10自动控制及仪表Rev01文档格式.docx
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●循环水
●空压/制氮站
●PVC/VCM冷冻站
●PVC化学品冷库
10.3设计采用的标准规范
若无特殊说明，设计程序、仪表选型及材料选择应遵循下列标准。
若标准规范条文之间发生冲突时，应遵循“严格”原则，即依据高标准要求进行仪表控制系统的设计和施工安装。
HG/T20505-2000《过程测量与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/T20573-2000《分散型控制系统工程设计规定》
SH3063-1999《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》
GB50058《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
10.4引进仪表特点
经与业主协商，为保证装置早日顺利开车以及装置运行的安全可靠，部分仪表及控制系统随装置引进。
此部分仪表主要包括电解、蒸发及固碱工序的关键仪表、阀门、控制系统，以及备品备件。
具体的引进范围如下：
（1）电解工序
盐水过滤器系统，关键仪表和阀门，以及PLC控制盘，用于该系统的程序控制；
离子交换系统，关键仪表和阀门，以及PLC控制盘，用于该系统的程序控制；
电解槽周围的仪表和阀门；
自动分析仪（pH、ORP、密度仪、氯中含水分析仪、浊度仪等）；
氯气氢气压力、压差控制系统；
进槽盐水、盐酸、纯水、碱液流量控制系统；
单元槽电压监控系统。
（2）蒸发及固碱工序
外商供货设备及管道上安装的仪表；
用于天然气燃烧系统控制的仪表和包装系统的仪表；
与控制、联锁及报警有关的现场仪表（如：
调节阀、变送器等）
PLC控制盘，包括燃烧系统、包装及码垛单元。
10.5自动化水平
根据装置特点、生产控制要求及投资情况等因素，设计分别采用分散型控制系统（DCS）、PLC、盘装表以及批量控制系统、紧急停车系统，对整个装置进行集中监视、控制及安全保护。
各工艺装置内设置相应的中央控制室或操作室，内设相应的控制设备，用于对整个装置的监视、控制及操作。
蒸发及固碱工序设置现场操作室，内设DCS远程I/O和操作站；
装置的控制由DCS系统实现，另设有燃烧系统PLC控制盘，随工序引进。
盐水过滤系统和离子交换系统的程序控制采用PLC完成，由制造商成套供货，并与DCS通讯。
PVC装置，包装工序设置现场操作室，室内布置有制造厂商成套的仪表控制盘对包装工序内的仪表及设备进行监视、控制及安全保护。
该系统的重要检测信号则须通过硬连线或MODBUS通讯协议的方式送入DCS系统进行监视。
PVC化学品冷库及冷冻站的仪表信号进入PVC主控制系统（DCS）进行监视、控制及操作。
10.6仪表选型
10.6.1总则
仪表选型在满足工艺过程检测及控制功能的前提下，选用技术先进、质量可靠、便于维修且具有合理性能价格比的仪表设备。
本设计选用的主要仪表设备为电子式，就地控制回路可选用气动型仪表（尽可能避免），调节阀为气动型或电动型。
10.6.1.1仪表传输信号
一般情况下采用标准传输信号，即，
电子式仪表设备：
控制室内仪表传输信号一般为1～5VDC，特殊需要时亦可采用4～20mADC。
现场至控制室的仪表传输信号为4～20mADC，两线制。
热电阻、热电偶为电阻信号及直流毫伏信号。
一些热电阻、热电偶在设计上也可采用现场一体化温度变送器。
开关量输入/输出：
无源接点
电磁阀信号输出：
24V,DC或220V,AC
气动仪表信号：
20～100kPa.g
个别特殊用途的仪表，亦可采用其它信号。
联锁跳车信号一般由独立安装的开关或变送器发出。
仪表检测信号一般采用正作用形式，即随着工艺变量的增加，测量信号值增加。
10.6.1.2计量单位
本设计对于测量变量的计量采用公制单位
●流量测量单位：
—蒸汽流量：
kg/h，t/h
—液体流量：
m3/h，kg/h
—气体流量：
Nm3/h（0℃，1ATM）
m3/h
●压力测量单位：
—压力：
MPa或kPa（无特殊说明为表压）
mmH2O,Pa
—差压：
kPa或Pa
—微压或真空：
Pa或kPa
●温度测量单位：
—温度：
℃
●液位测量单位：
—液位：
%,mm,m
—料位或储罐：
mm，m
●重量测量单位：
—质量：
kg
●电力测量单位：
—功率：
kW或kVA
—电压：
V或kV
—电流：
A或kA
●其他测量单位：
—液体体积：
m3
—气体体积：
Nm3
—速度：
m/s
—转速：
RPM
—粘度：
mPa.s
10.6.1.3仪表刻度
—温度：
直读刻度（线性）
—压力：
—差压：
—流量：
直读刻度（线性或方根）
—液位：
0～100%（线性）
或直读刻度：
mm，m（用于料位或储罐）
10.6.1.4仪表量程
温度仪表：
正常测量值为满刻度的1/2左右。
压力仪表：
测量稳定压力，正常操作压力值为满刻度的2/3~1/3
测量脉动压力，正常操作压力为满刻度的1/2~1/3
测量高中压力，正常操作压力不超过满刻度的1/2
流量仪表：
采用线性刻度时，正常测量值为满刻度的50%~70%
采用方根刻度时，正常测量值为满刻度的70%~85%
物位仪表：
正常物位处于满刻度的50%左右。
10.6.1.5过程连接及仪表材质
仪表工艺连接法兰原则上采用HG标准，但ANSI标准或其它等效标准在特殊情况也可采用。
通常仪表接液部件的材质应依据工艺介质的特点及操作条件选择，以确保仪表长周期稳定可靠地运行，一般应相当或优于工艺管道及设备材质。
___测量元件一般非腐蚀性介质采用304、316不锈钢，用于腐蚀性介质时，则根据操作条件及介质腐蚀强度选用316L、哈氏合金B、C、钽以及硬聚氯乙烯、橡胶、氟塑料、聚苯硫醚等非金属材料。
___温度计套管一般非腐蚀性介质采用不锈钢材质,腐蚀性介质根据操作条件及介质腐蚀强度选用相应的材质。
___调节阀阀体材质不低于工艺管道的材质，一般选用铸铁或铸钢阀体。
阀内组件一般非腐蚀性介质采用304、316不锈钢,腐蚀性介质根据操作条件及介质腐蚀强度选用相应的材质。
10.6.1.6仪表防爆及防护
在危险场所安装的仪表必须符合中华人民共和国标准GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》或IEC相关规范的要求。
危险区域的划分请参阅电气专业有关文件（工厂防爆区域划分图）。
本设计中在危险场所安装的仪表采用相应的仪表防爆方式-本质安全型或隔爆型。
安装在危险区域内的仪器仪表、盘、箱、柜等，必须获得相关机构的认证，并在永久性铭牌上标注防护等级，该设备适用的危险区域，气体组别，温度范围，认证标准及认证机构和认证号。
为了保障仪表检测过程的正常进行，延长仪表的使用寿命，本设计中户外安装的现场仪表选用全天候型；
其防护等级可根据现场实际环境情况按标准选用，但现场仪表防护等级应不低于IP54。
为了保障仪表检测过程的正常进行，仪表将根据相应的工艺条件及环境温度要求进行仪表系统的防护或保温伴热。
10.6.1.7联锁安全保护系统
为了确保安全生产，联锁系统的设计必须安全可靠。
联锁系统的逻辑单元，一般采用独立于装置DCS系统的可编程序逻辑控制器（PLC），或冗余容错的紧急停车系统（ESD），以提高联锁系统的可靠性
联锁系统的检出元件宜单独设置，重要的或涉及到装置停车的地方宜设置二取一或三取二逻辑。
联锁系统应采用故障安全型。
正常情况下，联锁系统应处于触点闭合、电磁阀励磁状态。
联锁系统动作时应伴有声光报警，动作之前应设有预报警；
联锁系统应设有复位按钮。
10.6.1.8可燃、毒性气体检测报警系统
根据中华人民共和国行业标准SH3063-1999《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》，在本装置区域内若可能有可燃气体及毒性气体泄露的地方，会对人身及设备造成极大危害，故本设计在装置内易泄露处设计安装了可燃、毒性气体检测器，当区域范围内危害气体浓度超标时，系统会发出报警，以便操作人员及时排除事故隐患。
10.6.2控制室仪表
10.6.2.1DCS系统
（1）DCS/PLC系统规模（I/0点数）
a）PVC装置
●模拟输入（AI）546
●热电阻（RTD）温度信号输入184
●模拟输出（AO）290
●开关量输入（DI）1578
●开关量输出（DO）708
b）乙炔装置
●模拟输入（AI）132
●热电阻（RTD）温度信号输入\
●模拟输出（AO）74
●开关量输入（DI）176
●开关量输出（DO）82
c）VCM装置
●模拟输入（A/I）:
1862点
●模拟输出（A/O）:
296点
●开关量输入（D/I）:
167点
●开关量输出（D/O）:
2点
d）烧碱装置
●模拟输入（AI）700
●热电阻（RTD）温度信号输入140
●模拟输出（AO）180
●开关量输入（DI）450
●开关量输出（DO）240
e）公用工程装置：
PLC系统
—PLC系统规模（I/O点数）
●控制用模拟输入（A/I）:
14点
●控制用模拟输出（A/O）:
79点
5点
（2）DCS/PLC系统至少应具备以下功能：
●过程变量的控制功能
●控制及非控制变量的显示功能
●控制回路的操作功能
●报警功能
●制表打印功能
●系统组态功能
●信息管理功能
●通讯功能
（3）DCS系统配置
DCS系统主要由操作站、控制站、批处理控制站、通讯总线以及接口组成。
●操作站包括配有操作员键盘的21”彩色CRT9台（其中包括1台工程师站）；
报表打印机和报警打印机3台。
●控制站包括主机柜8台、继电器柜10台，安全栅柜9台、仪表/电气交接端子柜4台，及仪表电源分配柜4台，端子柜6台等；
主机柜内设接口单元、数据采集单元、控制单元、通讯总线（包括通讯接口）。
●为了提高系统的可靠性，DCS的通讯总线、电源单元、控制单元及控制用I/O应采用冗余配置。
b）乙炔装置
●操作站包括配有操作员键盘的21”彩色CRT3台（其中包括1台工程师站）；
报表打印机和报警打印机2台。
●控制站包括主机柜2台、安全栅柜2台、及仪表电源分配柜1台；
●本系统配有7台带有操作键盘和21”彩色CRT的操作站（其中包括一台工程师站）.3台打印机分别做为报表及报警打印；
1个辅助操作台,用于安装紧急停车按钮、指示灯等。
●本系统的控制站设有6个主机柜、1个扩展机柜和大约6个安全栅柜及5个端子柜,2个电源分配柜及3台电气/仪表交接柜.主机柜内设接口单元、数据采集单元、控制单元、通讯总线（包括通讯接口）及辅助仪表等。
●为提高系统的可靠性,DCS的通讯总线、控制单元、电源及控制回路用I/O采用冗余配置。
DCS系统主要由操作站、控制站、通讯总线及接口组成。
以下配置包括用于DCS系统，以及紧急停车系统的各硬件设备。
●操作站包括：
配有操作键盘的21”彩色CRT10台（其中工程师站1台）；
报表打印机和报警打印机6台；
辅助操作台1台，用于安装紧急停车按钮，以及指示灯等。
●控制站包括：
机柜5台；
内设接口单元、数据采集单元、控制单元、通讯总线（包括通讯接口），以及辅助仪表等。
端子柜8台；
安全栅/继电器柜2台；
电源柜1台。
●系统冗余
为了提高系统的可靠性，DCS的通讯总线、电源单元、控制单元及控制用I/O应采用冗余配置。
10.6.2.2.2常规仪表
盘装仪表应为电子式。
对于要求仪表功能丰富、精确、可靠的较为复杂的系统，选用带微处理器的智能型仪表；
对于要求不高的简单系统选用电动单元组合仪表。
指示仪表一般选用单针、双针式或数显表，亦可选用多点切换指示；
特殊需要时，可选用巡回检测仪。
多点切换开关及巡回检测仪应适当地留有备用点数。
盘装仪表一般采用高密度排列。
本装置的可燃、毒性气体检测器的指示报警单元为仪表盘安装。
10.6.3现场仪表
一般不重要的、不需要经常观察的工艺参数的测量采用就地测量仪表，需要在控制室内监视、控制者采用变送器或传感器。
电动变送器采用二线制智能型。
一些不重要的或不需要经常改变给定值的调节系统可采用气动基地式调节仪表（尽可能避免）。
10.6.3.1温度测量仪表
●就地温度测量仪表
一般情况下，选用双金属温度计。
表壳直径一般选用Φ100mm，当光线较差或观察距离较远的场合，选用Φ150mm。
●集中温度检测元件
测温元件依据温度测量范围和其它使用条件确定。
测量温度在-200～350C之间，精度要求较高且无震动的场合，使用Pt100型工业用铂电热电阻。
其它情况下采用热电偶，其种类及测量范围见表。
品种
分度号
测温范围
镍铬—镍硅
K
-200～1200C
镍铬—铜镍（康铜）
E
-40～800C
铁一铜镍（康铜）
J
-200～750C
铜一铜镍（康铜）
T
-0～350C
铂铑30一铂铑6
B
600～1700C
钨铼3一钨铼25
WRe3/25
0～2300C
特殊情况下用于测量容器器壁温度时，选用表面温度计；
用于测量含有坚硬固体颗粒的介质时，选用耐磨热电偶（阻）。
测量元件的插入深度（尾长）应根据管径大小或容器结构确定，为了减少测量元件的规格、增加互换性，在管道上安装的温度元件其插入深度一般为150或200mm，在设备上安装时一般为400mm。
10.6.3.2压力仪表
●就地检测仪表
就地测量仪表一般选用弹簧管压力表。
对于腐蚀性介质选用耐酸（碱）压力表或不锈钢压力表；
对于腐蚀性较强或有VCM/PVC浆料的介质，选用隔膜压力表；
对于机械震动较强的场合，选用耐震压力表。
在管道或设备上安装的压力表表壳直径为Φ100mm，在光线较暗或不易观察的场合选用Φ150mm；
在气动管线上安装的压力表，其表壳直径为Φ60mm（一般随气动仪表过滤器成套）。
压力表连接方式通常采用1/2”NPT或M20x1.5螺纹连接，特殊压力表则按制造厂的方式连接。
●集中检测用压力变送器及传感器
一般情况下，选用普通压力变送器。
用于微小压力（500Pa以下）时，选用微差压变送器；
对于粘稠、易堵及腐蚀性介质，选用法兰式膜片压力变送器。
压力变送器与过程连接—般采用1/2”NPT锥管螺纹，法兰式变送器采用制造厂标准。
10.6.3.3流量测量仪表
●就地流量检测仪表
一般情况下，当管道公称直径在DN50以下时，选用金属管转子流量计；
DN50以上者选用法兰取压标准锐孔板配双波纹管差压计。
工艺要求就地流量累计，可选用水表。
●集中流量检测
一般情况下，当管道公称直径在DN50以下时，选用电远传金属管转子流量计或一体化内藏孔板变送器，DN50以上者选用法兰取压标准锐孔板或其它差压式节流装置，如文丘里管、均速管及威力巴等流量计配差压变送器。
所有用于流量的差压变送器其根部三阀组由变送器制造厂商成套提供。
某些特殊情况下可选用容积式、速度式或其它特殊型式的流量计。
对于气体或蒸汽的流量测量必要时采用温度、压力补偿。
大管径流量测量可选用笛形均速管或插入式涡街、文丘里管及威力巴。
对于腐蚀性或含有固体微粒的导电介质选用电磁流量计或楔式流量计。
原料及产品计量可选用椭圆齿轮、涡轮流量计、或质量流量计。
工艺要求同时测量介质密度及流量时，也可选用质量流量计。
10.6.3.4物位测量仪表
●就地液位测量
一般情况下，就地测量选用玻璃液位计（由设备专业负责），当玻璃液位计不适用时，可选用磁性液面计、浮筒液位计或钢带液位计。
●集中液位测量仪表
一般情况下，液位测量选用差压式仪表。
对于具有腐蚀性、易结晶、易汽化的粘稠的或含悬浮物的液体选用法兰式或法兰插入式差压仪表；
对于被测介质的气相亦需要进行隔离时，选用双法兰式差压仪表。
对于2000mm以下的清洁液体的液位测量亦可选用浮筒式液位计。
当上述仪表不能满足要求时，可选用其它合适类型的液位计，如超声波液位计、雷达液位计、射频导纳液位计等。
特殊需要时，尚可选用核辐射式液位计。
10.6.3.5过程分析仪表
分析仪表的设置应以保证产品质量，确保安全生产，增加经济效益为前提，根据工艺介质及操作条件选择先进可靠、操作维修简便的过程分析仪表。
对该装置中有危险的易燃、易爆及有毒介质，设计上按安全规范要求必须设置相应的可燃及有毒气体监测报警系统。
10.6.3.6调节阀
根据流体特性、流量大小、工艺操作条件及其它要求，选择调节阀的型式、口径、开闭型式及附件等。
●调节阀型式的选择
一般情况下，用于连续调节时，选用结构紧凑、体积小、流通能力大、技术先进可靠的直通单座、双座调节阀和普通套筒阀。
当有特殊工况及工艺介质，上述阀门不能满足要求时，选用角阀、蝶阀、隔膜阀及低噪音阀等其它类型的调节阀。
对于容易产生自聚的工况宜采用全夹套型调节阀。
对于流量变化小，调节精度要求不高的场合选用自力式调节阀。
两位式调节或用于事故切断的场合，选用气动“O”型切断阀或快速切断阀。
●调节阀口径的选择
依据工艺条件，按照ISA标准公式或阀门制造厂的公式进行Cv值和噪声计算，选择口径。
调节阀的噪声声平应符合国家相关工业卫生标准。
●调节阀开、闭型式的选择。
当仪表空气故障或仪表控制信号中断时，应使调节阀处于安全位置。
10.7控制室
各主装置设置相应的DCS中央控制室，相对独立的装置设有现场控制室。
DCS控制室设在非爆炸、无火灾危险的区域内；
控制室应位于全年主导风向的上风侧，以免有毒及腐蚀性气体侵害。
烧碱装置的DCS控制室与电槽及整流厂房保持足够的距离，以避免电磁干扰。
中央控制室总长27米，宽16米。
设有操作室、机柜室、工程师站室、UPS电源室以及必要的辅助房间。
除控制设备外，操作室内还设有可燃、毒性气体报警盘、消防报警盘；
烧碱装置还设有整流用微机远控台等电气设备。
蒸发及固碱工序，现场控制室内设有DCS远程I/O和操作站等控制设备，以及燃烧系统PLC控制盘。
控制室设吊顶，吊顶后净空3.2米；
地面宜采用防静电活动地板，活动地板离基础地面高度宜为500mm；
墙面宜采用防静电墙布或类似材料。
为了安全需要，室内基础地面高出室外地平300-400mm。
控制室可采用嵌入式灯具，光线柔和无眩光，其照度分别为：
操作室为300Lx，机柜室500Lx，事故照明为50Lx。
控制室宜设置空调设施，空调温度：
冬季为20±
2C，夏季为26±
2C，湿度为50±
10%，换气次数不少于8次/小时。
控制室内宜设置调度电话及无线电对讲机各一部，用于生产调度及控制室与现场之间的联络。
控制室建筑物内应设有火灾报警器及卤代烷泡沫灭火设施。
10.8仪表电源
10.8.1用电负荷分类
仪表及自动化设备的用电负荷，按其对电源可靠性水平要求分成关键负荷和非关键负荷，对于关键负荷采用不间断装置（UPS）供电，其余负荷采用双回路供电。
10.8.2电源规格
10.8.2.1非关键负荷电源
电压：
220VAC±
10%
24VAC±
24VDC±
频率：
50HZ±
1HZ
上述220VAC电源来自外电网，其余规格电源由自备供电装置供给。
10.8.2.2关键负荷电源
该电源由UPS供给（来自电气专业），UPS蓄电池备用时间:
：
30分钟
2%
50±
0.2Hz
波形失真率：
≤±
5%
容量：
80~100KVA（PVC装置）
~20KVA（乙炔装置）
~60KVA（烧碱装置）
~80KVA（VCM装置）
~5KVA（公用工程各装置）
10.9仪表气源
本设计选用电子式仪表，主控室不需供气。
仪表气源主要用于电/气阀门定位器、气动开关阀及就地气动调节仪表等。
气源规格如下：
压力:
正常0.6MPa（G）
最低0.5MPa（G）
露点（操作压力下）:
-40C
含尘微粒:
≯3μm
含油量：
＜8ppm（w）
不含有害及腐蚀性气体。
仪表用气量：
3000~3500Nm3/h（PVC装置）
~900Nm3/h（烧碱装置）
~450Nm3/h（乙炔装置）
~700Nm3/h（VCM装置）
备用时间为：
30mins
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