危化品作业人员取证培训:化工过程控制的简单操作

发布时间:2023-12-24
来源:特种作业培训考证网
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  《安全生产法》第二十六条规定:高危企业从业人员应当接受安全生产教育和培训,掌握本职工作所需的安全生产知识,提高安全生产技能,增强事故预防和应急处理能力。根据《生产经营单位安全培训规定》(原国家安全生产监督管理总局令第3号)第十三条规定“生产经营单位新上岗的从业人员,岗前安全培训时间不得少于24学时。煤矿、非煤矿山、危险化学品、烟花爆竹、金属冶炼等生产经营单位新上岗的从业人员安全培训时间不得少于72学时,每年再培训的时间不得少于20学时。”

  《危险货物分类和品名编号》(GB6944)规定,危险货物是指具有爆炸、易燃、毒害、感染、腐蚀、放射性等危险特性,在运输、储存、生产、经营、使用和处置中,容易造成人身伤亡、财产损毁或环境污染而需要特别防护的物质和物品。

  一、考证类别

  (一)危险化学品经营单位主要负责人;

  (二)危险化学品经营单位安全生产管理人员。

  二、考证要求

  (一)初训:未取得《安全生产知识和管理能力考核合格证》的危险化学品生产、经营单位的主要负责人和安全管理人员。

  (二)换证:已取得《安全生产知识和管理能力考核合格证》,且证书有效期已到期的持证人员。

  危险化学品安全作业:指从事危险化工工艺过程操作及化工自动化控制仪表安装、维修、维护的作业。

  1、光气及光气化工艺作业:

  2、氯碱电解工艺作业:

  3、氯化工艺作业:

  4、硝化工艺作业:

  5、合成氨工艺作业:

  6、裂解(裂化)工艺作业::

  7、氟化工艺作业:

  8、加氢工艺作业:

  9、重氮化工艺作业:

  10、氧化工艺作业:

  11、过氧化工艺作业:

  12、胺基化工艺作业:

  13、磺化工艺作业:

  14、聚合工艺作业:

  15、烷基化工艺作业:

  16、新型煤化工工艺作业:

  17、电石生产工艺作业:

  18、偶氮化工艺作业:

  19、化工自动化控制仪表作业:

  20、危险化学品仓储作业:

  为落实国家安全政策法规的要求,切实提高高危行业从业人员安全技能,强化人员的安全意识,全面提升企业安全生产管理水平,有关事项安排如下:

  培训对象

  危险化学品生产经营单位从业人员(含新员工、继续教育员工,班组长)。危险化学品生产经营单位从业人员是指危化品管理人员,包括厂长经理、生产厂长经理、仓库保管人员。危险化学品生产一线员工(危化品操作工)、危化品采购人员等。


  化工过程控制原理——简单控制系统

  简单控制系统指的是单输入——单输出(SISO)的线性控制系统,是控制系统的基本形式。其特点是结构简单,而且具有相当广泛的适应性。

  (一)简单控制系统的组成

  在化工生产过程中有各种控制系统,图3-1是几个简单控制系统的示例。

  图中用TT、PT、LT和FT分别表示温度、压力、液位变送器和流量变送器,用TC、PC、LC和FC表示相应的控制器,图中的执行器都用控制阀表示。在这些控制系统中都有一个需要控制的过程变量,例如图中的温度、压力、液位、流量等,这些需要控制的变量称为被控变量。为了使被控变量与希望的设定值保持一致,需要有一种控制手段,例如图中的蒸汽流量、回流流量和出料流量等,这些用于调节的变量称为操纵变量或操作变量。被控变量偏离设定值的原因是由于过程中存在扰动。例如,蒸汽压力、泵的转速、进料量的变化等。

  在这些控制系统中,检测元件和变送器将被控变量的检测转换为标准信号,当系统受到扰动影响时,检测信号与设定值之间就有偏差,因此,检测变送信号在控制器中与设定值比较,其偏差值按一定的控制规律运算,并输出信号驱动执行机构改变操纵变量,使被控变量回复到设定值。

  可见,简单控制系统由检测变送单元、控制器、执行器和被控对象组成。

  图片

  检测元件和变送器用于检测被控变量,并将检测到的信号转换为标准信号输出。例如,热电阻或热电偶和温度变送器、压力变送器和液位变送器、流量变送器等。

  控制器用于将检测变送单元的输出信号与设定值信号进行比较,按一定的控制规律对其偏差信号进行运算,运算结果输出到执行器。控制器可以采用模拟仪表的控制器或由微处理器组成的数字控制器,例如,用DCS中的控制功能模块等实现。

  执行器是控制系统环路中的最终元件,直接用于控制操纵变量变化。执行器接收控制器的输出信号,通过改变执行器节流件的流通面积来改变操纵变量。它可以是气动薄膜控制阀、带电气阀门定位器的电动控制阀等。执行器也可用变频调速电机等实现。

  被控对象是需要控制的设备,如换热器、泵液位储罐和管道等。

  (二)简单控制系统的设计

  1.控制系统设计概述

  首先,要求自动控制系统设计人员在掌握较为全面的自动化专业知识的同时,也要尽可能多地熟悉所要控制的工艺装置对象;其次,要求自动化专业技术人员与工艺专业技术人员进行必要的交流,共同确定自动化方案;再次,自动化技术人员要切忌盲目追求控制系统的先进性和所用仪表及装置的先进性。工艺人员要进一步建立对自动化技术的信心,特别是一些复杂对象和大系统的综合自动化,要注意倾听自动化专业技术人员的建议;最后,设计一定要遵守有关的标准、行规,按科学合理的程序进行。

  (1)基本内容。

  ①确定控制方案。首先要确定整个系统的自动化水平,然后才能进行各个具体控制系统方案的讨论确定。对于比较大的控制系统工程,更要从实际情况出发,反复多方论证,以避免大的失误。控制系统的方案设计是整个设计的核心,是关键的第一步。要通过广泛的调研和反复的论证来确定控制方案,它包括被控变量的选择与确认、操纵变量的选择与确认、检测点的初步选择、绘制出带控制点的工艺流程图和编写初步控制方案设计说明书等。

  ②仪表及装置的选型。根据已经确定的控制方案进行选型,要考虑到供货方的信誉、产品的质量、价格、可靠性、精度、供货方便程度、技术支持、维护等因素并绘制相关的图表,

  ③相关工程内容的设计。包括控制室设计、供电和供气系统设计、仪表配管和配线设计及联锁保护系统设计等,提供相关的图表。

  (2)基本步骤。

  ①初步设计。初步设计的主要目的是上报审批,并为订货做准备。

  ②施工图设计。在项目和方案获批后,为工程施工提供有关内容详细的设计资料。

  ③设计文件和责任签字。包括设计、校核、审核、审定、各相关专业负责人员的会签等,以严格把关、明确责任、保持协调。

  ④参与施工和试车。设计代表应该到现场配合施工,并参加试车和考核。

  ⑤设计回访。在生产装置正常运行一段时间后,应去现场了解情况,听取意见,总结经验。

  2.被控变量的选择

  被控变量的选择是控制系统设计中的关键问题。在实践中,该变量的选择以工艺人员为主,自控人员为辅,因为对控制的要求是从工艺角度提出的。但自动化专业人员也应多了解工艺,多与工艺人员沟通,从自动控制的角度提出建议。工艺人员与自控人员之间的相互交流与合作,有助于选择好控制系统的被控变量。

  在过程工业装置中,为了实现预期的工艺目标,往往有许多个工艺变量或参数可以被选择作为被控变量,也只有在这种情况下,被控变量的选择才是重要的问题。在多个变量中选择被控变量应遵循下列原则:

  (1)尽量选择能直接反映产品质量的变量作为被控变量;

  (2)所选被控变量能满足生产工艺稳定、安全、高效的要求;

  (3)必须考虑自动化仪表及装置的现状。

  3.操纵变量的选择

  在选定被控变量之后,要进一步确定控制系统的操纵变量(或调节变量)。实际上,被控变量与操纵变量是放在一起综合考虑的。操纵变量的选取应遵循下列原则:

  (1)操纵变量必须是工艺上允许调节的变量;

  (2)操纵变量应该是系统中所有被控变量的输入变量中对被控变量影响最大的一个。控制通道的放大系数K要尽量大一些,时间常数T适当小些,滞后时间尽量小。

  (3)不宜选择代表生产负荷的变量作为操纵变量,以免产量受到波动。

  4.控制规律及控制器作用方向的选择

  在控制系统中,仪表选型确定以后,对象的特性是固定的;测量元件及变送器的特性比较简单,一般也是不可以改变的;执行器加上阀门定位器可有一定程度的调整,但灵活性不大;主要可以改变的就是控制器的参数。系统设置控制器的目的,也是通过它改变整个控制系统的动态特性,以达到控制的目的。

  控制器的控制规律对控制质量影响很大。根据不同过程特性和要求,选择相应的控制规律,以获得较高的控制质量;确定控制器作用方向,以满足控制系统的要求,也是系统设计的一个重要内容。

  (1)控制规律的选择。

  ①位式控制。常见的位式控制有双位和三位两种。一般适用于滞后较小、负荷变化不大也不剧烈,控制质量要求不高,允许被控变量在一定范围内波动的场合,如恒温箱、电阻炉等的温度控制。

  ②比例控制。它是最基本的控制规律。当负荷变化时,克服扰动能力强,控制作用及时,过渡过程时间短,但过程终了时存在余差,且负荷变化越大余差也越大。比例控制适用于控制通道滞后较小、时间常数不太大、扰动幅度较小,负荷变化不大、控制质量要求不高,允许有余差的场合。如贮罐液位、塔釜液位的控制和不太重要的蒸汽压力的控制等。

  ③比例积分控制。引入积分作用能消除余差,故比例积分控制是使用最多、应用最广的控制规律,但是,加入积分作用后要保持系统原有的稳定性,必须加大比例度(削弱比例作用),以使控制质量有所下降,如最大偏差和振荡周期相应增大,过渡时间加长。对于控制通道滞后小,负荷变化不太大,工艺上不允许有余差的场合,如流量或压力的控制,采用比例积分控制规律可获得较好的控制质量。

  ④比例微分控制。引入微分,会有超前控制作用,能使系统的稳定性增加,最大偏差和余差减小,加快了控制过程,改善了控制质量,故比例微分控制适用于过程容量滞后较大的场合。对于滞后很小和扰动作用频繁的系统,应尽可能避免使用微分作用。

  ⑤比例积分微分控制。微分作用对于克服容量滞后有显著效果,对克服纯滞后是无能为力的。在比例作用的基础上加上微分作用能提高系统的稳定性,加上积分作用能消除余差,又有δ、T₁、T。三个可以调整的参数,因而可以使系统获得较高的控制质量,它适用于容量滞后大、负荷变化大、控制质量要求较高的场合,如反应器、聚合釜的温度控制。

  (2)控制器作用方向的选择。

  控制系统各环节的增益有正负之别。各环节增益的正负可根据在稳态条件下该环节输出增量与输人增量之比确定。当该环节的输入增加时,其输出增加,则该环节的增益为正,反之,如果输出减小则增益为负。

  对象的增益可以是正,亦可以是负,例如在液位控制系统中,控制阀装在入口处对象的增益是正的;如果装在出口处,则对象的增益是负的。气开控制阀的增益是正的;气关控制阀的增益是负的。检测元件和变送器的增益一般是正。控制器有正、反作用之分,正作用控制器的增益是负的;反作用控制器的增益是正的。这是因为在控制系统中偏差是设定值减测量值(R—Y),而控制器中偏差是测量值减设定值(Y—R)。

  整个控制系统必须是一个负反馈系统,所以回路中各环节增益的乘积必须为正值。一个控制系统设计好后,对象、控制阀、检测元件和变送器的增益亦确定了,通过选择控制器作用方向来保证控制系统是一个负反馈系统。

  在图3-3所示液位控制系统中,如操纵变量是进料量并选择气开阀,确定控制器正、反作用。进料阀开度增加,液位升高,因此对象增益K,为正;液位升高,检测变送环节的输出增加,检测变送环节K正;而气开阀K。为正;为保证负反馈,Kπ=K₄K、K,Km>0,因此应选择控制器增益K.为正,即为反作用控制器。

  如操纵变量是出料量同样选择气开阀,此时出料阀开度增加,液位降低,因此对象增益K。为负;应选择控制器增益K。为负,即为正作用控制器。

  5.执行器(气动薄膜控制阀)的选择

  气动薄膜控制阀虽然结构简单,但在自动控制系统中的作用不容忽视。若选型或使用不当,往往会使控制系统运行不良。

  (1)控制阀结构类型及材质的选择。

  气动薄膜控制阀有直通单座、直通双座、角形、隔膜、蝶阀和三通阀等不同结构形式,要根据操纵介质的工艺条件(温度、压力、流量等)及其特性(黏度、腐蚀性、毒性、介质状态形式等)和控制系统的不同要求来选用。

  此外,还应根据操纵介质的工艺条件和特性选择合适的材质。

  (2)控制阀气开、气关形式的选择。

  对于一个具体的控制系统来说,究竟选气开阀还是气关阀,即在阀的气源信号发生故障或控制系统某环节失灵时,阀是处于全开的位置安全,还是处于全关的位置安全,要由具体的生产工艺来决定,一般来说要根据以下几条原则进行选择。

  ①首先要从生产安全出发,即当气源供气中断,或控制器出故障而无输出,或控制阀膜片破裂而漏气等而使控制阀无法正常工作以致阀芯回复到无能源的初始状态(气开阀回复到全关、气关阀回复到全开)时,应能确保生产工艺设备的安全,不致发生事故。如生产蒸汽的锅炉水位控制系统中的给水控制阀,为了保证发生上述情况时不致把锅炉烧坏,控制阀应选气关式。

  ②从保证产品质量出发,当发生控制阀处于无能源状态而回复到初始位置时,不应降低产品的质量,如精馏塔回流量控制阀常采用气关式,一旦发生事故,控制阀全开,使生产处于全回流状态,防止不合格产品的蒸出,从而保证塔顶产品的质量。③从降低原料、成品、动力损耗来考虑。如控制精馏塔进料的控制阀就常采用气开式,一旦控制阀失去能源即处于气关状态,不再给塔进料,以免造成浪费。

  ④从介质的特点考虑。精馏塔塔釜加热蒸汽控制阀一般选气开式,以保证在控制阀失去能源时能处于全关状态避免蒸汽的浪费,但是如果釜液是易凝、易结晶、易聚合的物料时,控制阀则应选气关式以防调节阀失去能源时阀门关闭,停止蒸汽进入而导致釜内液体的结晶和凝聚。

  (3).控制阀流量特性的选择。

  控制阀的流量特性直接影响到系统的控制质量和稳定性,需要正确选择。

  制造厂提供的调节阀流量特性是理想流量特性,国内常用的理想流量特性有线性、等百分比和快开等几种。

  在实际使用时,控制阀总是安装在工艺管路系统中,控制阀前后的压差是随着管路系统的阻力而变化的。因此,选择控制阀的流量特性时,不但要依据过程特性,还应结合系统的配管情况来考虑。

  阀的工作特性应根据过程特性来选择,其目的是使广义过程特性为线性,如变送器特性为线性、过程特性也是线性时,应选用线性工作特性;如果变送器特性为线性,而过程特性的放大系数K0。是随操纵变量的增加而减小时,则应选用对数工作特性。

  依据工艺配管情况确定配管系数S值后,可以从所选的工作特性出发,确定理想特性。当S=1——0.6时,理想特性与工作特性几乎相同;当S=0.6——0.3时,无论是线性或对数工作特性,都应选对数的理想特性;当S<0.3时,一般不适宜控制,但也可以根据低S阀来选择其理想特性。

  (4)控制阀口径大小的选择。

  确定控制阀口径大小也是选用控制阀的一个重要内容,主要依据阀的流通能力。正常工况下要求控制阀开度处于15%——85%之间,因此,不宜将控制阀口径选得太小或太大。否则,会使控制阀可能运行在全开时的非线性饱和工作状态,系统失控;或使阀门经常处于小开度的工作状态,造成流体对阀芯、阀座严重冲蚀,甚至引起控制阀失灵。

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