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工艺设计之联锁与控制的区别

2023-12-21 14:34:00|人气:9

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联锁和控制是工业自动化领域中常用的概念,它们的工作原理大致相同:

1. 联锁(Interlock):
        ● 联锁是一种安全保护机制,用于确保设备或系统在特定条件下的安全运行。

● 联锁系统通常由传感器、逻辑控制器和执行器组成。传感器监测设备或系统的关键参数,如温度、压力、液位等。

● 当传感器检测到异常情况时,逻辑控制器会根据预设的规则判断是否需要触发联锁动作。

● 如果需要,逻辑控制器会发送信号给执行器,执行器采取相应的措施,如关闭设备、切断电源、打开安全阀等,以防止事故的发生。

● 联锁系统的设计原则是“故障安全”,即在故障发生时,联锁系统应采取措施将设备或系统置于安全状态。

2. 控制(Control):
        ● 控制是一种自动调节机制,用于实现设备或系统的预定目标。

● 控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。传感器监测设备或系统的运行参数,如温度、压力、流量等,并将其反馈给控制器。

● 控制器根据预设的控制算法和目标值,计算出需要的控制信号,并发送给执行器。

● 执行器根据控制信号调整设备或系统的运行状态,如调节阀门开度、改变电机转速等,以实现预定的目标。

● 控制系统的设计原则是“稳定”和“精确”,即在外部干扰和参数变化的情况下,控制系统应能够保持设备或系统的稳定运行,并尽可能地实现精确的控制。

联锁和控制通常配合使用,以确保设备或系统的安全运行和工艺过程的自动控制。在设计和实施联锁和控制系统时,需要充分考虑安全性、可靠性、稳定性和可维护性等因素。

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虽然在HG/T 20511-2014 《信号报警及联锁系统设计规范》中对联锁系统的定义为:“当过程参数越限、设备等状态异常以及操作员输入信号时,执行预先设定要求的系统。联锁系统分为安全联锁系统和非安全联锁系统。联锁系统可由传感器和/或发讯器、逻辑控制器、最终元件及相关软件组成。”但实际上的检查统一把联锁看作是涉及安全的联锁。因此,从安全联锁的概念出发可以很容易看出联锁和控制的区别:

        1. 目的不同:联锁的主要目的是为了保证设备或系统的安全运行,防止事故的发生;而控制的主要目的是为了实现工艺过程的自动控制,提高生产效率和产品质量。
        2. 触发条件不同:联锁通常是在设备或系统出现异常情况时触发,如温度过高、压力过大等;而控制通常是根据工艺参数的变化来触发,如温度、压力、流量等。
        3. 动作方式不同:联锁的动作通常是一次性的,即在触发条件满足时,联锁装置会立即采取相应的动作,如切断电源、关闭阀门等;而控制的动作通常是连续的,即在触发条件满足时,控制系统会根据工艺参数的变化来调整设备或系统的运行状态。
        4. 优先级不同:在设备或系统出现异常情况时,联锁的优先级通常高于控制,即联锁装置会优先采取相应的动作,以保证设备或系统的安全运行。

国家对安全联锁关注度极高,凡是涉及联锁的都需要进行严格的管理,包括联锁动作发生后的处置及记录、联锁台账(包括联锁投切情况)、联锁管理制度中联锁分级、联锁摘除及投用管理、联锁变更管理等等。

化工系统中要对操作过程进行自动化控制,控制系统也是一个执行预先设定要求的系统过程,但是它的控制范围是在参数要求范围之内的,控制的是正常的设备,不会发生参数越限的情况,不对异常情况进行处理。控制系统与联锁系统有一定的相似之处,如果搞混,那么可能会造成一些麻烦。

实际上,需要改正我们日常情况的描述方法。日常生活中,通常把因为某个条件触动而联动其它设备发生动作的过程称为联锁,语境重点在于达到条件触发联动。而在生产尤其是化工生产过程联锁语境被默认限定为影响安全的条件触发联动,与日常用语的语境不同。

化工工程师需要严格区分这两种用语,避免因用词错误导致过度管理的情况。需要额外注意以下情况:

1、是“联锁”而不是“连锁”,在撰写相关文档的时候,文字容易发生混用错误。

2、在运行参数允许范围内的调节动作叫“控制”而不是“联锁”,不要误用词语。

3、PID调节过程是一个控制过程,一定不要用“联锁”这个词语来描述PID控制。

举一个最常见的误用情况:

实际运行的控制场景是:一个储存液体的装置,正常运行液位设定范围为200●1000mm。一台加液泵负责向装置内加注注液体,当液位高于900mm时,关闭加液泵,停止加液。

化工工程师如果按照常规经验编写工艺过程描述,容易将其错误的描述为:当液位高于900mm时,联锁关闭加液泵。

设计单位按照此描述就会设置联锁逻辑,安全设施设计及设立专篇中就会体现此处的联锁控制过程,因此后续会发生一系列的问题:

a.首先工艺描述确定过程为联锁过程,按照要求需要对其按照联锁进行管理;

b.实际情况是按照正常运行的控制管理,因此动作次数较多。而作为联锁,每次联锁动作都需要做出记录和说明,面临安全专家检查时可能根本无相关记录;

c.由于实际运行为常规的控制过程,动作频繁,而其作为联锁,如果频繁动作将是一种比较严重的异常情况,有理由怀疑工艺控制出现问题,需要对联锁过多的异常进行针对性的分析和改进;

d.作为正常运行的控制过程,可能会有较多临时解除控制的情况,而作为联锁管理,需要对解除情况进行识别和确认,并按照程序进行。检查时会发生私自停用、解除联锁的问题;

f.作为联锁,其动作条件必定在正常范围之外,而此例动作条件在正常运行范围之内,发生联锁参数设置错误的问题。

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