Устройство автоматической аварийной защиты потенциально опасных химико-технологических процессов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1540855 51)5 В ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИРИ ГННТ СССР МИТЕТТНРЫТИЯМ ЕН 3(;Е 0311 й 31 П%1 а,1 1 ььА.1 1 Ь;1,й Й; - г; с(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙАВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПОТЕНЦИАЛЬНОНЫХ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРО(57) Изобретение относится к унию химико-технологическими прсами, в частности к устройстваматической аварийной защиты жиных, экзотермических, потенциопасных процессов, проводимыхвзрывоопасных условиях, и можеиспользовано в химической, хифармацевтической, витаминной и еск т быть мико- дру ПИСАНИЕ ИЗОБРВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССВ 219886, кл. Гт 08 В 23/00, 1966Авторское свидетельство СССР11 340443, кл. В 01 .Т 3/00, 1969. 9/Ооу Г 05 Р 27/00 ОПАСЦЕССОВ правле- оцесм авто- дкофазально,1540855 гих отраслях промышленности, Целью изобретения является повышение надежности защиты за счет сокращения числа "ложных" срабатываний. Устройст 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, заИзобретение относится к областиуправления химико-технологическимипроцессами, в частности к устройст-,вам автоматической аварийной защитыжидкофазных, экзотермических, потенциально опасных процессов, проводимых во взрывоопасных условиях, и может быть использовано в химической,химико-фармацевтической, витаминнойи других отраслях промышленности,Целью изобретения является повышение надежности защиты устройстваза счет сокращения числа "ложных"срабатываний,На фиг. представлена блок-схемаустройства автоматической аварийнойзащиты потенциально опасных химикотехнологических процессов; на фиг.2 -. варианты изменения опасного параметра во времени; на фиг,3 - временные35диаграммы, показывающие моменты срабатывания отдельных элементов устройства во времени.Устройство содержит датчик 1, конт ролирующйй опасный параметр, характеризующий развитие аварийной ситуации процесса, протекающего в реакторе 2, вторичный прибор 3 вторичныйизмерительный преобразовательРегуляторы первого контура 4 с задатчиком 5 и второго контура 6 с задатчиком 7, блока 8 и 9 логики, блок10 опорного сигнала, включающий интегрирующий блок 11, реле 12 и 13сравнения с задатчиками 14 и 15,50элемент 16, реализующий функцию ЗАПРЕТ, блок 17 задержки, блок 18 коррекции, включающий элемент 19, реали-зующий функцию ЗАПРЕТ, логическийэлемент 2 И 20, элемент ПАМЯТЬ 21,исполнительные механизмы 22-25, датчик 26, дублирующий основной датчик датчика 7, блоков 8 и 9 логики, блока 1 О опорного сигнала, состоящегоиз интегратора 11, реле 12 и 13 сравнения с задатчиками 14 и 15, элемента 16 запрета, блока 17 задержки, изблока 18 коррекции, состоящего изэлемента 19 запрета, логического элемента 20 2 И, элемента 21 памяти. Вустройство также входят исполнительные механизмы 22-25 и датчик 26.2 З.п. ф-лыр 3 ил. Устройство работает следующимобразом.Посредством датчикаи вторичного прибора 3 контролируют опасныйпараметр процесса, протекающий в реакторе 2, Сигнал с вторичного прибора поступает на позиционные регуляторы первого 4 и второго 6 контуров исравнивается со значением двух уставок 1 и 11" формируемых задатчиками 5 и 7,Изменение параметра, представленного кривой 1 (фиг.2), характеризуетдействительно аварийный режим. Последостижения параметром первой уставки (1 , ) системы защиты в моментвремейи с , через интервал времени д срабатывания системы защитыи после нанесения защитного воздействия, скорость изменения параметрауменьшается (кривая 1 ). После достижения параметром второй уставки(11), если не принять защитныхвоздействий, контролируемый параметрпревышает критическое значение (Крит.зн,) , что приводит к аварии. Придостижении параметром второй уставки системы защиты и принятия защитныхвоздействий в момент временичерез интервал времени срабатываниясистемы защиты Л, скорость изменения контролируемого параметра снижается (кривая 1"), и параметр не достигает Крит.зн авария не наступает.При росте сигнала, вызванном необоснованным срабатыванием датчика,т.е. "ложным" срабатыванием типакороткого замыкания (кривая 11),сигнал от датчика растет от 1до11, намного быстрее, чем приразвитии аварийной ситуации, характерной для рассматриваемого объдзащиты.40855 6 5 .15При более низкой скорости измене ния параметра (кривая 111), послезащитных мероприятий первой ступени, параметр хотя и достигает второйуставки, но аварии не наступает. Чемменьше скорость изменения параметра,тем больше интервал Т времени междупрохождением им значений от первойдо второй уставок. Это время используется в качестве критерия для выявления действительных аварийных режимов. В нашем случае защитные воздействия второй ступени необходимоприменять при Т ( ТТ. Если скорость изменения параметра больше максимально возможной для объекта защиты в 2 раза, т,е. когда Т меньше0,5 Т ,или когда Т больше Тэ применение защитных воздействий типасброса реакционной массы нецелесообразно, так как они ведут к напрасному останову процесса.Снабжение устройства защиты дополнительными элементами позволяетсформировать в устройстве опорный1сигнал, сравнивая изменение которого с изменением контролируемого параметра (времени нарастания параметра от 1 до 11), можно выделитьтри диапазона: диапазон действительно опасных предаварийных режимов,диапазон изменения контролируемогопараметра 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 конттура (фиг,З), Скорость роста опорного сигнала выбирается фиксированной по диапазону возможных и приводящих к аварийным режимам скоростямроста контролируемого параметра,В случае превышения параметра значения уставки первого уровня позиционный регулятор 4 первого контуравырабатывает сигнал, который поступает на второй вход блока опорногосигнала и на интегрирующий блок 11,включая его, а также на блок 8 логики, На последний (типа элементаИ), кроме сигналов рассматриваемойсхемы, подается также сигнал дублирующего датчика 26 того же или иного параметра, что повышает надежность устройства, В связи с идентичг 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 второйуставки устройства защиты Т находится в интервале от Т до Тэ (фиг.За).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 Т , 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 2 И 20. Так как сигнал Р сформировался ранее Р, который определяется второй опорной установкой, устанавливаемой экспериментально, для аварийных процессов, когда контролируемый процесс, хотя и пре 15 ц 085550 нышает перную и вторую уставки системы защиты, но не достигает критического значения контролируемого параметра и без нанесения защитного воздей 5ствия второй ступени защиты, то сигнал Р проходит элемент 19, затемэлемент 20 и запоминается на элемен -те 21, после чего формируется командный сигнал Р 9 и защитное воздействиетипа сброса реакционной массы, Послесрабатывания элементов 19-21 сигналс блока задержки Р запрещает прохож 11дение сигнала с элемента 12 черезэлемент 16 на элемент 21, Однако сфор мированный сигнал удерживается элементом ПАМЯТЬ 21. Аварийный сигнал вдальнейшем снимается вручную,Если сигнал с регулятора 6 приходит раньше, чем опорный сигнал достигает первой опорной уставки (ложноесрабатывание)(фиг.36), то сформировавшийся сигнал Р после прохождения блока 17 запрещает прохождениесигнала Р 1 на элемент 2 И 20, и формирование защитного воздействия второй ступени не происходит,Если контролируемый параметр достигает второй уставки устройства защиты, но сигнал с регулятора 6 приходит позже, чем опорный сигнал достигает второй опорной уставки (фиг,Зв)и сформированный сигнал Р поступаетна управляющий вход элемента ЗАПРЕТ 1919 раньше сигнала Р 6, что свидетельствует о небольшой скорости ростаконтролируемого параметра, при которой нет необходимости проводить второе защитное воздействие типа сбросареакционной массы, на выходе блока 4018 коррекции и элемента 9 сигналанет,Широкая распространенность потенциально опасных процессов в химической, химико-Фармацевтической, витам 11 нной, нефтехимической и других отраслях промьппленности и воэможностьувеличить эффективность проведениятаких процессов за счет исключения"ложных" срабатываний при отказахдатчиков технологических параметровтипа короткое замыкание предопределяет широкое применение таких устройств при синтезе систем защиты процессов нитрования, сульфирования,хлорирования, алкилирования и др,Применение устройства автоматической защиты позволяет повысить надежность защиты за счет сокращения "ложных" срабатываний всей схемы защиты н 2-3 раза, исключением таких ложных срабатываний от самого ненадежного датчика технологического параметра.Формула из обретения1, Устройство автоматической аварийной защиты потенциально опасныххимико-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 задатчикон,выход первого регулятора соединенчерез первый блок логики с первым ивторым клапанами, установленными налиниях подачи технологических компонент в реактор, а также второй блоклогики, 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 введеныблок опорного сигнала, блок коррекции и блок задержки, вход которогосоединен с выходом второго регулятора и.с первым входом блока коррекции, выход блока задержки соединенс управляющим входом блока опорногосигнала, 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 второйблок логики соединен с управляющим входом исполнительного механизмасброса реакционной массы,2. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в его составвведены первый и второй задатчики иблоки сравнения, интегратор и элементзапретапри этом выход первого задатчика соединен с первым входом первого блока сравнения, второй входкоторого соединен с выходом интегратора и первым входом второго блокасравнения, а выход соединен с первымвыходом блока опорного сигнала, второй вход второго блока сравнения соединен с выходом второго задатчика,выход второго элемента . Сравнения соединен с первым входом элемента запрета, второй вход которого соединен с управляющим входом блока опорного сигнала второй выход которого соедиЭ5 нен с выходом элемента запрета, а вход интегратора соединен с вторым управляющим входом блока опорного сигнала,Э. Устройство по п.1, о т л и ч а О ю щ е е с я тем, что в его состав введены, элемент запрета, логический элемент 2 И и элемент памяти, вход сброса которого соединен с входом сброса блока коррекции, первый ивторой входы элемента запрета соединены соответственно с первым и вторымвходами блока коррекции, выход элемента запрета соединен с первым входом логического элемента 2 И, второйвход которого соединен с третьим входом блока коррекции, а выход соединен с вторым входом элемента памяти,выход которого соединен с выходомблока коррекции, первый вход которого соединен с вторым входом элементазапрета.1540855 Т Фиг л ставитель А, Прусковцохред Л.Олийнык едактор обкова орректор ая Заказ 24 аж 419 одпис сударственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 и ГКНТ С агарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород,