高压聚乙烯装置可燃气体检测报警系统改造

高压聚乙烯装置　可燃气体检测报警系统改造　关键词：可燃气体检测报警系统　配置改造　秦仲雄先生．上海石油化工股份有限公司　设备动力部高级工程师、主管。　一概况　２００５年　上海石油化工股份有限　公司在２＃高压聚乙烯（简称２ＰＥ）装置　检修期间．对可燃气体检测报警系统进　行了设备和技术提升的改造。改造后系　统有如下特点：（１）可燃气体检测报警　系统是智能开放的。它采用当今先进技　术　系统功能丰富．具有常规数字显示　现场气体浓度．两级浓度超限和系统故　障的声光报警．继电器触点输出和报警　确认复位等功能　此外还有故障自检和　自诊断及ＲＳ一４８５通信等功能。（２）装置　放出塔设备周围设置的９台检测器及采　用红外原理的可燃气体变送器　以防止　高浓度乙烯气体对检测器探头的冲击。　相应的二次仪表采用ＴＡ１　Ｏ２。（３）可燃　气体检测报警系统采用总线方式连接上　位机　与上位机进行通信　可对２ＰＥ装置　可燃气体检测报警系统进行集中监控管　理。　该系统投运后经过半年的运行　使　在线检测报警系统和生产管理水平上了　一个台阶　为２ＰＥ装置的安全生产提供　有力保障。　二可燃气体检测原理　目前国内外的可燃气体检测器　常　用的检测仪表主要应用有催化燃烧和红　外吸收两种原理。　Ａ　Ｖｏ１．１Ｏ　Ｎｏ。５　５・２００６　秦仲雄　件表面涂铂、钯触媒－气体在其表面燃　烧温度可很低。　由补偿元件和检测元件组成　１．催化燃烧原理　惠斯登电桥电路。电路通以稳定　接触燃烧式传　的电流给元件加热。在无可燃气　感器是目前可燃性　体情况下　电桥是平衡的电流输　气体检测仪最广泛　出　当检测元件接触到含氧可燃　使用的传感器元件。　气体时　在元件表面进行接触燃　其构成及测量原理如　烧反应。这种反应热使检测元件　图１所示。　的温度上升、电阻增大　而补偿元　用直径约　件的表面因没有涂催化剂．元件　０．０５　ｍｍ的铂金丝　本文作者秦仲雄先生　对可燃性气体是惰性的　不产生　绕成螺旋状　并切成相同的－－４＼段　在　燃烧反应．元件电阻仍保持恒定。检测　铂金丝圈外分多次涂上氧化铝载体　做　元件燃烧反应电阻变化与可燃性气体浓　成白色多孔元件　取其中一个作为补偿　度在一定范围内是成正比的　利用这个　元件（该元件不能与可燃性气体进行接触　原理就可将气体等的相关信号转换成相　燃烧）。另一个在载体上面涂以含铂、　应电信号（标准化信号）．用以检测可燃　钯的溶液．使元件表面形成触媒体　这　性气体的浓度。　种元件叫检测元件　也叫黑元件。当含　美国ＧＭ（ＧｅｎｅｒａＩ　Ｍｏｎｉｔｏｒｓ）公司近　氧气的可燃性气体接触到检测元件表面　年来推出了采用三芯传感器结构原理的　时　能产生接触燃烧反应。由于检测元　可燃气体检测器。其优点是在检测补　《ａ）检舅元件的构造　（ｂ）接煞燃烧式的基本电器　图７　催化燃烧传感器结构原理图　维普资讯 http://www.cqvip.com

高压聚乙烯装置可燃气体检测报警系统改造　偿元件中间插入支撑钢丝，可延长传感　器的寿命５年以上：由于元件体积增　置采用超高压管式Ｅ法高压聚乙烯生产　工艺技术　生产能力为１　０万ｔ／ａ。　安全技本　力有差异，它们都不含有空气是共性，　可采用同一类的预处理系统，通过被采　样品的自身压力，样品进入预处理系　大，其热容量增大，大大降低温度、风　力、湿度对零点的影响，使ＧＭ公司仪　２ＰＥ装置主要生产原料是乙烯，其　聚合过程是一个剧烈的放热反应。装置　具有高温、高压、高流速的特点，压力　２５０～２８０　ＭＰａ，统：被采样的介质经过冷却、减压后为　常温和接近常压水，经气提将可能存在　表的零点稳定，漂移极少。　温度３３０。Ｃ，因聚乙烯容　的乙烯气体和仪表空气混合，再经水　气分离和过滤的处理，通过流量调　节，进入可燃气体探测器进行检测报　２．红外吸收原理　美国ＧＭ公司自上世纪９０年代开　易粘壁，为防止堵塞发生，工艺上采用　脉；中排料方式。主要控制对象为乙烯压　始推出采用红外吸收原理的可燃气体　检测技术。其原理是一些可燃性气体　（碳氢化合物如：甲烷、乙烷、丙烷、丁　烷、戊烷、己烷、庚烷等）对特定波长的　红外辐射能有较强的吸收能力，通过测　量红外能量的减少，检测可燃气体的浓度。　红外原理传感器，无可动部件，安　装使用方便，无化学反应发生，具有很　高的可靠性和稳定性，平均无故障工作　时间达数年以上。其特点是：检测原理　是物理过程，光能被吸收，传感器不会　产生疲劳现象，因此使用寿命长：不象　催化燃烧传感器那样会被一些化学气　体所中毒：它只能检测碳氢化合物，　ＣＯ　２等对红外辐射能有明显收收能力的　气体：不受环境背景气体中是否含氧气　的限制。　３．红外原理与催化燃烧原理　技术指标对比　见表Ｉ。　表１技术指标对比　技术指标　催化燃烧原理　红外原理　精确度　±５　Ｓ（ＧＭ±３　ｓ）　±２　ｓ　传感器寿命　３年以上　５～１０在　抗中毒　较差　没有中毒现象　广普性　好（可以测Ｈ，）　差（不能测Ｈ，）　价格　适当　高　维修费用　高　低　三２ＰＥ装置可燃气体　检测报警系统配置　１．装置特点　上海石油化工股份有限公司２ＰＥ装　缩和聚合系统。　敬　青０　（Ｃ）第三种工况　２．可燃气体检测点设置　放出塔共有９个点的高温常压检测　２ＰＥ装置可燃气体检测报警系统　气体　因为常压，需强吸采集泵引流，　共７５个可燃气体检测点　分布如表２所　经冷却为常温常压水／气混合物，再经　不。　水气分离，由于样品气中已含有空气，　直接进入可燃气体检测器进行检测报　３．可燃气体检测预处理系统　警。因传感器侧强吸系统的抽力，样品　（１）进入预处理系统的工艺条件　进入预处理系统：被采样的介质经过冷　２ＰＥ装置工艺条件如表３所示。　却后为常温的水，再经水气分离和过滤　（２）预处理系统　的处理，通过流量调节，进入可燃气体　（ａ）第一种工况　检测器进行检测报警。　热水系统１区的高温高压水（～２００℃，　～２　０ＭＰａ），经过缓；中罐，维持罐内一　４．可燃气体检测报警系统配置　定的液位，从罐顶出来的蒸汽以及热　２ＰＥ装置可燃气体探测报警系统改　水系统中介质热水温度和压力如表３所　造项目上使用的智能气体检测系统为美　示，均为１　２０～１　５０。Ｃ，０．３～０．５　ＭＰａ。　国ＧＭ公司的智能０２系列气体检测系　（ｂ）第二种工况　统，其报警控制器４８０２Ａ和点型可燃气　热水系统２区中的介质热水，温度　体探测器１０００１—１和红外吸收原理的产　和压力为～５０℃，～０．３　ＭＰａ。　品。　第一和第二种工况仅仅是温度和压　（１）系统组成（如图２）。　（２）系统　表２　２ＰＥ装ｉ可燃气体检测点分布　配置　工艺设备　检测点　探测器　预处理　强吸　流量调节　扩散　１　热水系统　１１　催化燃烧　１１　／／　１１　／／／　可燃气体　２　０　３ＭＰａ　５０℃　２　催化燃烧　２　，，，　２　检测报警盘柜　３　放出塔　９　红外吸收　９　９　／／／　／／／　４　（常温，常压）　２６　催化燃烧　，，，　２６　，，，　，，，　内的气体检测　５　（常温，常压）　２７　催化燃烧　／／／　／／／　／／／　２７　控制器，作为　合计　７５　２２　３５　１　３　２７　２ＰＥ装置可燃　表３　２ＰＥ装置Ｉ艺条件　气体检测报警控制主　工况　位置　介质　点数　温度（℃）　压力（Ｍｐａ）　备注　监控器，显示监控点　热水系统１区　蒸汽　９　１２Ｏ一１　５Ｏ　０．３—０．５　气体检测浓度和报警　热水　２　２　热水系统２区　热水　２　～５Ｏ　～０　３　状态。另外系统还能　３　放出塔　汽＋气　９　—１　５Ｏ　一常压　输出公共或对应点的　世界仪表与自动化　——　一　维普资讯 http://www.cqvip.com

高压聚乙烯装置可燃气体检测报警系统改造　气体探舅现场　控制室　Ｋ系统　豆高压水蒸气～厂　ｒ　／　Ｌ＿二　－Ｉ控制ｌ——　ｅｓ　盘　催化燃烧　’Ｕ　Ｉ（系统　塑　——鋈磊　催化燃烧　报警控制器　一气体探测卜—一　　是常ｉＩ塔压气体（气ｊ厂　——　ｌ强吸ｌ　／　●　报警控制器卜一气体探测ｒ—－÷　　ｌ一　’…ｌ催化燃烧　、　／　报警控制器卜一气体探测ｒ—一　　吸式　赠常温常压气体　一【　！　＼＜　＞厂　■　报警控制器卜气体探测ｒ—＿÷　－一　催化燃烧　敝式　・　厂＜　报警控制器　——一　——　■　报警触点输ｊ　图２　２ＰＥ装置司燃气体检涌报警系统方块不意图　预报警、报警和故障继电器触点信号。　级系统设计。最长通信距离达１　２００ｍ．　通过本系统的Ｒｓ一４８５接口与上位机操　传输总线可环形配线．其双向通信功　作站进行通信，采用组态王软件对可燃　能。一旦线路发生短路或断路故障．不　气体检测系统进行组态，实现对２ＰＥ装　会影响线路上各元件的正常工作，大大　置可燃气体探测及报警系统的集中监控　提高了系统的安全性和可靠性。　管理。　（２）系统抗干扰技术　系统的电磁兼容性为１０Ｖ／Ｍ（１Ｍ～　四可燃气体检测报警　１　ＧＨｚ），符合产品工业标准要求，系统　控制系统功能及组成　抗干扰能力和各设备适应恶劣环境参数　能力较强，回路中信号被干扰概率大大　１．系统功能特点　降低。　２ＰＥ装置可燃气体探测报警系统改　（３）上位机（操作站）功能　造项目上使用的智能Ｏ２系列气体检测　上位机用组态王软件实现的主要功　系统是一种结构紧凑、高智能化的火气　能有：可燃气体监控总貌：区域监控：　综合报警控制器，各功能卡采用总底板　实时监控曲线：历史监控曲线：实时报　和相互独立插卡结构，最多具有１　６个　警状况：历史报警状况。　功能卡通道的容量，完成对火气报警、　系统可容纳３６５天历史记录。在　安全管理、联动控制等一系列强大功　ＣＲＴ上可随时调出查看，清除历史记录　能。控制器各功能卡均自带Ｉ．ｔＣＰ，具有　时需要输入密码，这样就可保证不会因　强大检测报警和自检功能、网络通信功　其他人员误操作而删除。　能。　（４）供电系统　（１）系统具有信号传输能力　系统由外部２２０ＶＡＣ、５０Ｈｚ提供电　系统具有长距离的通信功能，工业　源，经２２０ＶＡＣ／２４ＶＤＣ电源转换向可　ｌ１Ａ　Ｖｏ１．１Ｏ　Ｎｏ．５　５・２ＯＯ６　安全技本　燃气体检测系统供电，整个系统功　耗＜８００Ｗ．每台Ｏ２系列ＲＫ００２主机　箱所需ＤＣ２４　Ｖ由电源分配器独立配　电。　２．控制卡　４８０２Ａ智能可燃气体检测报警　控制卡结构采用标准化的设计，可　方便地插入Ｏ２系列气体检测系统主　机箱ＲＫ００２。仪表具有ＬＥＤ数字浓度　显示０～９９％ＬＥＬ，非接触自动调零、　标定和自检功能，智能０～２２　ｍＡ　ＤＣ输出（标定输出１．５ｍＡ，正常检　测输出４～２０ｍＡ，超量程输出２Ｏ～　２２ｍＡ），报警输出丰富。仪表安装、　操作简便，性能稳定可靠．且具备　免维护的功能。　３．点型可燃气体检测器　采用当今先进无焰催化燃烧检测探　头（三芯技术）．有效消除各种电气干扰　和环境影响，具有使用寿命长．响应速　度快，长期工作稳定可靠的特点。现场　安装、操作简便．具备免维护功能。　４．通信卡　将主机箱内各控制卡与外部主机之　间进行数据传输，同时提供一个基于　Ｍｏｄｂｕｓ　ＲＴＵ　ＲＳ一４８５的从机接口，从而　实现操作台与远程控制系统的数据传输。　５．强吸气体采集泵　ＳＴ２００强吸气体采集泵采用压缩气　体为工作气源，利用“文丘里“原理在喉　管处产生负压，抽取检测气体供１　０００１—　１点型可燃气体探测器。采集泵配有工　作气源压力调节阀、检测气体流量调节　阀和标定气体控制阊，用于调节控制不　同的工况，适合应用于易燃易爆的危险　场合。呀