Надежная и безаварийная работа механизмов и агрегатов, объединенных в едином технологическом процессе, в значительной мере определяется безотказной работой систем защиты и блокировки, которые предотвращают повреждение оборудования.
Система противоаварийной защиты должна соответствовать следующим требованиям:
— предотвращать развитие предаварийной ситуации в аварийную;
— локализовать аварию в случае ее возникновения;
— не допустить повреждения оборудования;
— в случае необходимости перевести технологический процесс на альтернативный режим, гарантирующий непрерывность технологического процесса после локализации аварийной ситуации.
Исходя из вышеперечисленных требований, можно разделить функции локальных схем технологических защит и блокировок.
Под технологической защитой следует понимать устройства, контролирующие ход и состояние технологического процесса, и автоматически вступающие в действие при возникновении аварийной ситуации.
Под технологической блокировкой подразумевается связь между устройствами защиты, которая при срабатывании одного или нескольких механизмов автоматически включает (отключает) в заданной последовательности в заданном временном интервале другие механизмы без вмешательства обслуживающего персонала.
Таким образом, схемы противоаварийных защит предназначены для своевременного обнаружения аварийных ситуаций и проведения, оперативных мер по предотвращению аварий.
Схемы технологических блокировок предотвращают технологически недопустимые действия оперативного персонала, определяют заданную последовательность операций по отключению аппаратов основного и вспомогательного технологического оборудования, обеспечивают технологическую взаимозависимость отдельных механизмов и аппаратов.
Важную роль в системах противоаварийной защиты и блокировки играют схемы аварийно-предупредительной сигнализации (АПС), которые предупреждают об отклонении контролируемого значения (относительно номинального).
По алгоритму функционирования устройства АПС делятся на две группы: устройства предупредительной и устройства аварийной сигнализации.
Аварийная сигнализация отличается от предупредительной тем, что здесь должен быть запомнен сработавший датчик, поскольку в результате последующего действия противоаварийной автоматики датчик может вернуться в исходное состояние раньше, чем оператор успеет зафиксировать поврежденный канал. Запоминание канала должно осуществляться не только до квитирования сигнала, но и после. Для возврата элемента памяти должна иметься отдельная кнопка сброса. Кроме того, для отстройки от кратковременных нарушений параметров, не приводящих к авариям, в канал необходимо вводить регулируемую задержку срабатывания канала.
Существует два основных алгоритма функционирования схем технологической сигнализации:
1. При срабатывании датчика мигает сигнальная лампа, действует непрерывный или прерывистый звуковой сигнал; при нажатии кнопки квитирования лампа переходит на ровное свечение, а звуковой сигнал исчезает; при самовозврате датчика до нажатия кнопки квитирования лампа горит, а звук исчезает; кнопкой опробования проверяются сигнальные лампы.
2. При срабатывании датчика мигает сигнальная лампа, действует непрерывный или прерывистый звуковой сигнал; при нажатии кнопки квитирования лампа переходит на ровное свечение, а звуковой сигнал исчезает; при самовозврате датчика до нажатия кнопки квитирования лампа и звонок продолжают действовать; кнопкой опробования проверяются сигнальные лампы.
Значения уставок (величин срабатывания) устройств и систем ПАЗ должны определяться перечнем технологических и технических параметров, включенных в схемы сигнализации и блокировки.
Системы технологической сигнализации.
Локальные устройства технологической сигнализации основываются на различной элементной базе.
Наиболее распространенными являются схемы, установленные на релейных элементах. Они являются наиболее помехозащищенными, но для сигнализации большого числа параметров требуют значительного количества аппаратуры и, как следствие этого, низкой надежностью и значительным энергопотреблением.
В настоящее время накоплен опыт создания и применения достаточно надежных, помехозащищенных схем технологической сигнализации, реализованных на транзисторах и микросхемах.
Примером устройства, реализованного на такой элементной базе является широко применяемый УАС-20Б.
УАС-20Б имеет 20 каналов сигнализации и предназначено для оповещения оператора об отклонении контролируемых параметров от нормы. Датчики могут быть удалены от устройства на расстояние до 10 км. При срабатывании датчика по любому каналу, кроме основной световой сигнализации, включается дублирующая световая сигнализация, которая при исчезновении сигнала от датчика не пропадает, а снятие ее осуществляется оператором при нажатии кнопки «Снятие блокировки».
Квитирование звуковой и световой сигнализации в устройстве происходим в двух режимах. В первом режиме (при отжатой кнопке «Квитир», расположенной на задней стенке устройства) квитирование звуковой и световой сигнализации производится отдельно двумя разными кнопками: «Квитирование света» и «Квитирование звука». Во втором режиме (при нажатой зафиксированной кнопке «Квитир») квитирование звуковой и световой сигнализации производится нажатием одной из кнопок «Квитирование света» или «Квитирование звука». При этом звуковая сигнализация исчезает, а световая переходит на режим постоянного свечения.
Устройство имеет ряд дополнительных устройств. Для фиксирования кратковременных сигналов в устройстве встроено дополнительное световое табло, которое состоит из двадцати светодиодных индикаторов. Информация о срабатывании датчиков хранится постоянно до отключения питания. Уничтожается информация нажатием кнопки «Снятие блокировки».
В устройстве фиксируется сигнал, пришедшим первым из группы сигналов. Информация о сигнале, пришедшем первым, хранится постоянно при наличии питания и может быть уничтожена нажатием кнопки «Сброс» при отсутствии сигнала на входе устройства.
В химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей отраслях промышленности все большее применение находят АСУТП, построенные на базе агрегатных комплексов технических средств. Под агрегатным комплексом обычно подразумевают унифицированный набор технических средств, взаимодействующих между собой в составе системы в целях решения определенных функциональных задач. Унификация технических средств комплекса предусматривает однотипность их элементной и конструктивной базы и диапазонов изменения выходных и входных сигналов, обеспечивающую возможность построения из ограниченного набора блоков (устройств) систем различной функциональной сложности и информационной мощности.
Агрегатный принцип построения технических средств позволяет строить автоматизированные системы без проведения индивидуальной разработки, легко перестраивать систему при модернизации технологической схемы объекта автоматизации или самой системы. Поскольку агрегатные комплексы в сфере потребления имеют универсальный характер, то каждый из них обеспечивает обнаружение и сигнализацию технологических и аварийных отклонений контролируемых переменных от заданных значений.
Комплекс MOD-30 (MOD-300) предназначен для централизованного контроля и управления непрерывными технологическими процессами. В номенклатуру комплекса входят: аналоговые блоки обнаружения отклонений параметров от установленных границ, блоки для контроля отклонений параметров, представленных дискретными сигналами, и для контроля правильности положений двухпозиционных исполнительных механизмов. Комплекс имеет мнемоническое изображение основного технологического оборудования, сигнализации технологических режимов агрегатов и общей аварийной сигнализации.