热点问答 | 控制方案和联锁回路是一个意思吗?


在石化装置中,控制方案和联锁回路常被新人工程师视为“孪生兄弟”,究竟两者是同一套逻辑的不同表述,还是功能不同的独立系统?

初看之下,控制方案和联锁回路似乎有着诸多相似之处。但从以下几个方面可以看出两者是完全不同的!

01

功能角度

它们都致力于保障石化生产过程的稳定与安全。

控制方案通过对各种工艺参数,如温度、压力、流量等的精准调控,确保生产流程按照预定的工艺指标运行。例如,在原油蒸馏装置中,通过控制方案调节加热炉的燃料供给量,使原油在合适的温度下进行分馏,从而得到不同沸点范围的产品。

而联锁回路同样围绕这些工艺参数展开,当某些参数超出预设的安全阈值时,联锁回路迅速启动,执行一系列预先设定的动作,以避免危险情况的发生。像在化工反应釜中,一旦温度或压力超过安全上限,联锁回路会立即切断进料、启动冷却系统,防止反应失控引发爆炸等严重事故。

02

组成结构角度

它们都依赖传感器、控制器和执行器等硬件设备。

传感器负责实时监测工艺参数,并将信号传输给控制器。控制器依据预设的逻辑,对传感器传来的信号进行分析处理,然后向执行器发出指令。

执行器则根据指令对生产过程进行相应的操作,如调节阀的开度变化、泵的启停等。这一系列硬件设备的协同工作,是控制方案和联锁回路得以实现其功能的基础。

03

术语角度

HG/T 20699-2014 自控设计常用名词术语第3章过程控制术语

3.0.1 控制:为了达到规定的目标,在系统上或系统内的有目的作用。

3.0.2 过程控制:为了达到规定的目标而影响过程状况的变量的操纵。

3.0.3 自控控制:无需人直接或间接操纵终端执行元件的控制。

3.0.4 手动控制:由人直接或间接操纵终端执行元件的控制。(注:在工业过程中,手动控制是通过标准信号完成的。)

3.0.11 控制系统:通过精准指导或者操作一个或几个变量以达到预定状态的系统。

3.0.12 自动控制系统:无需人干预运行的控制系统 。它分为主控系统和被控系统。

注:前馈控制、串级控制、分程控制、比值控制、选择性控制、顺序控制、批量控制、先进过程控制系等都是控制的一种。

5.0.92 联锁系统:当过程参数越限、设备等状态异常以及操作员输入信号时,执行预先设定要求的系统。联锁系统分为安全联锁系统和非安全联锁系统。联锁系统可由传感器和/发讯器、逻辑控制器、最终元件和相关软件组成。

GB/T 26863-2011 火电站监控系统术语第7章保护功能及系统

7.5 联锁功能:用于防止出现不安全运行工况、保护人员和设备安全、预防危险的功能,是电站仪表和控制系统所实现功能之一。联锁有两种含义:

a) 相互关联设备间的生产流程中(如输煤系统、锅炉的燃烧系统),为保证安全运行按先后次序安全启动/停止设备前或后的自动操作。

b) 为防止超出极限状况或不适当的操作程序,因而危及设备安全,采取关停设备中造成故障的有关设备,或启动相关备用设备或防止进入不恰当的操作程序,以避免危险工况的联动操作,如高压加热器切旁路。

第6章控制功能与系统中6.2自动控制、6.3手动控制、6.4半自动控制、6.27顺序控制等与HG/T 20699意义相近,就不一一叙述。

从上述内容可以看出:

(1)联锁是为了安全,用于防止出现不安全运行工况、保护人员和设备安全、预防危险的;

(2)控制是为了生产,为了达到规定的目标,在系统上或系统内的有目的作用;

(3)“三化”中为了减少人工的操作逻辑,是自动控制/顺序控制而非联锁,举例储罐进料,①当到60%液位时,关闭进料阀XV1;②到70%液位时,报警;③当85%液位时,联锁关闭XV1,那么①属于自动控制,③不是SIS的情况下,属于非安全联锁,属于SIS的情况则是安全联锁。

注:造成大家对联锁的疑惑,主要因为过度管理和大家对概念的混淆。结合HGT 20638-2017化工装置自控工程设计文件深度规范对于<联锁系统逻辑图>和<顺序控制系统程序图>等内容,专业人员应在阐述问题时用词应准确。

04

本质上两者不同!

尽管存在相似之处,但控制方案和联锁回路在本质上有着明显的区别。控制方案是过程控制的"日常运营系统",联锁回路是安全防护的"紧急制动器"。

控制方案更侧重于维持生产过程的正常运行,追求生产效率和产品质量的优化。它是一个动态的、连续的调节过程,通过不断微调各种操作变量,使工艺参数始终保持在理想的工作区间内。例如,在乙烯生产装置中,控制方案会根据原料组成、产品需求等因素的变化,实时调整裂解炉的操作条件,以提高乙烯的产量和质量。

而联锁回路的核心使命是保障安全,它是一种静态的、紧急情况下的保护机制。联锁回路通常处于待命状态,一旦检测到异常情况,立即触发相应的保护动作,并且这些动作往往是强制性的、不可逆转的。比如在天然气输送管道中,当检测到管道压力骤降或泄漏时,联锁回路会迅速关闭上下游的阀门,防止天然气大量泄漏引发火灾或爆炸。

为何石化装置必须严格区分两者?

在实际的石化生产中,控制方案和联锁回路并非孤立存在,而是相互配合、协同运作,共同构建起生产过程的安全与稳定防线。控制方案通过维持正常的生产运行,减少异常情况的发生概率,从而降低联锁回路的触发频率。而联锁回路则作为最后的安全保障,在控制方案失效或遇到极端异常情况时发挥关键作用,避免事故的发生或扩大。

例如,在炼油厂的加氢裂化装置中,控制方案负责精确控制反应温度、压力、氢油比等参数,以确保加氢裂化反应的高效进行。同时,联锁回路针对可能出现的超温、超压、氢气泄漏等危险情况设置了多重保护。当控制方案因设备故障或其他原因无法有效控制工艺参数时,联锁回路迅速启动,及时采取紧急停车等措施,防止事故的发生。

控制方案和联锁回路虽然在石化生产中都扮演着不可或缺的角色,但它们有着不同的功能定位、工作方式和应用场景。作为石化行业的从业人员,准确理解二者的区别与联系,对于优化生产操作、保障安全生产具有至关重要的意义。只有合理设计和运用控制方案与联锁回路,才能确保石化生产在高效、稳定的轨道上运行,同时有效防范各类安全风险。

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