Электроустановки во взрывоопасных зонах блоков I категории взрывоопасности (насосный агрегат)

      - обеспечение технологических блоков  микропроцессорной техникой, максимально снижающей возможность ошибочных действий производственного персонала при ведении процесса, пуске и остановке производства и другие меры.

     Для максимального снижения выбросов в окружающую среду горючих и взрывопожароопасных веществ при аварийной разгерметизации оборудования и трубопроводов в технологических системах предусматриваются для блоков I категории взрывоопасности - установка автоматических быстродействующих запорных и (или) отсекающих устройств с временем срабатывания не более 12 c. В качестве запорных устройств могут использоваться автоматические регулирующие органы (арматура, клапаны, отсекатели), обеспечивающие предусмотренное быстродействие их срабатывания.

     Время срабатывания отключающих устройств  должно быть минимально, но не меньше времени  отключения источников давления, предусмотренного аварийной программой. Системы аварийного освобождения технологических блоков I-II категории взрывоопасности обеспечиваются запорными устройствами с дистанционно и (или) автоматически управляемыми приводами.

      Для насосов и компрессоров (группы насосов  и компрессоров), перемещающих горючие продукты, должно предусматриваться их дистанционное отключение. Для насосов, предназначенных для нагнетания СГ, ЛВЖ и ГЖ, при разработке процесса должны предусматриваться меры, обеспечивающие пуск и работу насосов с перемещаемой жидкостью в корпусе. При невозможности выполнения таких мер насосы оснащаются предупредительной сигнализацией и блокировкой по недопущению их пуска и остановке при отсутствии в корпусе перемещаемой жидкости.

      Насосы  оснащаются сигнализацией о нарушении  параметров работы, влияющих на безопасность.

      При выборе оборудования учитываются особенности  его конструкции, коррозийной стойкости, наличие средств взрывозащиты, характеристики используемых конструкционных (в том числе уплотняющих, прокладочных) и смазочных материалов, приспособленность к диагностированию его состояния, а также режим сменности, длительность процесса между регламентными остановками, межремонтные сроки по принятой в отрасли системы обслуживания и ремонта.

      В технологических блоках I категории  взрывоопасности центробежные насосы с торцовыми уплотнениями должны оснащаться системами контроля за температурой подшипников с сигнализацией и блокировкой по отключению компрессоров и насосов при достижении предельных значений температуры.

Для предупреждения возникновения аварий рекомендуется  для насосно-компрессорного оборудования использование системы компьютерного  мониторинга для контроля температуры подшипниковых узлов, вибрации, давления, уровня и других параметров.

      Выбор систем контроля, управления и ПАЗ, а также связи и оповещения по надежности, быстродействию, допустимой погрешности измерительных систем и другим техническим характеристикам осуществляется с учетом особенностей технологического процесса и в зависимости от категорий взрывоопасности технологического блока.

      Технологические процессы, имеющие в своем составе  объекты с блоками I категории взрывоопасности, оснащаются автоматическими системами управления, как правило, на базе электронно-вычислительной или микропроцессорной техники. Допускается применение пневматических средств.

      Системы автоматического управления взрывопожароопасными процессами на базе средств вычислительной техники должна обеспечивать:

      - постоянный контроль за параметрами  процесса и управление режимом  для поддержания их регламентированных значений;

      - регистрацию срабатывания и контроль  за работоспособным состоянием  средств ПАЗ;

     - постоянный контроль состояния воздушной среды в пределах объекта;

      - постоянный анализ изменения  параметров в сторону критических  значений и прогнозирование возможной аварии;

      - действие средств управления  и ПАЗ, прекращающих развитие  опасной ситуации;

      - действие средств локализации аварийной ситуации, выбор и реализацию оптимальных управляющих воздействий:

      - проведение операций безаварийной  остановки и переключения технологического  объекта;

      - выдачу информации о состоянии  безопасности на объекте в  вышестоящую систему управления.

      Выбор системы ПАЗ технологических  объектов и ее элементов осуществляется исходя из условий обеспечения ее работы при выполнении требований по эксплуатации, обслуживанию и ремонту в течение всего межремонтного пробега защищаемого объекта. При этом их надежность должна быть не ниже 0,99 за 1000 часов для блоков I категории и не ниже 0,9 - 0,99 за 1000 часов для блоков II и III категорий.

      В системах ПАЗ, как правило, запрещается  применение многоточечных приборов контроля параметров, определяющих взрывоопасность процесса. Возможность применения в системах ПАЗ быстродействующих электронных и микропроцессорных многоточечных приборов решается разработчиками процесса и проекта.

      Значения  уставок систем защиты определяются с учетом погрешностей срабатывания сигнальных устройств средств измерения, быстродействия системы, возможной скорости изменения параметров и категории взрывоопасности технологического объекта.

      Исполнительные  механизмы систем ПАЗ по параметрам, определяющим взрывоопасность процесса, кроме указателей крайних положений непосредственно на этих механизмах, должны иметь устройства, позволяющие выполнять сигнализацию крайних положений в помещении управления.

      Для технологических объектов с блоками I категории взрывоопасности предусматриваются  электронные или микропроцессорные средства ПАЗ с самодиагностикой и световой индикацией исправного состояния, при обосновании допускается применение других средств автоматики.

      При выборе систем ПАЗ и их элементов для технологических объектов с блоками I категории взрывоопасности, как правило, должны применяться резервируемые электронные и микропроцессорные системы. В каждом конкретном случае необходимость резервирования обосновывается.

      Контроль  за параметрами, определяющими взрывоопасность  технологических объектов с блоками I категории взрывоопасности, осуществляется не менее чем от двух независимых датчиков с раздельными точками отбора, допускается от двух различных параметров (давление и температура, температура и концентрация и т.п.).

      Электроприемники  технологических систем, имеющих в своем составе блоки I категории взрывоопасности, должны снабжаться электроэнергией по особой группе электроприемников 1 категории в соответствие с ПУЭ. При этом должна быть обеспечена возможность безаварийного перевода технологического процесса в безопасное состояние во всех режимах функционирования производства, в том числе и при одновременном прекращении подачи электроэнергии от двух независимых взаиморезервирующих источников питания. Исполнительные механизмы систем ПАЗ по параметрам, определяющим взрывоопасность процесса, на объектах с блоками I категории кроме указателей крайних положений непосредственно на этих механизмах, должны иметь устройства, позволяющие выполнять сигнализацию их крайних положений в помещении управления.

     Для технологических объектов с блоками I категории взрывоопасности в  системах контроля, управления и ПАЗ  запрещается использовать приборы, устройства и другие элементы, отработавшие свой срок службы. Эксплуатация средств с истекшим сроком службы допускается при наличии заключения об их технической надежности и соответствующего разрешения организации, имеющей на это право.

     Паспорт-протокол и блок-схема на систему ПАЗ  представлена в приложении Д. Критическим параметром технологического процесса является максимально допустимая температура подшипников насоса, которая в соответствии с заданием составляет 85⁰С. Температура подшипников насоса измеряется при помощи датчика температуры, сигнал с которого поступает на измерительный преобразователь (преобразует измеренное значение в необходимый сигнал по типу и уровню). Далее в схеме предусмотрен  блок гальванического разделения выполняющий роль искробезопасного барьера.

     Далее сигнал соответствующий  величине температуры  подшипников поступает в управляющее устройство. Управляющее устройство в соответствии с заданным алгоритмом работы и величинами сигналов обратной связи по температуре, давлению и циркуляции вырабатывает управляющий сигнал необходимого уровня и через статический преобразователь частоты управляет приводным электродвигателем насоса.

     При превышении температуры подшипников  насоса выше 85⁰С происходит отключение электродвигателя насоса и включается сигнализация, указывающая на неисправность.

     Для проверки работоспособности  системы ПАЗ необходимо зашунтировать контакты реле давления SP1,SP2, отключить цепь датчика расхода от  модуля ввода (АЦП) и подключить на вход указанного модуля источник напряжения с величиной выходного напряжения, соответствующего рабочему диапазону расхода.

     Отключить цепь датчика температуры  от  модуля ввода (АЦП) и подключить на вход указанного модуля регулируемый источник напряжения. Установить значение выходного сигнала регулятора напряжения ниже значения соответствующего 85⁰С (указанное значение предварительно определено в ходе проведения наладки и отмечено риской на корпусе регулятора).

     Запустить электродвигатель насоса на холостом ходу (вал электродвигателя отсоединен от насоса).

     Постепенно  увеличивая значение выходного сигнала  источника напряжения, ожидаем сработки системы ПАЗ. Визуально сверяем положение указателя на рукоятке регулятора напряжения с нанесенной на корпусе риской. ПАЗ должна срабатывать до достижения указателя на рукоятке нанесенной риски. Регулятор и датчик температуры должны тарироваться с установленной периодичностью.

      а) Оценка точности каналов  управления и защиты с учетом погрешности  измерений.

   Для определения точности каналов управления и защиты необходимо найти результирующую погрешность всех элементов входящих в ряд измерения. К ним относятся:

• Датчик измеряемой величины
• Искробезопасный барьер
• Канал передачи данных
• Модуль ввода аналогового сигнала
• Разрядность микропроцессорной системы

Диапазон  датчика температуры Д=0÷100 ºС , ∆пр.=0,5 %

Диапазон  измеряемой температуры Дизм.=85….90 ⁰С

Определяем  среднее значение температуры

Тср.=(85+90)/2=87.5  ºС

Погрешность диапазона работ:

∆д.р.= (90-85)/2= 2.5 ºС

∆t = ∆д.р./ Тср.=(2.5/87.5)*100 %=2,7 %

Погрешность датчика температуры

∆Тдат..=(100 /100 %)*0,5 %= 0,5 ºС

Погрешность вводного канала:

∆вк =│1/(2¹⁰ -1)диапазона ≈ 0,1 %

Определяем  погрешность датчика  в процентном содержании:

∆Тд.=(1,25/90)*100 % =1,4 %

Погрешность искробезопасного барьера ∆иб принимаем  равным 0,5 %

Расчет  суммарной погрешности измерения  температуры:

∆∑= (∆Тд ² + ∆иб² +∆вк ²)^1/2 = (2,7² +0,1² +1,4²)^1/2 = 0,866 % ≈ 0,87%

     Tнастр=85-85*0,0087=84,2 ºС

     Суммарная погрешность измерения температуры  не превышает погрешность диапазона работ.

∆_∑ <∆_t 

Диапазон датчика давления Д=0÷1,6МПа, ∆_пр.=0,5%

Диапазон  измеряемого давления Д_пар.=0,95….1 МПа

Определяем  среднее значение давления