1.3 Основные признаки аварийного состояния производства
и меры по его устранению
Технологический процесс получения водорода является пожаро- взрывоопасным процессом. В связи с этим ниже в таблице 1.4 приводятся основные признаки аварийного состояния производства и меры по их устранению. Это позволит обоснованно разработать функциональную схему автоматизации, алгоритмы управления процессом, распознавания и устранения пред аварийных и аварийных ситуаций на производстве.
Таблица 1.4 - Основные признаки аварийного состояния производства
|
Аварийная ситуация |
Меры по устранению |
|
1 |
2 |
|
1. Отключение силовой электроэнергии на электролизеры |
- аварийными клапанами дублировать отключение электролизеров; - двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение «в атмосферу»; - электролизеры продуть азотом; - контролировать постоянно объем водорода в контактном аппарате; |
|
2. Загрязнение водорода кислородом более 1% объемных после электролизера. Загрязнение кислорода водородом более 1% объемных после электролизера.. Течь электролита из ванны электролизера |
- аварийной кнопкой отключить электролизер; - отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение «в атмосферу»; - электролизеры продуть азотом; |
|
|
|
|
Продолжение таблицы 1.4 |
|
|
1 |
2 |
|
3. Повышение содержания водорода в воздушном пространстве производственных помещений более 1% объемных. Возникновение взрывов, пожаров в производственных помещениях. |
- аварийной кнопкой отключить электролизеры; - отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение «в атмосферу; - электролизеры продуть азотом; - закрыть электрозадвижку на трубопроводе подачи водорода в контактном аппарате, осуществлять постоянный контроль объема водорода в контактном аппарате; - продуть азотом трубопроводы и аппараты отделения очистки водорода; - при пожаре и взрыве вызвать пожарную команду, газоспасательную службу, сообщить диспетчеру завода |
|
4. Возникновение пожара или взрыва на контактном аппарате водорода |
- отключить подачу водорода в газгольдер и потребителям; - сбросить водород из газгольдера в атмосферу через газосборную трубу открытием задвижки на клапанной коробке; - продуть газгольдер водорода азотом через узел управления у электрозадвижки на трубопроводе подачи водорода в газгольдер; |
|
Окончание таблицы 1.4 |
|
|
1 |
2 |
|
5. Отсутствие азота |
- аварийной кнопкой отключить электролизер; - отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение «в атмосферу»; |
|
6. Отсутствие сжатого воздуха для КИПиА |
- аварийной кнопкой отключить электролизер; - отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение «в атмосферу», при этом отсечные клапаны на линиях водорода и кислорода, следствии падения воздуха на них, автоматически закроются; - электролизеры продуть азотом.; |
|
7. Отсутствие обратной холодной воды на электролизере. |
- осуществлять постоянный контроль температуры электролита в электролизерах, при повышении температуры более 900 электролизеры отключить; - отсечные и двухходовые клапаны на линиях водорода и кислорода перевести в положение «в атмосферу» |
1.4 Рекомендации по автоматизации анализируемого
технологического процесса
В результате анализа технологического процесса получения водорода выявлены следующие недостатки:
- не обеспечивается стабильность протекания технологического процесса;
- отсутствие централизованной системы контроля параметров технологического процесса;
- не выполняются требования технологического регламента;
- не обеспечивает требования технико-экономических показателей;
- недостаточный контроль за технологическим процессом;
- отсутствие архивирования данных;
- устаревшее оборудование.
Применение АСУТП позволит выполнить следующие функции:
- непрерывный сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;
- обработка первичной информации;
- управление стадиями процесса в автоматическом режиме.
- регистрация срабатывания сигнализации и исторических данных;
- хранение информации с возможностью ее обработки;
- визуализация информации в виде мнемосхем, графиков;
В связи с большими размерами аппаратов, оборудования и площадью занимаемое производством целесообразно использовать сетевую структуру сбора информации с применением современных пожаро- взрывозащищенных средств контроля и управления. Это позволит сократить монтажные и эксплуатационные расходы на пульты и щиты. В результате проведенной модернизации системы автоматизации операторское место должно быть обеспечено управляющей вычислительной машиной (УВМ).
2 РАЗРАБОТКА АСУТП ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА
2.1 Выбор контролируемых и регулируемых параметров
На основе анализа технологического процесса составим таблицу контролируемых и регулируемых параметров.
Одними из основных параметров характеризующих качественный и безопасный процесс протекания технологического процесса, а также влияют на скорость электролиза, являются напряжение и сила тока подаваемые на электролизер. Напряжение поддерживается в пределах 200-300 В, ток 1000 А.
В результате электролиза воды происходит выделение большого количества тепла. Поэтому необходимо контролировать температуру газов на выходе из электролизеров в пределах 75±5 ºС и температуру обратного электролита в пределах 65±5 ºС. Пройдя барботирования полученные газы скапливаются в регуляторах давления при температуре 35 ºС и давлении 0,5-1,0 МПа.
Процесс разделения газов на выходе из электролизеров не является идеальным. Превышение критической смеси газов может привести к взрыву, в следствии чего контролируем содержание водорода в кислороде на выходе из электролизера, не более 1,5 %, содержание кислород в водороде, не более 1,0 %. После прохождения очистки водорода доля кислорода в нем составляет 0,0005 %. Во избежании утечек водорода необходимо контролировать его содержание в производственных помещениях.
Для приготовления электролита используют дистиллят получаемый из пара, который подается под давлением 0,12-0,45 МПа в пародистилятор. Расход пара составляет 200-400 кг/час.
Контроль уровня осуществляется в емкости сбора дистиллята, в емкости питания электролизеров электролитом.
|
|
Технологический параметр |
Значение контроли-руемой величины |
Место контроля параметра |
Метод контроля параметра |
Вид контроля и управления |
||||
|
Кон-троль |
Регист-рация |
Регули-рование |
Сигнализация |
Блокировка |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
Приготовление дистиллята |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Давление пара, поступающего в пародистиллятор |
0,12·¸0,45МПа |
трубопровод |
|
+ |
- |
- |
- |
|
|
2 |
Расход пара |
200¸400 кг/час |
трубопровод |
|
+ |
- |
- |
- |
|
|
3 |
Температура пародистиллята после холодильника |
30 ± 5 0С |
трубопровод |
|
+ |
- |
- |
- |
|
|
|
Приготовление электролита |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Уровень накопления дистиллята |
|
емкость |
|
+ |
- |
+ |
+ |
|
|
|
Получение водорода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Уровень электролита |
|
емкость |
|
+ |
- |
+ |
мин. 33% |
|
|
6 |
Сила тока на ВАКЭЛ |
1000 А |
электролизер |
|
+ |
+ |
+ |
макс. 1000 А |
макс. 1000 А |
|
7 |
Напряжение на электролизере |
200-230 В |
электролизер |
|
+ |
+ |
+ |
|
|
|
8 |
Температура водорода |
75 ± 5 0С |
на выходе из электролизера |
|
+ |
+ |
- |
- |
|
|
9 |
Температура кислорода |
75 ± 5 0С |
на выходе из электролизера |
|
+ |
+ |
- |
- |
|
|
10 |
Температура электролита |
65 ± 5 0С |
Выход разделитель-ных колон |
|
+ |
+ |
+ |
- |
|
|
11 |
Концентрация водорода в кислороде |
1,5 % |
на выходе из электролизера |
|
+ |
+ |
- |
макс.1,5% |
макс.1,5% |
|
13 |
Концентрация кислород в водороде |
1,0 % |
на выходе из электролизера |
|
+ |
+ |
- |
макс.1,0% |
макс.1,0% |
Таблица 2.1 - Таблица основных технологических параметров контроля, регулирования, сигнализации и блокировки
Окончание таблицы 2.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
14 |
Давление водорода |
0,5-1,0 МПа |
Регулятор давления |
|
+ |
+ |
- |
- |
|
|
15 |
Давление и кислорода |
0,5-1,0 МПа |
Регулятор давления |
|
+ |
+ |
- |
- |
|
|
16 |
Температура водорода и кислорода |
35 0С |
На выходе из промывателей |
|
+ |
+ |
- |
макс.35 |
|
|
|
Очистка и осушка водорода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
Температура водорода |
100-140 0С |
электроподогревателя |
|
+ |
+ |
+ |
- |
|
|
18 |
Температура водорода |
100-180 0С |
Контактный аппарат |
|
+ |
+ |
+ |
- |
|
|
19 |
Температура водорода |
35 0С |
в холодиль-никах |
|
+ |
+ |
+ |
- |
|
|
20 |
Концентрация кислород в водороде |
0,0005 % |
трубопровод |
|
+ |
+ |
+ |
- |
|
2.2 Функциональная схема автоматизации
Функциональная схема автоматизации предназначена для отображения технических решений по автоматизации и является одним из основных проектных документов и средством общения технологов со специалистами по механизации и автоматизации производств.
Функциональная схема, представленная на графическом листе
