视检查卡，对各种小缺陷及时发现及时处理，让故障消失在萌芽状态，填写好运行日志加强管理手段。

过程检测与控制仪表日常维护要求

一、认真做好巡回检查工作

仪表工一般都有自己所辖仪表的巡检范围，根据所辖仪表分布情况，选定最佳巡检路线，每天至少巡检两次。

巡回检查时，仪表工应向操作人员了解当班仪表运行情况,及时处理仪表运行中出现的问题。

仪表工巡检,主要针对一下几项内容:

1、查看仪表指示、记录是否正常，现场一次仪表指示和控制室显示仪表、调节仪表指示值是否一致，调节器输出指示和调节阀阀位是否一致。

2、检查仪表电源（AC220V或DC24V）、气源（0.14MPa）是否在正常范围内。

3、检查仪表保温、伴热状况。

4、检查仪表本体和连接件损坏和腐蚀情况。

5、检查仪表和工艺接口泄漏情况。

6、查看仪表完好状况。

仪表完好状况可参照化学工业部颁发的《设备维护检修规程》进行检查。

二、制定详实的排污计划,定期排污

定期排污主要主要是针对易冷凝、易结晶、易沉积介质仪表，这项工作应因地制宜，并不是所有过程检测仪表都需要定期排污。

1、排污对象

排污主要是针对差压变送器、压力变送器、浮筒液位计等仪表，由于测量介质含有粉尘、油垢、微小颗粒等在导压管内沉积（或在取压阀内沉积），直接或间接影响测量。

排污周期可由仪表工根据实践自行制定计划，定期行。

2、定期排污应注意事项：

a、排污前，必须和工艺人员联系，取得工艺人员认可才能进行。

b、流量或压力调节系统排污前，应先将自动切换到手动，保证调节阀的开度不变。

c、对于差压变送器，排污前先将三阀组正负取压阀关死。

d、排污阀下放置容器，慢慢打开正负导压管排污阀，使物料和污物进入容器，防止物料直接排入地沟，否则，一来污染环