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总决赛 | 第三届定华杯优秀论文十强诞生,最佳人气奖火热评选中!

定华电子一直致力于现场仪表安全新技术开发,为石化行业客户提供先进、安全环保、可靠的自动化仪表产品,为石化产业的快速发展保驾护航。定华电子成立29周年之际,为了推进行业生产过程中安全技术的发展,加强预防和控制安全事故的发生,继续提升行业本质安全水平。定华电子冠名仪表圈主办的第三届“定华杯—生产过程安全技术应用”有奖征文活动


截止9月7日,总计收稿近百篇。根据论文评审工作要求,12位专家评审团从主题鲜明、论据完整、论证严谨、论点适用、编排格式规范五个方面对应征论文进行了评审,并从中推选出10篇优秀论文。


优秀论文10强

1、《基于“互联网+安全”的可燃有毒气体预警平台的开发与应用》

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邱敬敏


作者简介:邱敬敏,硕士,高级工程师,注册自动化系统工程师,中国石化集团公司安全卫生消防设计技术中心站第四届技术委员会委员,现就职于中国石化胜利油田分公司石油化工总厂,研究方向:电气仪表预防性维修策略与专业安全管理等。

精彩片段赏析


2.2技术路线

气体泄漏监测安全预警系统主要功能框图如下:


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图1 气体泄漏监测安全预警系统主要功能框图


平台建设技术架构包括数据库、数据端、业务端、展现端等四个层,运行维护体系、安全保障体系两个体系,如上图所示。

(1)数据库层:指系统建设数据库类型,主要为GIS数据库、业务数据库。

(2)数据端:用于存储系统运行需要的所有相关数据,并对外提供数据读写服务。

(3)业务端:用于建立统一的地理信息平台,集成各种相关的开发技术,遵循统一的开发规范,保证各级平台的无缝对接。

(4)展现端:该层是系统和用户的交互层,用于各业务模块的展示和相关数据的录入。系统需要充分利用各种数据展现方式,不仅实现PC端的数据交互,同时还可以支持智能手机、大屏等更加多元的应用场景。

(5)安全保障体系:通过硬件隔离、软件隔离、权限控制等实现数据的访问安全。通过容灾热备等方式实现数据的存储安全。

(6)运行维护体系:线上建立远程监控和远程部署体系,实现系统的远程运维。线下建立相应的制度和规范,通过规范的人员培训机制,保证各平台的可靠稳定运行。


2、《仪表与计量相关工作浅析》

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赵青


作者简介:赵青(1975—),1996年毕业于北京航空航天大学自动控制专业,获学士学位,现为国能包头煤化工有限责任公司热电中心仪表主管。

精彩片段赏析


2 仪表配备检修工具仪器中的计量管理


目前化工企业检维修方式多样,有自主维修、原厂维修、第三方提供维修服务或者各种维修方式相结合。不论哪种方式,在仪表作业中必然会用到各种测量工具仪器,常用的包括:直尺卷尺类、游标卡尺、千分尺、塞尺、螺纹规牙规、万用表、信号发生器、电阻箱、交直流稳压源、绝缘电阻表摇表、各种通讯手操器等。一些大机组仪表检修作业还需要配备各种轴系仪表校验仪(例如:电涡流传感器校验仪、转速校验仪、振动/位移校验仪)、频率信号发生器、数字压力校验仪、高精度数字多用表等。甚至一些具有计量检定资质的单位还配备了相应的计量标准器。这些工具仪器在仪表人员处理现场问题、发现隐患、安装调试、检测仪表性能等方面不可或缺,其准确性、稳定性、适用性都要达到一定标准才能做好仪表工作。而这些测量工具仪器的选择、使用、维护保养、检定/校准、量值传递等活动与计量工作也是密切相关。


3、《催化裂化富气压缩机控制系统节能优化研究》

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常青


作者简介:常青,男,汉族,工程硕士学历,任职于山东华星石油化工集团有限公司机动部副部长,10余年现场工作管理经验。


精彩片段赏析


3.2、具体改造方案:


3.2.1 用CCC最新1套 S5 冗余Vanguard系统构成的CCS替代现有的控制系统中的转速控制、喘振控制,提高控制精度和水平。现有系统中联锁保护、逻辑控制和一般监测控制功能分别由SIS系统和DCS系统实现。


3.2.2 将原来一个总的喘振控制回流改为各段回流,即一段出口回一段入口,二段出口回二段入口。控制上采用两个喘振控制回路。原调节FV-10501废弃,重新采购两台调节阀,其中一台调节阀用于二段防喘振,由二段出口回到段间冷却器之前。另外一台用于一段防喘振,由一段出口回到分馏塔后冷却器之前。一段、二段回流管线之间安装单向阀。


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图二 改造后的管线修改方案流程图(P&ID)


4、《声呐流量及含气量测量系统在氧化铝厂中的应用》

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韩方晓


作者简介:韩方晓,男,1985—,本科,仪表自动化控制工程师,龙口东海氧化铝有限公司计控车间主任。从事仪表工作15年。

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2 流量计在氧化铝易结垢管线检测应用上的比较


目前,对于氧化铝矿浆的流量检测,电磁流量计是主流的检测方式。以下是对两种流量计在检测中的优缺点进行比较。



声呐流量及含气量测量系统

电磁流量计

安装

安装简易,安装成本低,只需2人1-2小时时间,无需工具完成安装,没有法兰、垫片等安装材料,可以在生产时进行安装。

安装成本较高,需要多人完成切割管道及法兰、垫片的安装,在进行大管道安装时,还需借助吊车安装。生产时无法进行流量计的安装。

探头配置

管道外部安装,探头不受料浆性质、管道类型的影响。

电磁流量计与矿浆的直接接触,影响测量的准确性和稳定性。

维护

基本无需维护,探头使用寿命超长。

电极受到矿浆的冲刷,需要进行阶段性的电极更换和校验。

气泡影响

可以检测出矿浆中的气泡含量,修正得出准确的矿浆流量。同时根据气泡含量,可以用来修正密度计。

无法检测出矿浆中气泡的含量,导致测量的流量要比实际流量大。

结垢影响

非接触式测量方式使声呐流量及含气量测量系统的测量不受结垢影响,是在结垢严重的管道上进行流速测量的可靠方法。

结垢导致电磁流量计电极导电性减弱甚至失去导电性,测量失真

磨损影响

非接触式测量方式使声呐不受磨损影响,测量准确性和稳定性可长期保持稳定。

由于电极接触物料,磨损会导致电极损坏,测量失真

准确性

时间和距离是全部的测量参数,速度的测量原理是第一位的经典物理原理。

电磁流量计测量的料液和电极接触产生的绝对电压随着时间、温度、物料性质变化以及电级等变化带来测量的漂移和不稳定性


5、《转鼓复合肥装置渣酸调节阀使用与选型的思考》

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祁维军


作者简介:祁维军,男,1986年2月1日生,青海云天化国际化肥有限公司仪表技术工程师,从事仪表技术管理工作。

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5  阀内件腐蚀原因分析


以磷酸为主要原料生产复合肥时,渣酸介质复杂,以渣场回水作为尾洗工序的洗涤液,在预洗槽加入硫酸,在管反槽加入磷酸,配比25%~30%;从表5中看出还有F-、K+、Na+、CL-、SO42 -等离子,对金属腐蚀很厉害,管道材质为904L,FLOWSERVE的旋塞阀、YADI的旋塞阀、AZ旋塞阀的阀体和阀内件材质都是CD4MCu,属于双相不锈钢,耐腐蚀 (磷酸 )优于 904L。2020年4月份调整生产工艺为半料浆生产法,调节阀FV-04601主要介质调整为MAP溶液,AZ旋塞阀运行15个月后,发现龙套有比较严重的全面腐蚀。磷酸的含量<1%,仅渣场回水中,但是硫酸的量有所增加(0.5m³/h~1.0m³/h),因为904L可以解决硫酸、磷酸的全面腐蚀问题,又可以解决氯化物点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀问题[3],在半料浆生产生产工艺中,阀内件选904L会更耐腐蚀,这需要在今后的使用中去试验。


6、《时钟同步在中煤榆林聚丙烯装置控制系统中的应用》

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王健


作者简介:王健,男,汉族,1985年10月生,陕西榆林人。2009年毕业于西北工业大学,本科学历,高级工程师。现供职于中煤陕西榆林能源化工有限公司,从事仪表DCS/SIS控制系统及压缩机组维护管理工作。

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3解决方案


上述设备控制系统的时钟同步支持 SIMATIC模式和 NTP 两种模式。


SIMATIC模式较简单,但其要求时钟源及控制系统均为SIEMENS产品,而我们有可利旧的第三方GPS卫星同步时钟,因此采用NTP模式。


GPS卫星同步时钟作为NTP时钟主站。网络时间协议(NTP,Network time protocol)是基于数据包网络通信的计算机系统时钟同步标准,NTP 是局域网和广域网中同步系统时钟的通用模式。通过建立NTP时间服务器和NTP客户端体系实现时钟同步,通常以AS站、CP和OS客户机作为时钟从站,OS服务器或者外部时钟源作为时钟主站。 


在 NTP 模式中,PLC 或 CP 以固定时间间隔向子网 (LAN) 中的 PC NTP 服务器发送时钟请求 (客户端模式)。根据服务器的应答,确定最可靠和最精确的时钟,并同步站时钟。这一模式的优点是使时钟的同步超越了子网限制。其精确度取决于所使用 NTP 服务器的品质。


7、《炼油系统加氢装置串压风险分析及解决方案》

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李政


作者简介:李政,2009年毕业于北京化工大学,现任燕山石化中燕建设副主任,负责炼油系统仪表管理,高级工程师,仪表专业技师,SGS功能安全高级工程师。

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2.1高压窜低压的风险

加氢装置操作处于高温、高压、临氢环境中,大多为放热反应,而且大多在较高温度下进行,主要为火灾爆炸风险、有毒气体泄漏风险、氢气串入氮气风险。


2.1.1火灾爆炸风险

2.1.1.1可燃气体-氢气泄漏

装置运行过程中,当高压氢气串至低压系统时,由于设备、管线的压力差距较大(通常高压部位在16.0MPa等级以上,低压部分在2.0-5.0MPa)静密封点、压力容器在超压情况下易出现氢气泄漏,含氢气体泄漏后,在一定范围内聚集,遇明火导致闪爆、火灾等重大事故发生。


2.1.1.2设备物理爆炸

当低压设备内部介质压力超过设备材质最高承受强度时,设备本体发生损毁,内部高压气体能释放能量,发生爆炸事故。


2.1.13可燃液体泄漏着火

高压串低压情况下,低压设备侧密封点或者设备本体的泄漏会导致大量油品溢出,油品温度高且闪点较低情况下,容易发生着火。


2.1.2有毒气体风险分析

加氢工艺反应生成大量的硫化氢,未脱硫循环氢中硫化氢含量可高达10000X10-6,一旦因串压而发生泄漏,富含硫化氢的气体四处逸散,对现场事故应急处置人员和逃生人员以及处于下风向装置的操作人员将是致命的威胁。


8、《安全仪表系统的设计与应用》

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齐斌


作者简介:齐斌(1983.6),男,现就职于山东齐鲁石化工程有限公司电控室,自控专业设计,高级工程师职称。


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4.2 HAZOP及LOPA分析


对该项目做了HAZOP分析及LOPA分析,现把对碳五球罐所作的分析简要总结如下:


1)工艺偏离因素:高温

可能原因及危害:由于起火导致碳五球罐温度、压力上升,设备超温、超压损坏,引起火灾爆炸,人员伤亡,污染环境。

改善措施:增设喷淋管线自控阀,碳五球罐温度高高(达到50℃)通过SIS系统联锁打开自动喷淋措施,应符合SIL1等级;碳五球罐进出料管道增设紧急切断阀,并具有手动操作功能,采取防火措施,火灾报警通过SIS系统联锁切断罐体根部进出料紧急切断阀,应符合SIL1及TSO等级。


2)工艺偏离因素:高液位

可能原因及危害:人员操作失误或伺服液位计故障导致碳五球罐液位上升,满溢,严重时导致C5汽化,引起火灾爆炸。

改善措施:罐顶增设1套雷达液位作为比对,增设高报警,高高联锁液位开关,增设进料紧急切断阀。碳五球罐液位高高(至90%)通过SIS系统联锁关断进料紧急切断阀,应符合SIL2及相应阀门TSO等级。


3)工艺偏离因素:低/无液位

可能原因及危害:人员操作失误或伺服液位计故障导致碳五球罐液位下降,造成废碳五装车泵抽空损坏,C5外泄,引起火灾爆炸,人员伤害,环境污染。

改善措施:罐顶增设1套雷达液位作为比对,增设液位低报警,低低联锁液位开关,增设出料紧急切断阀。碳五球罐液位低低(至15%)通过SIS系统联锁关断出料紧急切断阀,停废碳五装车泵,应符合SIL2及相应阀门TSO等级。


9、《MACS-K系统在化工区污水处理装置的应用》

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杨新宇


作者简介:杨新宇,2019年毕业于华南理工大学,硕士研究生。就职于广州石化仪控中心,负责炼油区域仪表技术管理,工程师。

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1.装置工艺简介


污水处理装置采用活性污泥生物处理方法的三级处理工艺:一级物化处理,二级生化处理,三级深度处理。设计处理能力为160m3/h,处理后的污水达标外排。


化工区各装置生产污水经预处理后送至污水装置,通过油水隔离后进入均质池,经中和与浮选后污水进入曝气池进行生化处理。厂区的生活污水直接送至调节池或曝气池,与生产污水一并进行生化处理。经曝气后的污水流入沉淀池进行泥水分离,水从池上部流出进入重力式砂滤器,由泵送至活性炭过滤器过滤,经加氯池加氯消毒后进入排水泵站,回用补充循环水或外排。沉淀池底污泥经回流泵回流到曝气池;剩余污泥进入污泥消化池进行好氧消化,消化后经浓缩脱水成干泥外运,避免直接排放对环境造成严重污染[2]。


污水处理装置工艺流程简图如图1所示:


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图1  污水处理装置工艺流程简图

Fig.1  Schematic diagram of sewage plant


10、《火焰检测器在石油化工装置中的应用》

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班亚伟


作者简介:班亚伟,工程师,洛阳智达石化工程有限公司从事石油、化工行业仪表自动化设计工作。

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四、火焰检测器的系统设置


石油化工装置的控制层主要包括分散性控制系统(DCS)、安全仪表系统(SIS)等系统,一般设计为加热炉/导热油炉每路主燃料切断阀在火焰检测器检测到主燃料气熄灭时,联锁关断该切断阀;当加热炉主燃料气管线上的所有火嘴火焰熄灭率达到30%时,联锁切断加热炉/导热油炉主燃料气总切断阀。主燃料气的火焰熄灭联锁功能在装置SIS系统中实现。


设计中火焰检测器测量信号输入哪个系统,应根据工艺要求,并经过危险与可操作性分析(HAZOP)、保护层分析(LOPA)后具体确认,当LOPA分析火焰熄灭联锁安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级结果为SIL-1及以上时,火焰检测器信号应接入SIS系统进行逻辑判断以实现熄火保护功能,且火焰检测器应满足相应SIL等级认证;反之火焰检测器信号可接入DCS系统。



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