關(guān)于電工技術(shù)在化工安全中的應(yīng)用

1、沏曲，孽4湖南工學(xué)院本科考察論文論文題目：關(guān)于電工技術(shù)在化學(xué)安全中的應(yīng)用姓名：田召君學(xué)號：1260340130班級：01班年級：12級專業(yè)：化學(xué)工程與工藝學(xué)院：材料與化學(xué)工程指導(dǎo)教師：郝文琦完成時間：2013年11月08日關(guān)于電工技術(shù)在化工安全中的應(yīng)用以合成氨為列田召君摘要：化工裝置的生產(chǎn)條件往往存在較大的危險性，如果單純的采用人工控制會帶來巨大的安全隱患，因此有效安全系統(tǒng)對安全的重要性是不言而喻的，同時電工技術(shù)與安全裝置的結(jié)合可以達(dá)到其保證安全的目的，所以本文嘗試把電工技術(shù)應(yīng)用到化工生產(chǎn)安全當(dāng)中，建立一套快速、自動、有效的安全系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：化工電工技術(shù)安全系統(tǒng)andlectiAbstract

2、：Chemicalplantproductionconditionsoftenthereisabigrisk,ifsimplyusinghugesecurityrisk,sotheeffectivesafetysystemsimportanttosafetyareself-evident,devicescombinationcanachieveitsaimtoensuresafety,sothistechnologytotryto(production,theestablishmentofarapid,automaticandeffectivesecuritysystem.Keys:Chemi

3、calindustryElectrotechnicalSecuritySystem8月31日10時50分左右，位于上海市寶山區(qū)豐翔路1258號的上海翁牌冷藏實業(yè)有限公司發(fā)生液氨泄漏事故。截至14時事故已造成15人死亡，8人重傷，17人輕傷。資料顯示，坐落于上海西側(cè)外環(huán)線附近一個工業(yè)園內(nèi)的上海翁牌冷藏實業(yè)有限公司，是集水產(chǎn)進(jìn)出口貿(mào)易、物流、收購、加工、冷藏、銷售為一體的綜合性大型企業(yè)。液氨，是一種有強(qiáng)烈刺激性氣味的無色液體，是一種重要的化工原料，在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，具有腐蝕性且容易揮發(fā)，所以其化學(xué)事故發(fā)生率較高。合成氨生產(chǎn)的產(chǎn)品、原料、中間產(chǎn)物中涉及到較多的危險化學(xué)質(zhì)。所以在合成氨的化工生產(chǎn)過程中

4、需要一套安全有效的安全系統(tǒng)，用它進(jìn)行監(jiān)測、防護(hù)、報警保障工人的生命安全。經(jīng)驗告訴我們一套有效的安全系統(tǒng)必然要自動化、智能化，所以我們的化工安全系統(tǒng)必然要用到電工技術(shù)，電工技術(shù)用到化工安全中能讓安全系統(tǒng)自動有效，在現(xiàn)代化的化工工業(yè)中必不可缺，它將成為未來化工廠的基礎(chǔ)設(shè)施之一。本文綜合考慮了合成氨過程中的危害因素，利用電工技術(shù)把監(jiān)測、報警，防護(hù)等裝置結(jié)合在一起，讓它們智能合化、自動化構(gòu)筑成一套智能安全系統(tǒng)，讓化工生產(chǎn)得到有效的安全保障。一.氨生產(chǎn)中危險有害因素1 .火災(zāi)、爆炸危險1.1 合成氨生產(chǎn)采用的主要原料為煤，屬可燃固體，這些物質(zhì)在常溫下不易引起燃燒，但如遇高溫可能引起燃燒，在煤堆場，大量的

5、煤堆積在一起，熱量如無法及時散出，煤可能產(chǎn)生自燃，而引發(fā)火災(zāi)。1.2 合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)中存在大量的塔、槽、罐等靜設(shè)備，由于其大部分承受高溫高壓，且壓力和溫度是經(jīng)常變化的，同時參與工藝過程的介質(zhì)絕大多數(shù)是易燃易爆、有腐蝕性和有毒的，因此如有操作失誤、違章動火，或因密封裝置失效、設(shè)備管道腐蝕，或因受設(shè)備、管道、閥門制造缺陷的影響等，將會引起泄漏，形成爆炸性混合物，造成爆炸事故。1.3 合成合生產(chǎn)系統(tǒng)中存在大量的換熱器，有的換熱工作條件要求在高溫高壓條件下進(jìn)行，有的工作流體具有易燃易爆、有毒、腐蝕性的特點。如果換熱器的設(shè)計不合理、制造缺陷、材料選擇不當(dāng)、腐蝕嚴(yán)重、違章作業(yè)、操作失誤和維護(hù)管理不善，可能

6、發(fā)生換熱器發(fā)生燃燒爆炸、嚴(yán)重泄漏和管束失控等事故。1.4 造氣爐是合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)的生成合成氨原料氣的關(guān)鍵設(shè)備，由于半水煤氣的主要成分有氫氣、氮氣、一氧化碳和少量的硫化氫、甲烷等，這些氣體不僅極易燃燒、爆炸，有的還具有腐蝕性、毒性，而且造氣爐在高溫條件下運行，其操作條件惡劣、造氣周期短，如果稍有不慎或違反操作規(guī)程等都有可能導(dǎo)致造氣爐發(fā)生爐爆炸事故。1.5 氮氫壓縮機(jī)是合成氨生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，壓縮介質(zhì)是易燃易爆氣體，而且有高壓條件下極易泄漏。容易引起燃燒爆炸事故。1.6 食品二氧化碳的冷凍介質(zhì)為液氨，液氨如有泄漏，可能會形成氨和空氣的爆炸性混合氣體，遇明火或高熱，引起爆炸事故。2 .鍋爐爆炸在合成氨

7、生產(chǎn)系統(tǒng)中有廢熱鍋爐，如因嚴(yán)重缺水、水質(zhì)不良、設(shè)備缺陷等原因，均有可能引發(fā)鍋爐爆炸。3 .容器爆炸在各生產(chǎn)裝置中存在大量高壓設(shè)備、壓力容器，這些設(shè)備、容器如果本身設(shè)計、安裝存在缺陷；安全附件或安全防護(hù)裝置存在缺陷或不齊全；在使用過程中如發(fā)生侵蝕、腐蝕、疲勞、蠕變等現(xiàn)象；未按規(guī)定由有資質(zhì)的質(zhì)檢單位檢驗或辦理安全準(zhǔn)用證；人員誤操作等原因，均有可能發(fā)生容器爆炸事故。4 .中毒和窒息事故在合成氨生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)中存在的半水煤氣、氨均為有毒物質(zhì)，這些物質(zhì)如大量泄漏，會造成大面積中毒事故。5 .灼燙5.1 高溫水蒸汽作為一種最常見的熱載體的貫穿了整個生產(chǎn)系統(tǒng)，其泄漏可能會造成人員的高溫灼傷。5.2 氨（包

8、括氨氣和液氨）存在于合成以后的系統(tǒng)中，其經(jīng)壓縮冷凝后成為液氨，是生產(chǎn)中的一種重要的中間產(chǎn)品和制冷劑，常壓下，-33.3C時液氨就會揮發(fā)為氣氨，揮發(fā)的同時吸收大量的熱，因此，液氨觸及人體，會造成皮膚嚴(yán)重凍傷。液氨系統(tǒng)壓力一般都在1.6MP-2.0MPa之間，一旦泄漏,有可能造成嚴(yán)重危害。二.傳感監(jiān)測裝置1 .從一可看出各種危害氣體的泄漏是影響安全的重要原因，我們因此需要一個有效監(jiān)測裝置氣體綜合在線監(jiān)測裝置：氣體綜合在線監(jiān)測裝置由傳感器、控制器和顯示報警器3部分組成。裝置的基本原理是：采用由高準(zhǔn)確度壓力.、濕度及溫度傳感器組成三合一組合式傳感器，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)單片機(jī)補償運算及處理，當(dāng)

9、地通過顯示器直接顯示被測氣體的密度和含水量，同時，通過RS-485等數(shù)據(jù)通訊方式接入變電站綜合自動化系統(tǒng)中，并遠(yuǎn)傳至無人值班站中心監(jiān)控站，在變電站當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方的中心監(jiān)控站進(jìn)行實時監(jiān)測，實現(xiàn)了對電氣設(shè)備中氣體密度和含水量的在線監(jiān)測，減少氣體的排放，保障電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)狀態(tài)檢測。其原理框圖見圖1sfThWIW_微水傳感器壓力傳感器1I-模擬開關(guān)CPU監(jiān)控r-MCI；顯示接口485數(shù)據(jù)接U溫度，傳感器IA/D轉(zhuǎn)換地址編碼圖.1圖1的裝置：可以準(zhǔn)確有效的對氣體泄漏、對環(huán)境的溫度、壓力通過傳感器將化學(xué)、物理信號轉(zhuǎn)化成電信號其關(guān)鍵用到傳感器。2.傳感器近年來，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，傳感器已經(jīng)成

10、為獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段,反射式光電傳感器能夠獲取準(zhǔn)確可靠的信息，反射式光電傳感器已成為系列產(chǎn)品，其品種及產(chǎn)量日益增加，用戶可根據(jù)需要選用各種規(guī)格產(chǎn)品，在各種輕工自動機(jī)上獲得廣泛的應(yīng)用。下面我們一起來了解一下反射式光電傳感器的工作原理及其特點。反射式光電傳感器定義反射式光電傳感器是將紅外發(fā)光管和硅光敏三極管等，以相同的方向裝在支架上。當(dāng)紅外線發(fā)光管通電發(fā)光時，光通過被照射物反射到硅光敏三極管窗口上，使硅光敏三極管導(dǎo)通，從而有一定大的電流輸出，以此檢測物體的有無。適用于光電接近開關(guān)、光電自動控制、物體識別等方面，可做醫(yī)用光電傳感器件。通過傳感器我們把環(huán)境溫度、氣體濃度、容器壓力

11、、鍋爐缺水與水質(zhì)不良等危險信號轉(zhuǎn)化成電信號，出帶給模擬開關(guān)這樣就能達(dá)到監(jiān)測目的。三.報警系統(tǒng)1 .當(dāng)傳感器監(jiān)測到環(huán)境中的紅外線后便輸出熱電信號，由于該信號非常微弱且夾雜有干擾信號，因此設(shè)計了特殊的信號處理電路（采用運算放大器，配合周邊電路形成具有低通濾波功能的放大電路）分離出熱電信號，并將其放大，然后對兩級放大后分離出的電信號進(jìn)行分析判斷。數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖如圖3所示的提果，電踏2 .通信模塊設(shè)計在現(xiàn)代測試系統(tǒng)中，通訊方式較多。本系統(tǒng)主要應(yīng)用的場合是賓館和居民小區(qū)的建筑，如果在現(xiàn)有的建筑中采用有線通訊，則需要在樓層間打孔、架線，給原有環(huán)境帶來一定的負(fù)面影響，甚至給生活帶來不便，難以維護(hù)。因此

12、系統(tǒng)的通訊方式采用無線通訊。無線通訊具有微功率發(fā)射、高抗干擾能力和低誤碼率、傳輸距離遠(yuǎn)、透明的數(shù)據(jù)傳輸、多信道、多速率、高可靠性，體積小、重量輕等特點。不僅解決了以上問題，而且提高了系統(tǒng)整體性能。圖4是通信模塊的總框圖，數(shù)傳模塊采用HAC-RS232它屬于單端通信，即采用不平衡傳輸方式。這個模塊的硬件設(shè)計分別包括單片機(jī)與RS23筮口電路設(shè)計和計算機(jī)與RS23筮口電路設(shè)計。單片機(jī)率口敷傳模塊計算機(jī)*3 .報警系統(tǒng)總的電路圖如圖5所示四.自動措施裝置自動措施裝置：當(dāng)發(fā)生安全故障（如氨氣泄漏，起火）時，安全系統(tǒng)將自動對故障進(jìn)行處理（氨氣泄漏時或發(fā)生火災(zāi)，所在泄漏點的自動噴水滅火裝置將啟動）?！白詣訃?/p>

13、水滅火系統(tǒng)”是一個專業(yè)術(shù)語，特指由灑水噴頭、報警閥組、水流報警裝置（水流指示器或壓力開關(guān)）等組件，以及管道、供水設(shè)施組成的自動滅火系統(tǒng)。按規(guī)定技術(shù)要求組合后的系統(tǒng)，應(yīng)能在初期火災(zāi)階段自動啟動噴水，滅火或控制火勢的發(fā)展蔓延。因此，此類系統(tǒng)的功能是撲救初期火災(zāi)，其性能應(yīng)符合本規(guī)范的規(guī)定。1.一般規(guī)定自動噴水滅火系統(tǒng)的系統(tǒng)選型，應(yīng)根據(jù)設(shè)置場所的火災(zāi)特點和環(huán)境條件、以及不同類型系統(tǒng)的技術(shù)特點確定。露天設(shè)置閉式噴頭時，其受熱條件差、不易動作，所以露天場所不宜采用閉式系統(tǒng)自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計，應(yīng)遵循下列原則：閉式噴頭、或用于啟動系統(tǒng)的火災(zāi)探測器，應(yīng)能有效探測初期火災(zāi)；濕式系統(tǒng)與干式系統(tǒng)，應(yīng)在開放一只噴頭

14、后自動啟動。預(yù)作用系統(tǒng)與雨淋系統(tǒng)，應(yīng)在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)報警后自動啟動；作用面積內(nèi)的噴頭，應(yīng)在規(guī)定的持續(xù)噴水時間內(nèi)，按設(shè)計確定的強(qiáng)度持續(xù)噴水；噴頭應(yīng)均勻灑水，噴頭的灑水不應(yīng)遭受明顯阻擋。2.設(shè)計基本參數(shù)：民用建筑和工業(yè)廠房的系統(tǒng)設(shè)計基本參數(shù)，不應(yīng)低于表1的規(guī)定。表1民用建筑和工業(yè)廠房的系統(tǒng)設(shè)計基本參數(shù)-1F-*火災(zāi)危險等級一康永盤度（L/.in.*）作用面初（一）啜頭工作壓力（MPa）輕危酸裁41600.10中危險級1蝮6ns8產(chǎn)重危險皴I霞U260n領(lǐng)16其他參數(shù)表:表3采用快速響應(yīng)早期抑制噴頭的系統(tǒng)設(shè)計基本參數(shù)火災(zāi)危險等鰻最大凈空高度（a）貨品最大堆積高度（D）配水支管上噴頭或配水支管的間距

15、（«）作用面枳內(nèi)噴頭數(shù)只）殖頭舉低工作壓力（MPa）倉庫危險級I級、口鎰907.53.712110.34倉即危險線ni級（可發(fā)泡類）907.53.3120.34倉界危險級I堤、口懾.山窿（非發(fā)泡類）12.010.53.0120.50逢將危險組m級（發(fā)泡類）_9.QJ.53.00.68表4水幕系統(tǒng)的設(shè)計基本參數(shù)水幕類別噴水點高度（）噴水強(qiáng)度<L/s*b>嘖頭工作壓力（HPa）防火分隔水幕W12,20.1防護(hù)冷卻水幕這40.5注：防護(hù)冷卻水幕的嗔水點高度每增加噴水強(qiáng)度應(yīng)增加0.但超過9必時噴水強(qiáng)度仍果用ROL/s-d.五.安全庫、安全通道安全庫：化工廠里面應(yīng)設(shè)立安全庫，安全庫

16、里面有防毒面具、防火服防化服等為員工準(zhǔn)備的應(yīng)急防護(hù)裝備，一旦發(fā)生緊急事故安全系統(tǒng)將把安全庫自動打開，讓員工盡快得到防護(hù)具進(jìn)行防護(hù)。安全通道：此門正常時間鎖閉，在緊急逃生情況下，有語音和警燈引導(dǎo)人員由此門逃生（可由管理人員遠(yuǎn)程開啟或按動此門旁的緊急按鈕迅速開門逃生）。整個通道的防護(hù)采用外側(cè)滿掛密目式安全網(wǎng)，內(nèi)側(cè)采用寬*厚=1000mm*0.8mm的彩鋼板沿通道全場范圍內(nèi)進(jìn)行圍護(hù)。,：I：MIni!TH二»_!o|i.|,.Ctnh,1：Ljnm-i/iJiU息也*機(jī)r上立-1附Izr科伸Himnn什.六.智能中心處理器一種中心數(shù)據(jù)庫信息無線智能處理器終端，包括以CPU芯片為核心的CPU

17、主電路，與CPU主電路聯(lián)通的存儲電路、IC卡讀入接口、鍵盤輸入接口、顯示接口、以及無線信號收發(fā)電路，其特征在于：所述無線信號收發(fā)電路包括濾波電路和調(diào)制解調(diào)電路，所述濾波電路的接收輸出端和發(fā)射輸入端與調(diào)制解調(diào)電路相應(yīng)的數(shù)字電路同步接入口相連，所述調(diào)制解調(diào)電路的數(shù)據(jù)采集、發(fā)送端與CPU10芯片的相應(yīng)端口相連嬴”詛怵黑蟲包*卷獨岷陣管用亡父的械除用V操作題也感數(shù)據(jù)陣獨定義跖蛔竹閑啊口if靠氟醉如小打印簧拴敢據(jù)沖:凡蕾布%W«uvv»Y優(yōu)瑯數(shù)學(xué)依出世警小惜人棒的卦果¥月用'牙依彷業(yè)而孱智催故防沙斯或麗麗冬酒冏,筋人探岸”田卬博所門設(shè)不：毀“一也置EnkW甘切隊陣式

18、網(wǎng)知配的隼Ia。操寸i讀取觸據(jù)TSf,出砧量“憫陽埼最?，F(xiàn)值g體斷甫IW片探TT常蹺3號分析一二=珞處分析譚皿盤祜1賓陽分航(/定義知知V一讀入城呼富rY?？倒收厦Q調(diào)用I旋障片1+變生桿小敗恥追斷口設(shè)門匐療H11調(diào)用口:用時丁，“由，九為岷府承怙構(gòu)本系統(tǒng)中心處理器能夠智能的對危害因素進(jìn)行處理、分析，本迅速對系統(tǒng)各項進(jìn)行自動化控制:報警、自動措施、安全通道門，安全庫。七.化工安全系統(tǒng)整體情況本系統(tǒng)以“中心處理器”為中心，分別連接“監(jiān)測裝置”、管理人員、“報警裝置”、“安全門、安全庫”、“自動措施裝置”五個模塊。其圖式如下：傳感監(jiān)測裝置管理人員中心處理器報警系統(tǒng)V，1安全庫、安全通道自動措施裝匿其原理為：傳感監(jiān)測裝置把危害信號（氣體濃度、環(huán)境溫度、容器壓力、鍋爐缺水與水質(zhì)不良）轉(zhuǎn)化成電信號再轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號傳入中心處理器，中心處理器對數(shù)字信號進(jìn)行處理，分析危害程度無危害/有危害（輕度危害/中度危害/重度危害）,根據(jù)危害程度對報警系統(tǒng)、安全庫、安全通道、安全通道發(fā)出不同的命令（只要有危害就會給管理人員發(fā)送通知信號）。