Системы ПАЗ
Система противоаварийной автоматической защиты — особое звено в АСУТП. Российским специалистам известен краткий термин — ПАЗ. За рубежом принято обозначать соответствующий круг функций термином ESD (Emergency Shut-Down), а группу оборудования — SIS (Safety Instrumented System — приборная система безопасности).
Система ПАЗ предназначена для снижения риска аварий ТП (рис. 1) путем перевода процесса/оборудования в безопасное состояние. В случае необходимости ПАЗ должна отработать запрограммированную блокировочную логику, сгенерировать корректные выходы на исполнительные механизмы, чтобы смягчить последствия аварии или предотвратить ее.
Состав системы ПАЗ:
• барьеры искрозащиты, терминальные панели;
• контроллер (включающий устройства ввода/вывода, процессор и модули коммуникации);
• барьеры искрозащиты, реле, терминальные панели;
• электропитание системы (БП, автоматы, ИБП);
• дополнительные компоненты (кабели, коннекторы, предохранители, системные шкафы, система вентиляции);
Согласно международным и отраслевым нормативам главной задачей системы ПАЗ является безопасный останов производства в случае угрозы аварии. Однако на современные системы ПАЗ возлагают гораздо более широкий круг задач:
• автоматизация последовательных алгоритмов пуска и планового останова ТП;
• реализация разнообразия алгоритмов последовательного останова в зависимости от его причин;
• автоматическое переключение на резервное технологическое, насосное и иное оборудование при сбоях в отдельных узлах ТП;
• разграничение прав на взведение/снятие деблокировочных ключей;
• прогнозирование развития аварийных и предаварийных ситуаций;
• регистрация последовательностей событий с целью выявления первопричин любых остановов и переключений;
• исключение «человеческого фактора» как фактора аварийности (контроль и регистрация действий оператора, блокировки заведомо ошибочных действий, формирование сообщений оператору о необходимых действиях);
• непрерывная диагностика исправности каналов ввода/вывода, датчиков, исполнительных механизмов.
Последний пункт требует отдельного внимания и будет рассмотрен подробнее.
Требования к системам противоаварийной защиты
Надежная и безаварийная работа механизмов и агрегатов, объединенных в едином технологическом процессе, в значительной мере определяется безотказной работой систем защиты и блокировки, которые предотвращают повреждение оборудования.
Система противоаварийной защиты должна соответствовать следующим требованиям:
— предотвращать развитие предаварийной ситуации в аварийную;
— локализовать аварию в случае ее возникновения;
— не допустить повреждения оборудования;
— в случае необходимости перевести технологический процесс на альтернативный режим, гарантирующий непрерывность технологического процесса после локализации аварийной ситуации.
Исходя из вышеперечисленных требований, можно разделить функции локальных схем технологических защит и блокировок.
Под технологической защитой следует понимать устройства, контролирующие ход и состояние технологического процесса, и автоматически вступающие в действие при возникновении аварийной ситуации.
Под технологической блокировкой подразумевается связь между устройствами защиты, которая при срабатывании одного или нескольких механизмов автоматически включает (отключает) в заданной последовательности в заданном временном интервале другие механизмы без вмешательства обслуживающего персонала.
Таким образом, схемы противоаварийных защит предназначены для своевременного обнаружения аварийных ситуаций и проведения, оперативных мер по предотвращению аварий.
Схемы технологических блокировок предотвращают технологически недопустимые действия оперативного персонала, определяют заданную последовательность операций по отключению аппаратов основного и вспомогательного технологического оборудования, обеспечивают технологическую взаимозависимость отдельных механизмов и аппаратов.
Важную роль в системах противоаварийной защиты и блокировки играют схемы аварийно-предупредительной сигнализации (АПС), которые предупреждают об отклонении контролируемого значения (относительно номинального).
По алгоритму функционирования устройства АПС делятся на две группы: устройства предупредительной и устройства аварийной сигнализации.
Аварийная сигнализация отличается от предупредительной тем, что здесь должен быть запомнен сработавший датчик, поскольку в результате последующего действия противоаварийной автоматики датчик может вернуться в исходное состояние раньше, чем оператор успеет зафиксировать поврежденный канал. Запоминание канала должно осуществляться не только до квитирования сигнала, но и после. Для возврата элемента памяти должна иметься отдельная кнопка сброса. Кроме того, для отстройки от кратковременных нарушений параметров, не приводящих к авариям, в канал необходимо вводить регулируемую задержку срабатывания канала.
Существует два основных алгоритма функционирования схем технологической сигнализации:
1. При срабатывании датчика мигает сигнальная лампа, действует непрерывный или прерывистый звуковой сигнал; при нажатии кнопки квитирования лампа переходит на ровное свечение, а звуковой сигнал исчезает; при самовозврате датчика до нажатия кнопки квитирования лампа горит, а звук исчезает; кнопкой опробования проверяются сигнальные лампы.
2. При срабатывании датчика мигает сигнальная лампа, действует непрерывный или прерывистый звуковой сигнал; при нажатии кнопки квитирования лампа переходит на ровное свечение, а звуковой сигнал исчезает; при самовозврате датчика до нажатия кнопки квитирования лампа и звонок продолжают действовать; кнопкой опробования проверяются сигнальные лампы.
Значения уставок (величин срабатывания) устройств и систем ПАЗ должны определяться перечнем технологических и технических параметров, включенных в схемы сигнализации и блокировки.
Системы технологической сигнализации.
Локальные устройства технологической сигнализации основываются на различной элементной базе.
Наиболее распространенными являются схемы, установленные на релейных элементах. Они являются наиболее помехозащищенными, но для сигнализации большого числа параметров требуют значительного количества аппаратуры и, как следствие этого, низкой надежностью и значительным энергопотреблением.
В настоящее время накоплен опыт создания и применения достаточно надежных, помехозащищенных схем технологической сигнализации, реализованных на транзисторах и микросхемах.
Примером устройства, реализованного на такой элементной базе является широко применяемый УАС-20Б.
УАС-20Б имеет 20 каналов сигнализации и предназначено для оповещения оператора об отклонении контролируемых параметров от нормы. Датчики могут быть удалены от устройства на расстояние до 10 км. При срабатывании датчика по любому каналу, кроме основной световой сигнализации, включается дублирующая световая сигнализация, которая при исчезновении сигнала от датчика не пропадает, а снятие ее осуществляется оператором при нажатии кнопки «Снятие блокировки».
Квитирование звуковой и световой сигнализации в устройстве происходим в двух режимах. В первом режиме (при отжатой кнопке «Квитир», расположенной на задней стенке устройства) квитирование звуковой и световой сигнализации производится отдельно двумя разными кнопками: «Квитирование света» и «Квитирование звука». Во втором режиме (при нажатой зафиксированной кнопке «Квитир») квитирование звуковой и световой сигнализации производится нажатием одной из кнопок «Квитирование света» или «Квитирование звука». При этом звуковая сигнализация исчезает, а световая переходит на режим постоянного свечения.
Устройство имеет ряд дополнительных устройств. Для фиксирования кратковременных сигналов в устройстве встроено дополнительное световое табло, которое состоит из двадцати светодиодных индикаторов. Информация о срабатывании датчиков хранится постоянно до отключения питания. Уничтожается информация нажатием кнопки «Снятие блокировки».
В устройстве фиксируется сигнал, пришедшим первым из группы сигналов. Информация о сигнале, пришедшем первым, хранится постоянно при наличии питания и может быть уничтожена нажатием кнопки «Сброс» при отсутствии сигнала на входе устройства.
В химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей отраслях промышленности все большее применение находят АСУТП, построенные на базе агрегатных комплексов технических средств. Под агрегатным комплексом обычно подразумевают унифицированный набор технических средств, взаимодействующих между собой в составе системы в целях решения определенных функциональных задач. Унификация технических средств комплекса предусматривает однотипность их элементной и конструктивной базы и диапазонов изменения выходных и входных сигналов, обеспечивающую возможность построения из ограниченного набора блоков (устройств) систем различной функциональной сложности и информационной мощности.
Агрегатный принцип построения технических средств позволяет строить автоматизированные системы без проведения индивидуальной разработки, легко перестраивать систему при модернизации технологической схемы объекта автоматизации или самой системы. Поскольку агрегатные комплексы в сфере потребления имеют универсальный характер, то каждый из них обеспечивает обнаружение и сигнализацию технологических и аварийных отклонений контролируемых переменных от заданных значений.
Комплекс MOD-30 (MOD-300) предназначен для централизованного контроля и управления непрерывными технологическими процессами. В номенклатуру комплекса входят: аналоговые блоки обнаружения отклонений параметров от установленных границ, блоки для контроля отклонений параметров, представленных дискретными сигналами, и для контроля правильности положений двухпозиционных исполнительных механизмов. Комплекс имеет мнемоническое изображение основного технологического оборудования, сигнализации технологических режимов агрегатов и общей аварийной сигнализации.
Система паз что это такое
Проектные решения:
Продукция:
Технические инновации:
Интеграция в РСУ и SCADA
Системы противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) исторически возникли как наборы защитных блокировок, переводящих технологический процесс в безопасное состояние при выходе его параметров за предельно допустимые значения. На практике блокировки обычно приводили к останову процесса.
Необходимость применения систем ПАЗ устанавливается «Общими правилами взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», утвержденных приказом Ростехнадзора №96 от 11.03.2013, пункты 3.10, 3.12, 3.20, а более детальные требования описываются в разделах 6.3 и частично 6.2 указанных правил.
Основная цель систем ПАЗ – предупреждение возникновения аварий при выходе параметров технологического процесса за пределы допустимых значений. Системы ПАЗ должны обеспечивать защиту персонала, оборудования и окружающей среды при нештатной ситуации, развитие которой может привести к аварии. Но функциональность современных систем ПАЗ значительно вышла за рамки простого аварийного останова. В действующих нормативно-технических документах и в передовой инженерной практике встречается широкий набор функций ПАЗ:
Исторически применявшиеся для систем ПАЗ средства релейной автоматики и программируемые логические контроллеры (ПЛК) общепромышленного назначения изжили себя. Первые – в связи с негибкостью реализуемых алгоритмов, с отсутствием или недостаточностью средств диагностики и самодиагностики, с огромным количеством технических элементов и проводных соединений при реализации сложных схем, которое порождало большие трудности при обслуживании. Вторые – в связи с недостаточными показателями надежности и с уязвимостью к факторам внешней среды (электропитание, заземление, ошибки персонала, несанкционированный доступ и др.).
В настоящее время пункт 6.3.4 «Общих правил взрывобезопасности» однозначно устанавливает: системы ПАЗ для объектов, имеющих в составе технологические блоки I и II категорий взрывоопасности, должны строиться на базе программируемых логических контроллеров, способных функционировать по отказобезопасной структуре и проверенных на соответствие требованиям функциональной безопасности.
Требования функциональной безопасности определяет стандарт ГОСТ Р МЭК 61508 «Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью». Данный стандарт состоит из 7 частей, рассматривая все элементы и все этапы жизненного цикла промышленных систем, связанных с безопасностью. В качестве основополагающего фактора стандарт вводит понятие уровня полноты безопасности ( SIL ), определяемого как для производственного объекта в целом, так и для отдельных контуров безопасности. В зависимости от уровня SIL устанавливаются требования к архитектуре и количественным показателям надежности систем.
Оборудование HIMA предоставляет ряд возможностей для построения структурно и территориально распределенных систем ПАЗ с отказобезопасной архитектурой:
Взаимодействие систем ПАЗ с распределенными системами управления (РСУ), иными контроллерами и интеллектуальными техническими средствами (датчиками, приводами) осуществляется на базе целого ряда протоколов и коммуникационных интерфейсов:
Использование одного или, при необходимости, нескольких из названных протоколов, в сочетании с глубиной проработки инженерных решений и наличием развитой документации, позволяет интегрировать системы ПАЗ на базе контроллеров HIMA с системами иных производителей:
Системы противоаварийной защиты (СПАЗ)
Используйте современный подход к повышению комплексной безопасности и функциональной готовности производственного процесса.
Более безопасные и надежные технологические процессы
Системы ПАЗ от Emerson надежно защищают производственные мощности и повышают готовность производства, как в автономном исполнении, так и при интеграции с системой управления.
Брошюра «Обзор системы противоаварийной защиты DeltaV SIS»
Брошюра «Обзор системы ПАЗ Овация»
Системы противоаварийной защиты
Являясь интегрированной системой управления и противоаварийной защиты, DeltaV использует один и тот же интерфейс инжиниринга, обслуживания и управления.
Интегрируйте DeltaV SIS к основной системе управления технологическим процессом любого поставщика посредством протоколов Modbus TCP, OPC или OPC.net.
Система ПАЗ «Овация» использует возможности предиктивной диагностики полевых устройств для повышения готовности всей системы.
Инструменты ПАЗ
Программа развития, управляемая пользователями
Внесите предложения для влияния на планы развития продуктов ДельтаВ™.
Калькулятор для расчета экономии
Узнайте, как электронная кроссировка снижает затраты и сложность выполнения работ.
Группа для пользователей Ovation
Форум для общения представителей Emerson и конечных пользователей ПТК «Овация».
Управление жизненным циклом
Получите представление о промышленных стандартах и лучших практиках для СПАЗ.
Услуги и консалтинг
Проектные услуги
В рамках программ содействия в повышении эксплуатационных характеристик мы предлагаем свой опыт и поддержку, чтобы помочь вам перейти на новый уровень производительности технологического процесса.
Обслуживание в течение всего цикла эксплуатации оборудования
Наши международные сервисные центры ответят на все запросы, связанные с обслуживанием или предоставлением технической информации.
Услуги по обучению
Повышайте уровень квалификации персонала, используя широкий выбор курсов от Emerson.
Консультационные услуги
Наши услуги по обеспечению надежности — это ключ к предотвращению незапланированных простоев, увеличению доходности и снижению затрат.
Назначение структура ПАЗ
Система ПАЗ – это логическая контрольно-измерительная система, которая обнаруживает ненормальные события в ТП и инициирует действие по размыканию энергии и останова технологического объекта для приведения технологического режима к безопасному уровню.
Основное назначение ПАЗ – аварийная защита оборудования, персонала и окружающей среды при отказах ПТК, технологического оборудования, либо ошибочных действий персонала; внедрение безлюдной автоматической технологии защиты.
ПАЗ работает круглосуточно параллельно с АСУТП и независимо от нее. Является обязательной для всех объектов в НГО.
В ИСУ система ПАЗ поставляет информацию диспетчеру вместе с другими системами: АСКУЗ (автоматизированная система контроля уровня загазованности), АСПС/АСПТ (автоматизированная система пожаротушения/пожарной сигнализации), АСТОиР (технического обслуживания и ремонта) и АСУТП. Обеспечивается синергетический эффект по безопасности.
Структуру системы противоаварийной защиты можно разделить на три основных ступени:
• Диагностика факторов способствующих развитию аварии (контрольно измерительные приборы, анализаторы);
• Обработка полученных данных (контроллеры и др. средства обработки данных);
• Исполнительные механизмы (электро и пневмо приводы арматуры, электровыключатели и др.).