北京石油化工学院 本科毕业设计论文开题报告 题 目 名 称氨压缩机机组的SIS控制系统设计 题 目 性 质 设 计 指 导 教 师 魏文渊 魏军峰 学 生 姓 名 张 扬 学 号 080931 年 级 自Z08 专 业 自动化 二级学院部、系 信息工程学院 年 月 日
一、选题背景、研究意义及文献综述
1、选题背景
随着大化肥行业的不断发展其生产装置也不断朝着集成化、规模化的方向发展。然而大化肥生产过程往往有易燃易爆、高温高压的特点因此在生产过程中对安全的要求越来越高。目前在重要生产中除了采用DCS 系统对生产过程进行自动控制外还需要有另外一套安全仪表系统SISSafety instrumentation System 系统实现在异常情况下生产装置的连锁保护和紧急停车以保证生产过程中人身和设备的安全。GMR系统是GE公司在传统的SIS系统的基础上开发的一套具有“三重化冗余”的控制系统。GMR控制系统除了具有传统SIS系统连锁保护和紧急停车的功能之外还兼有灵活性强容错性好和智能化等特点。因此使得GMR控制系统在化工行业领域得到广泛的应用。 合成氨工业是现代化工行业中非常重要的一类。氨压缩机机组是合成氨必不可少的设备。化肥生产中用的离心压缩机主要有工艺空气压缩机、合成气压缩机、二氧化碳压缩机、氮气压缩机、氨压缩机空分空压装置的空气压缩机、氧气压缩机、氮气压缩机等。由于合成氨装置不断向大型化发展用户对压缩机组的能耗、可靠性、配套水平等技术指标的要求也越来越高。目前世界上先进的压缩机制造厂家都在致力于这方面的研究并取得了很大进展。如在压缩机气动性能设计上使用的程序能适用于几百个大气压大大提高了计算精度转子稳定性研究已经研制出超二阶、三阶的高柔性转子并已成功应用于产品的设计。此外国外在压缩机有关部件成套技术上也有了很大发展如密封、轴承、调节系统、辅机配套水平、机组自动化控制及故障诊断水平等方面取得了突破性的进展。 在国内目前离心式压缩机发趋势是容量不断增大以满足石化生产规模不断扩大的要求随着新技术的发展新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器的出现不断开发高压压缩机和小流量压缩机产品进一步研究三元流动理论不仅应用到叶轮设计还发展到叶片扩压器静止元件设计中以期达到最高的机组效率低噪声化采用噪声防护以改善操作环境。但在高技术、高参数、高质量和特殊产品方面还不能满足国内需要。另外在技术水平、质量、成套性上和国外还有差距。随着石化生产规模不断扩大离心压缩机大型化方面面临新的课题。
2、研究意义
对于氨压缩机机组来说其安全性至关重要它直接关系到生产过程中人身和设备的安全所以要求它必须稳定无故障地运行。基于此就需要一套独立的控制系统来实时监控机组的运行。一般安全联锁保护功能也可由DCS来实现。但是对于较大规模的紧急停车系统应按照安全独立原则与DCS分开设置这样做可以降低控制功能和安全功能同时失效的概率当维护DCS部分故障时也不会危及安全保护系统还有对于大型氨压缩机机组而言紧急停车系统响应速度越快越好。这有利于保护设备避免事故扩大并有利于分辨事故原因记录。而DCS处理大量过程监测信息因此其响应速度难以作得很快而且DCS系统是过程控制系统是动态的需要人工频繁的干预这有可能引起人为误动作而紧急事故处理系统ESD是静态的不需要人为干预这样设置ESD可以避免人为误动作。 而GE GMR控制系统集ESD系统和生命保护系统于一体它的“三重化冗余”表决系统对氨压缩机机组无论是整体安全连锁还是局部安全联锁都十分重要。综上所述本文对于氨压缩机机组的SIS系统设计能够提供实时监测数据以达到对氨压缩机机组的实时控制这对于合成氨流程的连锁保护和紧急停车必不可少而且在一定程度上提高了产品的产量。
3、文献综述
二、研究的基本内容拟解决的主要问题
2.1主要研究以下方面的内容 1.安全仪表的选型及GMR控制系统的硬件配置方案。 2.合成氨工艺流程各回路的控制方案和调节算法的选择。
3.针对以上控制方案的软件编程实现。
4.如何构建人机界面实现过程数据交换。
2.2拟解决的主要问题 1.安全仪表的选型及GMR控制系统的硬件配置。 2.合成氨各回路控制方案和控制算法的选择。 3.各种控制算法的PLC软件编程实现。
4.人机画面的实现。
三、研究步骤、方法
1查阅资料了解合成氨工艺流程和离心式压缩机的工作原理。合成氨工艺流程主要由造气、脱硫、压缩、变换、脱碳、合成等工段组成离心式压缩机的工作原理是气体进入离心式压缩机的叶轮后在叶轮叶片的作用下一边跟着叶轮作高速旋转一边在旋转离心力的作用下向叶轮出口流动并受到 叶轮的扩压作用其压力能和动能均得到提高气体进入扩压器后动能又进一步转化为压力能气体再通过弯道、回流器流入下一级叶轮进一步压缩从而使气体 压力达到工艺所需的要求。 2.通过查阅相关资料了解目前对合成氨工艺及离心式压缩机的控制方法根据自身设计的SIS系统的特点设计控制方案通过软硬件的设计和具体算法的选择、程序的编写完成SIS系统对氨压缩机机组的控制实现氨压缩机机组稳定无事故的运行。
四、研究工作进度 日期 研究内容
1-2周 资料搜索熟悉题目完成译文 3-4周 控制方案论证完成开题报告 5-8周 完成机械设计和硬件配置设计 9-10周 完成人机系统画面组态 11周-14周 完成相应的软件编制 15周-17周 整理软硬件资料编写论文 18周 提交论文准备答辩
五、主要参考文献 【1】
六、系教研室评议意见 评议人 年 月 日
