Устройство автоматической аварийной защиты потенциально опасных химико-технологических процессов

 

Изобретение относится к управлению химико-технологическими процессами, в частности к устройствам автоматической аварийной защиты жидкофазных, экзотермических, потенциально опасных процессов, проводимых во взрывоопасных условиях, и может быть использовано в химической, химико-фармацевтической, витаминной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение надежности защиты за счет сокращения числа "ложных" срабатываний. Устройство автоматической аварийной защиты состоит из датчика 1 контроля опасного параметра, реактора 2, вторичного прибора 3 (вторичного измерительного преобразователя), регулятора 4, задатчика 5, (вторичного измерительного преобразователя), регулятора 6, задатчика 7, блоков 8 и 9 логики, блока 10 опорного сигнала, состоящего из интегратора 11, реле 12 и 13 сравнения с задатчиками 14 и 15, элемента 16 запрета, блока 17 задержки, из блока 18 коррекции, состоящего из элемента 19 запрета, логического элемента 20 "2И", элемента 21 памяти. В устройство также входят исполнительные механизмы 22 - 25 и датчик 26. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 J 19/00, Г 05 D 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

i(21 ) 4324869/31-26 (22) 02.10,87 (46) 07,02.90, Бюл. к- 5 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) В.Г. Бондаренко, Г,Н. Никищенкова и Г.А. Соколов (53) 66,012-52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М - 219886, кл. Гт 08 В 23/00, 1966.

Авторское свидетельство СССР

Ф 340443, кл. В Ol .T 3/00, 1969.

„„SU„„1540855 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ

АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к управлению химико-технологическими процессами, в частности к устройствам автоматической аварийной защиты жидкофазных, экзотермических, потенциально, опасных процессов, проводимых во взрывоопасных условиях, и может быть использовано в химической, химикофармацевтической, витаминной и дру1540855 гих отраслях промьппленности, Целью изобретения является повышение надежности защиты за счет сокращения чис— ла "ложных" срабатываний. Устройст 5 во автоматической аварийной защиты состоит из датчика 1 контроля опасного параметра, реактора 2, вторичного прибора 3 (вторичного измерительного преобразователя), регулятора 4, за-, датчика 5 (вторичного измерительного преобразователя), регулятора 6, за)

Изобретение относится к области управления химико-технологическими процессами, в частности к устройст-, вам автоматической аварийной защиты жидкофазных, экзотермических, потенциально опасных процессов, проводимых во взрывоопасных условиях, и мо жет быть использовано в химической, химико-фармацевтической, витаминной и других отраслях промьппленности.

Целью изобретения является повышение надежности защиты устройства за счет сокращения числа "ложных" срабатываний, На фиг.l представлена блок-схема устройства автоматической аварийной защиты потенциально опасных химико технологических процессов; на фиг.2— . варианты изменения опасного параметра во времени; на фиг.3 — временные

35 диаграммы, показывающие моменты срабатывания отдельных элементов устройства во времени. Устройство содержит датчик 1, конт-4 ролирующйй опасный параметр, характеризующий развитие аварийной ситуации процесса, протекающего в реакторе 2, вторичный прибор 3 1вторичный измерительный преобразователь, ре- 45 гуляторы первого контура 4 с задатчиком 5 и второго контура 6 с задатчиком 7, блока 8 и 9 логики, блок

10 опорного сигнала, включающий интегрирующий блок 11, реле 12 и 13 сравнения с задатчиками 14 и 15, 50 элемент 16, реализующий функцию ЗАПPFT, блок 17 задержки, блок 18 коррекции, включающий элемент 19, реали- зующий функцию ЗАПРЕТ, логический элемент 2И 20, элемент ПАМЯТЬ 21, исполнительные механизмы 22-25, датчик 26, дублирующий основной датчик датчика 7, блоков 8 и 9 логики, блока 10 опорного. сигнала, состоящего из интегратора 11, реле 12 и 13 .сравнения с задатчиками 14 и 15, элемента 16 запрета, блока 17 задержки, из блока 18 коррекции, состоящего из элемента 19 запрета, логического элемента 20 2И, элемента 21 памяти. В устройство также входят исполнительные механизмы 22-25 и датчик 26.

2 з,п. ф-лы, 3 ил.

Устройство работает следующим образом.

Посредством датчика и вторичного прибора 3 контролируют опасный. параметр процесса, протекающий в реакторе 2. Сигнал с вторичного прибора поступает на позиционные регуляторы первого 4 и второго 6 контуров и сравнивается со значением двух уставок Хусти II ст формируемых задатчиками 5 и 7, Изменение параметра, представленного кривой I (фиг.2), характеризует действительно аварийный режим. После достижения параметром первой уставки (I, ) системы защиты в момент времейи 11, через интервал времени д срабатывания системы защиты

"1 и по сле нанес ения з ащитного воз действия, скорость изменения параметра уменьшается (кривая I ), После достижения параметром второй уставки (II „ ), если не принять защитных воздействий, контролируемый параметр превьппает критическое значение (Крит. зн,), что приводит к аварии. При достижении параметром второй уставки системы защиты и принятия защитных воздействий в момент времени через интервал времени срабатывания системы защиты Л p, скорость изменения контролируемого параметра снижается (кривая I ), и параметр не достигает Крит.зн,, авария не наступает.

При росте сигнала, вызванном необоснованным срабатыванием датчика, т.е. "ложным" срабатыванием типа короткого замыкания (кривая II) сигнал от датчика растет от I „ до

П „, намного быстрее, чем при развитии аварийной ситуации, характерной для рассматриваемого об» защиты.

40855 6

5 :15

При более низкой скорости измене-ния параметра (кривая III) после защитных мероприятий первой ступени, параметр хотя и достигает второй уставки, но аварии не наступает. Чем меньше скорость изменения параметра, тем больше интервал Т времени между прохождением им значений от первой до второй уставок. Это время используется в качестве критерия для выявления действительных аварийных режимов. В нашем случае защитные воздействия второй ступени необходимо применять при Cg (.C < Cp. Если скорость изменения параметра больше максимально возможной для объекта защиты в 2 раза, т,е. когда Т меньше

0,5 Т „„,или когда Т больше Тэ применение защитных воздействий типа сброса реакционной массы нецелесообразно, так как они ведут к напрасному останову процесса.

Снабжение устройства защиты дополнительными элементами позволяет сформировать в устройстве опорный

1 сигнал, сравнивая изменение которого с изменением контролируемого параметра (времени нарастания параметра от Т„„до II yes) можно выделить . три диапазона: диапазон действительно опасных предаварийных режимов, диапазон изменения контролируемого параметра с малой скоростью, не приводящей к аварии, и диапазон "ложных" срабатываний системы защиты.

Формирование опорного сигнала начинается при достижении контролируемым параметром первой уставки системы защиты, т.е. при срабатывании позиционного регулятора 4 первого кон тура (фиг,З), Скорость роста опорного сигнала выбирается фиксированной по диапазону возможных и приводящих к аварийным режимам скоростям роста контролируемого параметра.

В случае превышения параметра значения уставки первого уровня позиционный регулятор 4 первого контура вырабатывает сигнал, который поступает на второй вход блока опорного сигнала и на интегрирующий блок 11, включая его, а также на блок 8 логики. На последний (типа элемента

И), кроме сигналов рассматриваемой схемы, подается также сигнал дублирующего датчика 26 того же или иного параметра, что повышает надежность устройства. В связи с идентичт тичностью дублирующего устройства схема обработки сигнала второго датчика не приведена., Выходной сигнал с блока 8 подают на исполнительные механизмы 22-25 для нанесения защитных воздействий, замедляющих нарастание опасного параметра: останавливается мешалка, прекращается подача исходного реагента, а в рубашку реактора подается хладагент. Если после нанесения защитных воздействий первого контура, параметр, продолжая расти, достигает значения уставки второго уровня, то позиционный регулятор вто-. рого контура вырабатывает сигнал, который поступает на блок 17 задержки, выполненный в виде линии задержки, и блок 18 коррекции.

Защитное воздействие на второй ступени развития производят, сравнивая нарастание контролируемого параметра с изменением опорного сигнала .

Циклограмма работы устройства при действительных аварийных ситуациях, когда время нарастания контролируемого параметра от первой до второй уставки устройства защиты Т находится в интервале от Т„ до Т (фиг.3a).

После срабатывания регулятора 4 первого контура сигнал поступает на вход интегрирующего блока 11, реализующего функцию интегрирующего звена.

При достижении сигналом Р,„ первой опорной уставки, задаваемой задатчиком 14 на реле 12 сравнения, формируется сигнал Р,, который подается на элемент 16. При достижении контролируемым сигналом второй уставки системы защиты срабатывает позиционный регулятор 6, и выходной сигнал Р поступает на блок 18 коррекции и блок

1 7 задержки. Так как значение первой опорной уставки устанавливается исходя из максимальной скорости роста контролируемого параметра с коэффициентом запаса, равным 2, т.е. Т =

0,5 .C „, то для действительно аварийного режима сигнала Р„ приходит на элемент 16 раньше, чем запрещающий сигнал Р,„, тем более сдвинутый на время задержки. Сигнал Р . поступает на второй вход блока 18 коррекции на элемент 2И 20, Так как сигнал

Р сформировался ранее Р, который определяется второй опорной установкой, устанавливаемой экспериментально, для аварийных процессов, когда контролируемый процесс, . хотя и пре1540855

50 вышает первую и вторую уставки системы защиты, но не достигает критического значения контролируемого параметра и без нанесения защитного воздей5 ствия второй ступени защиты, то сигнал Р проходит элемент 19, затем элемент 20 и запоминается на элемен— те 21, после чего формируется командный сигнал Р9 и защитное воздействие типа сброса реакционной массы, После срабатывания элементов 19-21 сигнал с блока задержки P запрещает прохож11 дение сигнала с элемента 12 через элемент 16 на элемент 2g. Однако сфор-15 мированный сигнал удерживается элементом ПАМЯТЬ 21. Аварийный сигнал в дальнейшем снимается вручную, Если сигнал с регулятора 6 приходит раньше, чем опорный сигнал дости- 20 гает первой опорной уставки (ложное срабатывание)(фиг.36), то сформировавшийся сигнал Р после прохождения блока 17 запрещает прохождение сигнала Р1 на элемент 2И 20, и фор- 25 мирование защитного воздействия второй ступени не происходит, Если контролируемый параметр достигает второй уставки устройства защиты, но сигнал с регулятора 6 при- gp ходит позже, чем опорный сигнал достигает второй опорной уставки (фиг,Зв) и сформированный сигнал Р поступает на управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 19

19 раньше сигнала Pt;, wvo идетел 35 ствует о небольшой скорости роста контролируемого параметра, при которой нет необходимости проводить второе защитное воздействие типа сброса реакционной массы, на выходе блока 40

18 коррекции и элемента 9 сигнала нет, 1Пирокая распространенность потенциально опасных процессов в химической, химико-фармацевтической, вита- 45 минной, нефтехимической и других отраслях промышленности и воэможность увеличить эффективность проведения таких процессов за счет исключения

"ложных" срабатываний при отказах датчиков технологических параметров типа короткое замыкание предопределяет широкое применение таких устройств при синтезе систем защиты процессов нитрования, сульфирования, хлорирования, алкилирования и др .

Применение устройства автоматичесКоН защиты позволяет повысить надежность защиты за счет сокращения "ложных" срабатываний всей схемы защиты в 2-3 раза, исключением таких ложных срабатываний от самого ненадежного датчика технологического параметра, Фо р мул а и з о 6 р е т е ни я

1. Устройство автоматической аварийной защиты потенциально опасных химико-технологических процессов, в состав которого входят датчик контролируемого технологического параметра, выход которого через вторичный измерительный преобразователь соединен с первыми входами первого и второго регуляторов, вторые входы которых соединены с выходами задатчиков, выход первого регулятора соединен через первый блок логики с первым и вторым клапанами, установленными на линиях подачи технологических компонент в реактор, а также второй блок логики, исполнительный механизм сброса реакционной массы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты за счет сокращения числа "ложных" срабатываний, в его состав дополнительно введены блок опорного сигнала, блок коррекции и блок задержки, вход которого соединен с выходом .второго регулятора и.с первым входом блока коррек ции, выход блока задержки соединен с управляющим входом блока опорного сигнала, второй управляющий вход которого соединен с выходом первого регулятора, первый и второй выходы блока опорного сигнала соединены с вторым и третьим входами блока коррек" .ции, выход которого через второй блок логики соединен с управляющим входом исполнительного механизма сброса реакционной массы, 2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в его состав введены первый и второй задатчики и блоки сравнения, интегратор и элемент запрета,.при этом выход первого задатчика соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом интегратора и первым входом второго блока сравнения, а выход соединен с первым выходом блока опорного сигнала, второй вход второго блока сравнения соединен с выходом второго задатчика, выход второго элемента . Сравнения сое15ч0855

5 нен с выходом элемента запрета, а вход интегратора соединен с вторым управляющим входом блока опорного сигнала.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а- 1О ю щ е е с я тем, что в его состав введены, элемент запрета, логический элемент 2И и элемент памяти, вход сброса которого соединен с входом сброса блока коррекции, первый и второй входы элемента запрета соединены соответственно с первым и вторым входами блока коррекции, выход элемента запрета соединен с первым входом логического элемента 2И, второй вход которого соединен с третьим входом блока коррекции, а выход соединен с вторым входом элемента памяти, выход которого соединен с выходом блока коррекции, первый вход которого соединен с вторым входом элемента запрета.

1540855

Составитель А. Прусковцов

Техред Л.Олийнык

Редактор Н. Бобкова

Корректор И. Кучерявая

Заказ 244 Тираж 419 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101