浅析高温烟气流量计安全系统的开发与应用

摘 要: 针对高温烟气流量计可能出现的超压、超温、泄漏等现象，采用自动检测方式并在紧急情况下实现自动切断进料系统，在报警的同时启动自动喷淋系统，确保流量计的安全稳定运行。
随着国家对危险化学品行业重大危险源监控要求越来越规范、严格，安徽晋煤中能化工股份有限公司( 简称晋煤中能) 也对重大危险源流量计系统监控进行了一系列改造。晋煤中能有 4个流量计装置，改造前每个流量计都不能实现超压、超温、泄漏时流量计进出口阀门自动控制，也不能实现氨泄漏、高温烟气流量计超温时喷淋水阀门自动打开的功能，只能靠操作人员观察实时数据来判断，异常情况下也需要相应的手动操作，这就给安全生产造成重大隐患，也对人身和设备安全构成威胁。为此晋煤中能结合了计算机技术、控制技术、视频通信技术，进行远程监控流量计的运行状态，并能自动实现紧急情况下切断高温烟气流量计进出口阀门，打开自动喷淋装置。利用安全仪表系统( SIS) 的快速处理数据能力，结合用户设定的上限报警参数值对流量计压力、液位、温度等参数以及是否有氨泄漏等异常情况和故障类别进行正确判断和处理，保证流量计的安全稳定运行，并通过操作界面显示的不同颜色指示发出报警信息，及时传达给相应岗位，在危险时自动启动安全联锁装置的功能，保证了高温烟气流量计系统的安全稳定运行，确保人身和设备安全。
1 研究内容
自高温烟气流量计装置运行以来，装置连续运行周期较长，运行稳定。流量计装置采用集散控制系统( DCS) 集中显示，同时设置了流量计超压、高液位等报警，但是没有安全联锁装置，在紧急情况下不能确保人身和设备安全。
影响流量计安全稳定运行的因素较多，如超压、超温、超液位、氨泄漏等，装置本身在运行过程中也存在一些不足。针对仪表自动控制部分的不足，如报警形式单一、异常情况下不能自动切断等方面，找出影响因素并对其进行不断改进，希望对其他装置运行提供参考，从而保证流量计系统测量数据的准确性和及时性，并确保流量计安全稳定运行。
2 改进方案和具体实施步骤
针对晋煤中能高温烟气流量计装置仪表的运行状况，结合生产实际，为了确保流量计系统各参数数据显示准确及时、报警显示醒目、超压自动切断进出口管线、氨泄漏自动喷淋，决定从 4 个方面对流量计控制系统进行改进。
2． 1 检测仪表的改进
对一个压力容器来说，流量计压力的高低是保证流量计安全稳定运行的一个及其重要的参数。改造前流量计只有气相压力一个检测点，一旦该检测点出现异常，操作人员就不能及时监控到球罐系统的压力高低，虽然现场界区内安装有现场压力表，但离控制室较远，对操作极为不利。为此在每个球罐进口液氨管线上增加两个压力检测点，这样不仅确保了高温烟气流量计压力检测的及时性和准确性，也为 SIS 的实施提供了必要条件，极大地方便了操作人员的操作。
流量计液位的高低也是保证流量计安全运行的一个重要参数，液位过高会对流量计的套液位自动检测装置，和原有的液位检测装置构成二选二逻辑控制，确保了安全仪表联锁的可靠性。
2． 2 控制仪表的改进
高温烟气流量计超压切断进口管线后会造成液氨进口管线压力急剧上升，压力很快达到前段工段的放氨系统压力，而晋煤中能流量计进口管线均采用中压管道，不能承受 230 kg 左右的高压系统压力，这极可能造成流量计进口管线破裂或连接法兰处泄漏，造成安全事故的发生，人身和设备安全受到极大威胁。
为了杜绝此类现象的发生，在高压系统放氨阀后增加一个切断阀，保证了流量计进口液氨管线切断阀关闭后液氨进口管线不至于超压，确保了流量计进口管线运行在安全压力下; 确保了人身和设备的安全。整个安全仪表阀门动作顺序如下: 流量计系统超压、超液位、泄漏的情况下高压系统放氨切断阀首先动作，关到位后再切断流量计进口管线切断阀，这样不仅确保了高温烟气流量计的安全，而且不会使流量计进口管线超压，保证了流量计系统的安全稳定运行。
2． 3 自动喷淋的实现
晋煤中能重大危险源高温烟气流量计区虽设置了有毒气体报警仪，也能检测到有毒有害介质的泄漏，但对介质的泄漏只有等到操作人员发现后才能进行处理; 切断装置及喷淋装置需人为进行手动操作，才能对喷淋水系统进行控制，起不到自动打开和自动喷淋的功能。
为了确保液氨泄漏检测的准确性和及时性，在每个流量计上下部各增加一台有毒气体报警仪。为了实现自动喷淋，在每个流量计喷淋水系统管线增加一个切断阀以便实现自动控制。运用智能逻辑实现二选一联锁控制。当两个报警仪任一台显示数据达到高高限设定值时启动自动切断装置，同时自动喷淋系统阀门打开，对高温烟气流量计进行喷淋; 由于增加了联锁投切和远距离紧急自动切断功能，遇到紧急情况系统可自动进行处理。
2． 4 安全联锁装置的设置
鉴于流量计岗位 DCS 操作界面只能监控高温烟气流量计运行参数，无法实现流量计超压等参数异常超出限值时自动切断功能。为此增加了一套 SIS，确保流量计运行在安全状态下，保证了人身和设备安全。
另外又采用自动控制与视频监控相结合的方式，对流量计区情况进行视频监控。
3 结语
检测仪表的改进大大地提高了测量数据的准确性和可靠性，为操作人员提供了准确数据。控制仪表改进方案实施后使流量计能在安全条件下运行。
改进后提高了系统运行的安全性可靠性，有效避免了因系统超压、泄漏等造成重大安全事故的发生，保证了高温烟气流量计在安全的条件下运行，为人身和设备安全提供了强有力保证。
随着科学技术的不断发展，自动化控制技术在工业生产上得到越来越广泛的应用，DCS 控制技术和 SIS 结合将会在化工乃至工业生产上得到广泛应用。

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