信號報警及聯(lián)鎖系統(tǒng)

1、信號報警及聯(lián)鎖系統(tǒng)信號報警及聯(lián)鎖系統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 概概 要要 信號報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中是至關(guān)重要的，是實現(xiàn)自動監(jiān)督和保證安全生產(chǎn)的重要措施之一。由于現(xiàn)代化工業(yè)裝置的測量和監(jiān)視過程變量、設(shè)備是大量的，不可能使它們都能保持在給定的數(shù)值條件。當一些確保安全生產(chǎn)的重要過程變量和工藝操作的關(guān)鍵變量超過規(guī)定值，或設(shè)備運行狀態(tài)發(fā)生異常情況，信號報警系統(tǒng)用燈光及音響警告操作者，采取必要的措施，以改變工況。 當超限更為嚴重需立即采取措施時，聯(lián)鎖系統(tǒng)將自動啟動備用設(shè)備或自動停車，不使事故擴大，損壞設(shè)備，危及人身安全，保證生產(chǎn)過程處于安全狀態(tài)。 第二節(jié)第二節(jié) 信號報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)置要點信號報警、聯(lián)鎖系

2、統(tǒng)設(shè)置要點1. 信號報警、聯(lián)鎖點的設(shè)置，動作整定值及可調(diào)范圍必須符合工藝過程的要求。合理地設(shè)計聯(lián)鎖系統(tǒng)，在一定程度上提高了生產(chǎn)的自動化水平，確保產(chǎn)品質(zhì)量，保證了安全生產(chǎn)。但是過多的設(shè)置聯(lián)鎖點，聯(lián)鎖系統(tǒng)頻繁動作，會造成生產(chǎn)過多地停頓，影響產(chǎn)量，重新啟動又增加了不少麻煩，并且會使各種費用大大增加，增加生產(chǎn)成本。2. 信號報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計在滿足生產(chǎn)需要的前提下，應盡量采用簡易的線路和控制方案，減少中間環(huán)節(jié)以保證動作可靠。線路元件少、線路簡單就減少了元件本身故障所造成的誤動作。有時變量并未超限，卻因元件故障或線路故障而引起誤動作，在設(shè)計中應盡量避免的。 3.有觸點的電磁繼電器和無觸點的晶體管邏輯插

3、卡式的信號報警、聯(lián)鎖均可采用。一般情況下，聯(lián)鎖系統(tǒng)宜采用電磁繼電器線路。 4. 信號報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)的元件和器件應該安裝在震動小、灰塵少、無明顯腐蝕和電磁干擾的場所?；蛘卟扇〈胧乐购涂朔@些因素的影響。繼電器在出廠時振動試驗是50Hz、0.35mm的單振幅作為振源，所以安裝的地點嚴禁超過此標準，應該是無振動，或者只有細微的振動。繼電器的溫升小于60。 5. 在現(xiàn)場安裝的故障檢測元件和執(zhí)行機構(gòu)應符合所在場所的防爆、防火要求。設(shè)計時可以用隔爆的元件，或采用本質(zhì)安全系統(tǒng)。 6.在易燃易爆的危險場所，信號燈及按扭等電氣元件，應符合有關(guān)防爆規(guī)定。 7.信號報警系統(tǒng)的電源和一般儀表供電等級相同，有一個獨

4、立的電源回路和保護裝置。 聯(lián)鎖系統(tǒng)的電源等級應根據(jù)工藝裝置的要求而定。重要的聯(lián)鎖系統(tǒng)為確保穩(wěn)定、可靠的供電，應配用不間斷電源裝置，供電時間視生產(chǎn)裝置的要求而確定，一般為30min。 8.信號報警、聯(lián)鎖系統(tǒng)的各元件間用銅芯塑料線相互連接，線芯截面積一般為1.0-1.5mm2。 第三節(jié)第三節(jié) 繼電器知識繼電器知識 一、繼電器的定義：繼電器是一種當輸入量（電、磁、聲、光、熱）達到一定值時，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動控制器件。 二、繼電器的分類：繼電器比較常見的是 電磁繼電器 速度繼電器 熱繼電器 時間繼電器 三、繼電器的工作原理和特性 ： 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和

5、被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。 1、電磁繼電器的工作原理和特性 ：對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。 2、熱敏干簧繼電器的工作原理和特性 ：熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動開關(guān)動作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供

6、磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。 3、固態(tài)繼電器（SSR）的工作原理和特性 ：固態(tài)繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。 固態(tài)繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。 四、繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù) 1、額定工作電壓：是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 2、直流電阻 ：是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。 3、吸合電流 ：是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。

7、在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。 4、釋放電流 ：是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠遠小于吸合電流。 5、觸點切換電壓和電流：是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否則很容易損壞繼電器的觸點。 五、繼電器測試 1、測觸點電阻 用萬能表的電阻檔，測量常閉觸點與動點電阻，其阻值應為0；而常開觸點與動點的阻值就為無窮大。由此可以區(qū)別

8、出那個是常閉觸點，那個是常開觸點。 2、測線圈電阻 可用萬能表R10檔測量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開路現(xiàn)象。 3、測量吸合電壓和吸合電流 找來可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進行監(jiān)測。慢慢調(diào)高電源電壓，聽到繼電器吸合聲時，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準確，可以試多幾次而求平均值。 4、測量釋放電壓和釋放電流 也是像上述那樣連接測試，當繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當聽到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時，記下此時的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的1050，如果釋放電壓太?。?/p>

9、小于1/10的吸合電壓），則不能正常使用了，這樣會對電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。 六、繼電器的電符號和觸點形式 繼電器線圈在電路中用一個長方框符號表示，如果繼電器有兩個線圈，就畫兩個并列的長方框。同時在長方框內(nèi)或長方框旁標上繼電器的文字符號“J”。繼電器的觸點有兩種表示方法：一種是把它們直接畫在長方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要，把各個觸點分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點與線圈旁分別標注上相同的文字符號，并將觸點組編上號碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點有三種基本形式： 1.動合型（H型）線圈不通電時兩觸點是斷開的，通電后，兩個觸點就閉合。以合字的拼音字頭

10、“H”表示。 2.動斷型（D型）線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電后兩個觸點就斷開。用斷字的拼音字頭“D”表示。 3.轉(zhuǎn)換型（Z型）這是觸點組型。這種觸點組共有三個觸點，即中間是動觸點，上下各一個靜觸點。線圈不通電時， 動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(tài)，達到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點組稱為轉(zhuǎn)換觸點。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“z”表示。 六、繼電器的選用1.先了解必要的條件 控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；被控制電路中的電壓和電流； 被控電路需要幾組、什么形式的觸點。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)。控制電

11、路應能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。 2.查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。 3.注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應選用超小型繼電器產(chǎn)品。 報警聯(lián)鎖原理圖中常用符號報警聯(lián)鎖原理圖中常用符號 代號 符號1. 電鈴 DL 2. 電喇叭 DD3. 熔斷器 RD4. 紐子開關(guān) K5. 行程開關(guān) CK6. 普通按鈕 AN7. 帶指示燈的按鈕 AN8. 繼電器線圈 第五節(jié)第五節(jié) 信號報警

12、系統(tǒng)信號報警系統(tǒng)一.信號報警系統(tǒng)的基本功能在過程變量超過規(guī)定值時,即不正常狀態(tài)時,信號報警系統(tǒng)就能動作,用燈光(平光、閃光、旋光)和音響(電鈴、蜂鳴器、電笛、電子音響等)表示事故狀態(tài)，警告操作者,采取必要的措施。1.信號報警系統(tǒng)的一般功能和動作閃光信號一般報警系統(tǒng)的動作方式見表1狀態(tài)報警燈音響器狀態(tài)報警燈音響器正常滅不響恢復正常滅不響不正常閃光響試驗全亮響確認（消聲）平光不響2.能區(qū)別第一原因的信號報警系統(tǒng)有的工藝過程和設(shè)備上有幾個不同過程變量的信號報警點,為了區(qū)別原發(fā)性的故障第一原因事故,以便于事故原因的分析處理。因為用人工最終找出第一肇事原因的根源是十分費事的,所以就有必要設(shè)計能鑒別第一原

13、因事故的信號報警系統(tǒng)。狀態(tài)第一原因信號報警燈其余信號報警燈音響器正常滅滅不響不正常閃光平光響確認（消聲）閃光平光不響恢復正常滅滅不響試驗全亮全亮響 當有數(shù)個事故參數(shù)出現(xiàn)時,幾個燈差不多同時亮,則可以從燈光中來區(qū)別。閃光表示事故第一原因,呈平光的則是從屬引起的后續(xù)原因(第二原因),按確認后,仍有閃光和平光之分。3.能區(qū)別瞬時原因的信號報警系統(tǒng) 有的工藝流程和操作要求,需測知由于過程變量瞬間突發(fā)性的超限。為了了解這一瞬間超限的原因,排除可能的故障,免使隱患擴大而造成更大的事故。為此信號報警系統(tǒng)可設(shè)成有保持環(huán)節(jié),使系統(tǒng)能區(qū)別分辨出瞬時原因而造成的瞬間故障。能區(qū)別瞬時原因的閃光信號報警系統(tǒng)的動作方式:

14、表3狀態(tài)報警燈音響器正常不正常滅閃光不響響確認（消聲）瞬時事故持續(xù)事故滅平光不響不響恢復正常試驗滅全亮不響響 4.掃描報警系統(tǒng) 掃描報警系統(tǒng)與上述單獨設(shè)置的報警系統(tǒng)不同,掃描報警系統(tǒng)使用高速電子開關(guān)系統(tǒng),在很短的時間掃描故障輸入元件,檢查所測過程變量是否超限,并且用公用的打印機或CRT顯示出來。 上面分別列舉了四種不同的報警系統(tǒng),目前應用最多的當屬第一種,第二種有少量用到。由于DCS系統(tǒng)得到普遍應用,除自動檢測,自動控制外,報警聯(lián)鎖也在DCS系統(tǒng)中實現(xiàn),DCS實現(xiàn)報警聯(lián)鎖應當屬于第四種報警系統(tǒng)。 (二)信號報警系統(tǒng)的故障檢出元件 1.報警點對故障檢出元件的要求 故障檢出元件是信號報警系統(tǒng)的輸入

15、元件,它的接點的閉合或斷開,就使報警系統(tǒng)動作。一般來說,信號報警系統(tǒng)宜設(shè)專用的故障檢出元件,或者用標準模擬信號(20-100KPa、0-10mA、4-20mA、1-5VDC)報警開關(guān),但也可以用儀表中的輔助開關(guān)。 對于重要的信號報警點,如鍋爐的汽包液位,應該設(shè)置專用的故障檢出元件或?qū)Ｓ脠缶_關(guān)(報警設(shè)定儀)。如用報警設(shè)定儀,它的輸入信號也應與它的測量調(diào)節(jié)回路分開。如用兩臺變送器或雙支熱電元件,分別接到測量回路和信號報警專用回路,以提高信號報警的可靠性。 2.故障檢出元件的類型：信號報警系統(tǒng)用的檢出元件大體分為四類:(1)與工藝設(shè)備直接連接的專用故障檢出元件,如現(xiàn)場安裝的電接點壓力表、壓力控制器

16、、溫度、流量和液位開關(guān)等。(2)用模擬信號的報警開關(guān),利用變送器送來的模擬信號作為報警開關(guān)的輸入信號,優(yōu)點:安裝方便,易于調(diào)整設(shè)定值;缺點:一旦變送器發(fā)生故障,報警開關(guān)就無法工作,所以在可靠性方面不如第一種可靠性高。(3)附屬的輔助報警開關(guān),這類報警開關(guān)是附屬于指示、記錄和變送儀表內(nèi)的輔助報警開關(guān)。(4)無接觸式報警開關(guān),如磁接近開關(guān),它將金屬片與開關(guān)端面之間距離的變化,經(jīng)過放大轉(zhuǎn)換為繼電器觸點輸出,作為報警故障檢出報警開關(guān)。 3.故障檢出元件的接點閉合形式：故障檢出元件采用“常開”還是“常閉”形式,要從工藝過程的操作要求、故障檢出元件和報警系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量和使用的經(jīng)驗來考慮。接點為“常閉”形式

17、較為安全,但可能誤報警,對元件質(zhì)量要求嚴。接點為“常開”形式,不會誤動作,但在元件本身損壞未被發(fā)現(xiàn)排除時,會發(fā)生報警系統(tǒng)失效。 第六節(jié)第六節(jié) 聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng) (一)聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能和動作 設(shè)置聯(lián)鎖系統(tǒng)一般目的:在于識別事故危險的情況,并及時的在危及人員或損壞設(shè)備之前去消除阻止這種危險,或者采取措施防止事故進步擴大。 聯(lián)鎖系統(tǒng)動作時也發(fā)生聲光報警信號,并且還發(fā)出一個聯(lián)鎖信號去執(zhí)行機構(gòu)、裝備或別的裝置,去動作或切斷工藝過程的一些環(huán)節(jié)和某些設(shè)備。所以聯(lián)鎖系統(tǒng)與信號報警系統(tǒng)有相同的環(huán)節(jié)、動能和要求,但比單純的信號報警系統(tǒng)要求更高,可靠性要求也更高。 1.聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本功能和動作（1）保證正常運轉(zhuǎn)，事故

18、聯(lián)鎖。聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計必須保證裝置和設(shè)備的正常開、停、運轉(zhuǎn)；在工藝過程發(fā)生異常情況時，聯(lián)鎖系統(tǒng)能按規(guī)定的程序?qū)崿F(xiàn)緊急操作、自動切換和自動投入備用系統(tǒng)或安全停車、緊急停車。（2）聯(lián)鎖報警聯(lián)鎖系統(tǒng)動作時，同時聲光報警，引起操作人員的注意。由于聯(lián)鎖保護系統(tǒng)是在危急情況小才動作，所以表示系統(tǒng)動作的燈光、聲響對操作者來說是很重要的。一般情況下，聯(lián)鎖報警和信號報警系統(tǒng)的聲響應該有明顯的區(qū)別，使操作者易于辨識。 （3）聯(lián)鎖動作和投運顯示 聯(lián)鎖動作時，應按工藝要求使相應的執(zhí)行機構(gòu)動作。實現(xiàn)緊急操作、緊急切斷、緊急開啟或者自動投入備用系統(tǒng)或?qū)崿F(xiàn)安全停車，也可人為緊急停車。 一般聯(lián)鎖的動作方式，正常時聯(lián)鎖系統(tǒng)不動作

19、，報警燈不亮，執(zhí)行機構(gòu)不動作；事故發(fā)生后，聯(lián)鎖系統(tǒng)動作，報警燈亮，執(zhí)行機構(gòu)動作。 為裝置正常開、停、運轉(zhuǎn)所必要的聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，應有明顯的投運標志，一些重要的聯(lián)鎖系統(tǒng)投運，應用明顯的燈光來標識此系統(tǒng)已投運。聯(lián)鎖系統(tǒng)的解除開關(guān)一般裝在盤后。 2.聯(lián)鎖系統(tǒng)附加功能 為確保某些工藝流程聯(lián)鎖操作要求，聯(lián)鎖 保護可以設(shè)計一些附加功能，這些功能包括：1.聯(lián)鎖報警2.聯(lián)鎖延時，可以克服瞬時撓動信號造成的聯(lián)鎖動作。3.第一原因事故的區(qū)別4.聯(lián)鎖的投入和切除5.分級聯(lián)鎖6.手動緊急停車7.聯(lián)鎖復位 3.聯(lián)鎖動作的執(zhí)行機構(gòu) 聯(lián)鎖保護系統(tǒng)的動作分為兩大類。第一類是使電機啟動、停止，這類由聯(lián)鎖系統(tǒng)輸出接點信號接入電機的

20、控制回路就可實現(xiàn)，即電機的控制回路用作聯(lián)鎖系統(tǒng)的終端元件。第二類是聯(lián)鎖系統(tǒng)用作緊急切斷、開啟執(zhí)行機構(gòu)，在石油化工裝置中一般用電磁閥和氣動執(zhí)行機構(gòu)來實施這類聯(lián)鎖的。 電磁閥可以直接用于工藝過程管道上，切斷或開啟工藝流體。電磁閥也可以使氣動執(zhí)行機構(gòu)動作用的儀表空氣切斷放空，或者導入空氣，這樣電磁閥通過氣動切斷閥達到切斷控制工藝流體的目的。 重要的執(zhí)行機構(gòu)應用安全措施，一旦能源中斷，應能保證閥門處于安全狀態(tài)。在有爆炸危險場所使用的電磁閥應為防爆結(jié)構(gòu)。 （二）聯(lián)鎖系統(tǒng)的故障檢出元件1.聯(lián)鎖點對故障檢出元件的要求:聯(lián)鎖系統(tǒng)用的故障檢出元件應單獨設(shè)置，與其他的檢測系統(tǒng)分開。因為聯(lián)鎖系統(tǒng)是在危急情況下起保護

21、作用的，所以對故障檢出元件的要求也就較高。一般為安裝在現(xiàn)場與工藝直接連接的專用檢測開關(guān)；也可以用模擬信號作為輸入的報警聯(lián)鎖開關(guān)；屬于二次儀表的輔助報警開關(guān)，這些故障檢出元件，必須遵循單獨、獨立設(shè)置的原則，不能和其他測量調(diào)節(jié)回路共用。 2.聯(lián)鎖用故障檢出元件的接點閉合形式 聯(lián)鎖用故障檢出元件的接點，正常時宜為常開接點。在檢出元件、繼電系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和工作電源都可靠的情況下，也允許接點在正常情況閉合，不正常時斷開。聯(lián)鎖系統(tǒng)比一般信號報警系統(tǒng)要求更高，如能在故障檢出元件、儀表本身故障也能安全停車，這是最安全的做法。這種做法一般采用元器件帶電工作，如果元器件質(zhì)量不過關(guān)，可能造成誤動作，有時聯(lián)鎖系統(tǒng)誤動作一次的損失也是巨大的。而這種損失應盡量設(shè)法避免。為此聯(lián)鎖系統(tǒng)用的一般繼電器也是采用“常開”接點形式；這在加強檢查、維修這方面的工作措施后，還是切實可行的。 3.“雙通道”和“三選二”