采用“冗余技术”保证联锁保护系统的可靠运行

联锁保护系统是按生产装置的工艺过程和设备要求，使相应的执行机构动作，或自动启动备用系统，或实现安全停车的系统。联锁保护系统要既能保证生产装置和设备的正常开、停、运转，又能在工艺过程出现异常情况时，按规定的程序保证安全生产，实现紧急操作、安全停车、紧急停车或自动投入备用设备。由此可见，保证联锁保护系统的可靠运行，对实现生产装置的正常生产和设备的正常运行是至关重要的。而通过采用“冗余技术”，即在DCS或ESD系统中对原有的控制方案进行改进，可以在不增加任何设备和投资的前提下，就能极大地提高联锁保护系统的可靠运行。 关键词： 联锁保护 冗余技术 二取二 大型机组是工艺生产装置的关键性设备，是工艺生产装置的心脏。大型机组的运行状况直接影响着工艺生产装置乃至整个工厂的正常生产。因此，保证大型机组的安全运行，不仅对机组本身，而且对整个工艺生产装置的生产过程也有着十分重大的意义，同时大型机组能否安全稳定运行也直接影响着工厂的经济效益。所以，加强大型机组的安全保护措施，提高大型机组的联锁保护系统的可靠性是十分必要的。 联锁保护系统中的联锁保护装置原则上要求单独设立，检测元件、执行机构、逻辑运算单元原则上也要单独设置。所以，现有的联锁保护系统在设计上对某一个重要工艺参数进行监测时，一般是设置一个联锁点，用来参与联锁保护回路，另外再设置一个检测点，用来进行工艺参数的指示、控制和报警。两个回路检测的是同一个工艺参数，但却单独设置，相互之间完全没有关系，原因主要是因为控制联锁系统是由分立单元仪表所组成的。一旦由于联锁回路的仪表元器件老化、线路故障、接触不良、动作不灵、阴雨天电气线路接地、人为的误操作和其它意外的原因，造成联锁保护系统非正常动作，将对生产装置的正常生产和设备的正常运行造成严重的影响和不必要的经济损失。 冗余技术是随着计算机的发展而逐渐发展起来的一项技术，一般是把能够完成某一功能的一个回路做成两个相互备用的回路，而实现的功能不变，即一个回路正常运行，另外一个相同的回路热备用。一旦正常回路出现故障，另外一个回路能立即接手完成所有的工作，对控制系统不会造成任何影响。按此原则，把实际中的对某一个工艺参数监测点的联锁回路和测量控制回路作为相互备用的两个回路，不再象原来设计的控制联锁系统那样相互独立，两个回路不再相互独立，而是相互备用——称“冗余技术”。近年来，由于技术改造而大量采用DCS或ESD系统来替代过去的分立单元仪表所构成的控制联锁系统，为采用“冗余技术”对原有控制方案进行改进，来提高联锁保护系统的可靠性提供了可能性和可操作性。 在DCS或ESD系统中，首先把两个回路监测到的对某一个工艺参数监测点的变化情况单独指示和报警，便于有故障时准确判断发生故障的回路，其中的一个回路的监测值作为控制回路的测量值进行连续控制。其次把两个回路的监测值单独进行越限报警处理，两个回路的越限报警输出信号通过设置一个“二取二”的逻辑或门处理后，作为联锁信号送入联锁回路，正常时信号为“1”。只有当两个回路的监测值都达到预先设定的联锁报警值后，联锁回路才能够动作，使工艺装置和设备按要求正常停车。如图所示： 原设计联锁回路示意图 采用“冗余技术”的联锁回路示意图 由图中可知：在原设计的控制联锁回路中，沿用了原分立单元仪表时代的控制系统模式，测量控制回路和联锁监测回路是完全分开的，没有充分发挥出DCS或ESD系统中的强大的内部编程控制功能。而采用“冗余技术”的控制联锁回路中，测量控制回路和联锁监测回路是相互联系的，输入联锁逻辑回路的信号是相互备用的。只有当两个回路的测量信号都满足联锁动作设定的条件时，联锁逻辑回路才能满足联锁动作的条件。而由于联锁回路的仪表元器件老化、线路故障、接触不良、动作不灵、阴雨天电气线路接地、人为的误操作和其它意外的原因造成的联锁回路测量值达到联锁动作设定条件，使联锁误动作从而造成大机组和重要设备非计划停车的事件，将不会再发生。有力的保证了生产装置的安全、稳定、高效的运行。 我厂有各类重要的大型机组和设备十余台，它们都是各生产装置的关键设备。由于联锁回路的仪表元器件老化、线路故障、接触不良、动作不灵、阴雨天电气线路接地、人为的误操作和其它意外的原因造成联锁误动作，使大机组和重要设备停车造成生产装置非计划停车，每年都会发生多次，给安全生产带来了极大的危害，严重影响了我厂各生产装置的平稳运行和经济效益。随着近几年的大规模的技术改造，许多原有的控制联锁系统都被DCS或ESD控制系统所替代，按照“冗余技术”的控制方案对重要联锁点进行了“冗余”处理。改造后，通过几年的运行，取得了非常好的效果，主要有以下几点经验： 1． 由于联锁回路的仪表元器件老化、线路故障、接触不良、动作不灵、阴雨天电气线路接地、人为的误操作和其它意外的原因发生的次数和以前相比基本持平，但没有造成一次非计划的停车。 2． 联锁系统可以安全的在线维护。 3． 联锁点的旁路开关原则上不再需要设置。 4． 联锁回路的设计简化，便于分析和处理故障。 5． 为处理故障提供了充足的时间，减少了发生误操作的几率。 6． DCS或ESD系统提示故障明确，为快速处理故障提供了条件。 通过上面的分析，可以得出结论：采用“冗余技术”可以极大的提高联锁保护系统的可靠性。过去的分立单元仪表所构成的控制联锁保护系统，由于故障率高、可靠性差，功能单一，很难采用“冗余技术”，现在使用DCS或ESD系统后，不仅可靠性高，而且实现各种功能容易，只需要通过软件编程就可实现。通过采用“冗余技术”来保证联锁保护系统的可靠性，从理论上讲，由于联锁回路的仪表元器件老化、线路故障、接触不良、动作不灵、阴雨天电气线路接地、人为的误操作和其它意外的原因，使联锁保护系统非正常动作而造成生产装置和设备的非计划停车，基本上可以避免。因此，对于重要的生产装置和设备的联锁保护系统，在使用DCS或ESD系统后，可以非常容易的采用“冗余技术”来提高联锁保护系统的可靠性，来保证生产装置和设备的长周期、安全稳定的运行，这具有很好的推广价值。