控制室的设计原则课件.ppt
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1、7-1 概述概述 过程工业常常采取过程工业常常采取集中控制方式集中控制方式,即所有现场信即所有现场信号进入到中央控制室内。号进入到中央控制室内。一部分信号经过控制计算返回一部分信号经过控制计算返回到生产装置上以干预、调整生产过程,一部分信号在中到生产装置上以干预、调整生产过程,一部分信号在中央控制室内进行显示、趋势记录、报警。央控制室内进行显示、趋势记录、报警。 这里所说控制室是指这里所说控制室是指中央控制室中央控制室。控制室是生产。控制室是生产操作人员运用自动化工具(操作人员运用自动化工具(DCS、FCS、PLC、智能仪、智能仪表)对生产过程实行集中监视、控制的核心操作岗位。表)对生产过程实
2、行集中监视、控制的核心操作岗位。进行控制室设计时,不仅要为自动化工具正常地运行提进行控制室设计时,不仅要为自动化工具正常地运行提供良好的条件,还要为生产操作人员提供良好的工作环供良好的条件,还要为生产操作人员提供良好的工作环境。境。 当前,在一些中、小企业,采用常规仪表实现当前,在一些中、小企业,采用常规仪表实现对生产过程的监控。此时在控制室内,见到矗立的对生产过程的监控。此时在控制室内,见到矗立的仪仪表盘表盘,盘上安装,盘上安装显示仪表、控制器显示仪表、控制器等。这就是传统的等。这就是传统的采用常规仪表控制的控制室。采用常规仪表控制的控制室。 随着计算机在过程控制中应用日趋广泛,分散随着计算
3、机在过程控制中应用日趋广泛,分散控制系统控制系统DCS已被大量使用在生产过程控制的领域中。已被大量使用在生产过程控制的领域中。因此,除了常规的控制室外,又出现了一类全新的控因此,除了常规的控制室外,又出现了一类全新的控制室,称为制室,称为DCS控制室。控制室。 本章以本章以DCS控制室的设计为主,兼顾常规仪表控制室的设计为主,兼顾常规仪表控制室设计并进行讨论。控制室设计并进行讨论。控制室全景图7-2 采用采用DCS系统的控制室设计系统的控制室设计一、位置选择一、位置选择 控制室设计的一般要求有如下几个方面:控制室设计的一般要求有如下几个方面: 控制室的位置选择;控制室的位置选择; 控制室的面积
4、;控制室的面积; 控制室的建筑要求;控制室的建筑要求; 控制室的采光、照明;控制室的采光、照明; 控制室的空调和采暖;控制室的空调和采暖; 控制室的进线方式及电缆、管缆敷设;控制室的进线方式及电缆、管缆敷设; 控制室的供电及安全保护等。控制室的供电及安全保护等。 设计时可参阅行业标准设计时可参阅行业标准控制室设计规定控制室设计规定(HG/T 205082000)、化工厂控制室建筑设计规范化工厂控制室建筑设计规范(HG 2055693) 、石石油化工控制室和自动分析器室设计规范油化工控制室和自动分析器室设计规范(SH 30061999)。图。图7-1为控制室位置选择示例。为控制室位置选择示例。
5、对于高压和易爆的生产装置,对于高压和易爆的生产装置,宜背向装置。要避免接近振动源和宜背向装置。要避免接近振动源和电磁干扰的场所。对易燃、易爆和电磁干扰的场所。对易燃、易爆和有毒及腐蚀性介质的生产装置,控有毒及腐蚀性介质的生产装置,控制室应在主导风向的上风侧,或选制室应在主导风向的上风侧,或选在全年下风侧概率最小一侧。在全年下风侧概率最小一侧。 中央控制室宜单独设置。当组中央控制室宜单独设置。当组成综合建筑物时,中央控制室宜设成综合建筑物时,中央控制室宜设在一层平面,并且应为相对独立的在一层平面,并且应为相对独立的单元,与其他单元之间不应有直接单元,与其他单元之间不应有直接的通道。的通道。 控制
6、室的位置应位于安全区域内,选择在接近现场和方便操作的地方。允许开窗的中央控制室的坐向宜坐北朝南,其次是朝北或朝东,不宜朝西,如不能避免时,应采取遮阳措施。图7-1 控制室位置选择示例 控制室不宜与高压配电室毗邻布置,如与高压配电室相邻,控制室不宜与高压配电室毗邻布置,如与高压配电室相邻,应采取屏蔽措施。应采取屏蔽措施。 中央控制室不宜靠近厂区交通主干道,如不可避免时,控制中央控制室不宜靠近厂区交通主干道,如不可避免时,控制室最外边轴线距主干道中心的距离不应小于室最外边轴线距主干道中心的距离不应小于20m。二、布局和面积中央控制室需设置安装DCS硬件和仪表盘的操作室、机柜室、计算机室或工程师站室
7、、UPS电源室。 如果设置UPS电源室,则需要连带设置电池房,电池房应与UPS分开,并做房间的防腐处理。如果全厂已经设置了相应的保障电源,可不设置UPS室。除上述设置外,还应为操作人员设置必要的辅助房间,诸如操作人员交接班室、仪表维修室、空调机室、消防间及卫生间等。 房间布置的位置应符合下列要求:房间布置的位置应符合下列要求: a.a. 操作室与机柜室、计算机室、工程师站室应相邻设操作室与机柜室、计算机室、工程师站室应相邻设置,并应有门直接相通;置,并应有门直接相通; b. 机柜室之间宜用墙隔开,操作控制室和机柜室之间宜用墙隔开,操作控制室和计算机室计算机室之之间可用玻璃隔断或墙隔开;间可用玻
8、璃隔断或墙隔开; c. UPS电源室单独设置时,若在中央控制室区域布置,电源室单独设置时,若在中央控制室区域布置,宜与机柜室相邻;宜与机柜室相邻; d.d.单独设置的单独设置的空调机室空调机室不得与操作室、机柜室直接相不得与操作室、机柜室直接相通。如相邻时必须采取减震和隔音措施。通。如相邻时必须采取减震和隔音措施。 操作室面积确定可做这样的估算,两个操作站操作室面积确定可做这样的估算,两个操作站(台)的操作室,其建筑面积宜为(台)的操作室,其建筑面积宜为4050m2,每增加,每增加一个操作站再增加一个操作站再增加610m2,尚应符合下列要求:,尚应符合下列要求: a.操作室的面积还应根据其他硬
9、件和仪表盘的数量操作室的面积还应根据其他硬件和仪表盘的数量以及布置方式等加以修正;以及布置方式等加以修正; b.操作站(台)前面离墙的净距离宜为操作站(台)前面离墙的净距离宜为3.55m,操作站(台)后面离墙的净距离宜为操作站(台)后面离墙的净距离宜为1.52.5m; c.操作站(台)侧面离墙的净距离宜为操作站(台)侧面离墙的净距离宜为22.5m。 图图7-2图图7-5所示为几个所示为几个DCS控制室的平面布置。控制室的平面布置。图72 DCS控制室平面布置示例一图73 DCS控制室平面布置示例二图74 DCS控制室平面布置示例三图75 DCS控制室平面布置示例四 三、环境条件三、环境条件 (
10、一一) 温度、湿度的要求温度、湿度的要求 DCS及计算机系统对温度、湿度及其变化率的要求如下。 DCS 温度: (213)oC(冬季), (243)oC(夏季);温度变化率: 3oC/h; 相对湿度: 50 10%;相对湿度变化率:6/h; 计算机计算机 温度:(221)oC ; 温度变化率: 2oC/h ;相对湿度:40 50%;相对湿度变化率:6/h。 使用计算机系统的DCS控制室按计算机要求设计。 (二二) 空气净化的要求空气净化的要求 尘埃200g/m3 (粒径10m), H2S10PPb, SO250PPb, Cl21PPb(三三) 振动要求振动要求 机械振动频率在机械振动频率在14
11、Hz以上时,振幅在以上时,振幅在0.5mm(峰峰值)(峰峰值)以下,操作状态振动频率在以下,操作状态振动频率在14Hz以上时,加速度在以上时,加速度在0.2g以下。以下。(四四) 防静电措施防静电措施 控制室设计需考虑防静电措施,室内相对湿度应符合上述控制室设计需考虑防静电措施,室内相对湿度应符合上述要求,控制室地面宜用要求,控制室地面宜用防静电地板防静电地板或或防静电地毯防静电地毯。(五五) 噪声、电磁干扰要求噪声、电磁干扰要求 控制室的噪声应限制在控制室的噪声应限制在55dB(A)以下,控制室的朝向、布置以下,控制室的朝向、布置与高度应有利于隔声要求。与高度应有利于隔声要求。 DCS设备的
12、电磁场条件按制造厂要求。功率在设备的电磁场条件按制造厂要求。功率在5W以上的以上的步话机,离开步话机,离开DCS设备至少在设备至少在3m以外,在正常操作时,室内不以外,在正常操作时,室内不使用步话机。室内宜使用集中的通讯设备并安装室外天线。使用步话机。室内宜使用集中的通讯设备并安装室外天线。四、建筑要求四、建筑要求(一一)控制室的抗爆要求控制室的抗爆要求 对于存在爆炸危险的工艺装置,中央控制室建筑物的抗爆对于存在爆炸危险的工艺装置,中央控制室建筑物的抗爆结构设计应符合如下要求:结构设计应符合如下要求: 联合装置的中央控制室建筑物应采用抗爆结构设计;联合装置的中央控制室建筑物应采用抗爆结构设计;
13、 单一的工艺装置,根据存在的爆炸危险程度,中央控制室建单一的工艺装置,根据存在的爆炸危险程度,中央控制室建筑物应采取相应的抗爆结构设计措施,如面向工艺装置一侧的筑物应采取相应的抗爆结构设计措施,如面向工艺装置一侧的墙采用防爆墙等;墙采用防爆墙等; 非抗爆结构设计的中央控制室的外墙宜采用砖墙;对于按抗非抗爆结构设计的中央控制室的外墙宜采用砖墙;对于按抗爆结构设计的墙,根据不同的抗爆要求,可采用配筋墙或钢筋爆结构设计的墙,根据不同的抗爆要求,可采用配筋墙或钢筋防爆墙。防爆墙。(二)防火标准(二)防火标准 控制室应按防火建筑物标准设计,耐火等级不低于二级。控制室应按防火建筑物标准设计,耐火等级不低于
14、二级。(三三)控制室的吊顶和顶封、层高、地面、墙面、门、窗控制室的吊顶和顶封、层高、地面、墙面、门、窗及色彩要求及色彩要求 控制室一般宜做吊顶,但需考虑敷设风管、电缆管的吊顶控制室一般宜做吊顶,但需考虑敷设风管、电缆管的吊顶层应有充足的空间。设有半模拟盘和仪表盘为框架式的大、中型层应有充足的空间。设有半模拟盘和仪表盘为框架式的大、中型控制室可做封顶。采取自然通风的控制室不宜做封顶。控制室可做封顶。采取自然通风的控制室不宜做封顶。 控制室层高吊顶下净空高度:有空调装置时,宜为控制室层高吊顶下净空高度:有空调装置时,宜为3.03.3m;无空调装置时,不宜小于;无空调装置时,不宜小于3.3m。 控制
15、室地面应平整和不起灰尘,可采用水磨石地面,盘后控制室地面应平整和不起灰尘,可采用水磨石地面,盘后为敷设电缆可用活动木板。地坪标高应高于室外地面为敷设电缆可用活动木板。地坪标高应高于室外地面300mm以以上,当控制室处于爆炸危险场所内,则应高出室外地面上,当控制室处于爆炸危险场所内,则应高出室外地面0.50.7m。 控制室墙面应平整、不易积灰,易于清扫和不反光。控制室墙面应平整、不易积灰,易于清扫和不反光。 控制室门的大小由控制室内设备的最大尺寸来确定。控制控制室门的大小由控制室内设备的最大尺寸来确定。控制室的门应向外开,大、中型控制室宜采用双向弹簧门,其门应室的门应向外开,大、中型控制室宜采用
16、双向弹簧门,其门应通向无危险的场所。大、中型控制室与寒冷地区宜设门斗,控通向无危险的场所。大、中型控制室与寒冷地区宜设门斗,控制室长度超过制室长度超过12m,宜设置两个门。盘前通向盘后的门,大、,宜设置两个门。盘前通向盘后的门,大、中型控制室宜设两个,小型只设一个。盘后不宜设置单独通向中型控制室宜设两个,小型只设一个。盘后不宜设置单独通向室外的门。室外的门。 控制室开窗面积应按自然采光面积确定。窗一般也应开向控制室开窗面积应按自然采光面积确定。窗一般也应开向无危险的场所,对处于危险的场所,开窗应符合防火、防爆的无危险的场所,对处于危险的场所,开窗应符合防火、防爆的有关规定。不采用空调时,盘前区
17、宜大面积开窗。采用空调或有关规定。不采用空调时,盘前区宜大面积开窗。采用空调或正压通风的控制室,宜装密闭的固定窗或两层玻璃窗。正压通风的控制室,宜装密闭的固定窗或两层玻璃窗。 控制室的墙面、地面、顶棚和封顶等的色调应柔和明快,控制室的墙面、地面、顶棚和封顶等的色调应柔和明快,并与仪表盘和半模拟盘的颜色协调。并与仪表盘和半模拟盘的颜色协调。五、照明及其他五、照明及其他控制室的采光和照明。控制室的采光和照明。 采用自然采光的控制室,采光面积和盘前区地面面积比不应小于采用自然采光的控制室,采光面积和盘前区地面面积比不应小于1/5,一,一般取般取1/31/4 。自然采光不应直射仪表盘上,不要产生眩光,
18、应有遮阳措施。自然采光不应直射仪表盘上,不要产生眩光,应有遮阳措施。 人工照明的照度标准为:人工照明的照度标准为: a. 盘面及操纵台台面不小于盘面及操纵台台面不小于300lx(勒克斯勒克斯), b. 盘后区不小于盘后区不小于200lx , c. 控制室外通道、门廊不应小于控制室外通道、门廊不应小于100lx 。 d.对于事故照明,盘前区不低于对于事故照明,盘前区不低于50lx ,盘后区不低于,盘后区不低于30lx 。 照明方式和灯具布置应使仪表盘盘面和操纵台得到最大照度,光线柔和,照明方式和灯具布置应使仪表盘盘面和操纵台得到最大照度,光线柔和,操作人员近盘监视仪表时,不应出现阴影。操作人员近
19、盘监视仪表时,不应出现阴影。控制室的空调主要用于采用电子式仪表为主的大、中型控制室和仪表设备对控制室的空调主要用于采用电子式仪表为主的大、中型控制室和仪表设备对湿、温度有较高要求的场合。湿、温度有较高要求的场合。 冬季室外采暖计算温度冬季室外采暖计算温度0oC的地区需设置采暖。的地区需设置采暖。 控制室的进线方式和电缆、管缆的敷设方式。控制室的进线方式和电缆、管缆的敷设方式。 常用的有常用的有架空进线和地沟进线架空进线和地沟进线两种方式。进线密封问题两种方式。进线密封问题需慎重考虑,地沟进线室内沟底应高出室外沟底需慎重考虑,地沟进线室内沟底应高出室外沟底300mm以上,以上,并考虑排水。电缆、
20、管缆的敷设应符合并考虑排水。电缆、管缆的敷设应符合仪表配管、配线设计仪表配管、配线设计规定规定(HG 20512-2000)。 控制室的供电及安全保护措施。控制室的供电及安全保护措施。 供电与接地应分别符合供电与接地应分别符合仪表供电设计规定仪表供电设计规定(HG 20509-2000)、仪表系统接地设计规定仪表系统接地设计规定(HG 20513-2000)的标准。控制室有可能出现可燃、有毒气体时,应设置可燃或的标准。控制室有可能出现可燃、有毒气体时,应设置可燃或有毒气体泄漏报警器。当位于火灾、爆炸危险场所时,宜采用有毒气体泄漏报警器。当位于火灾、爆炸危险场所时,宜采用正压通风,在所有通道关闭
21、时,能维持正压通风,在所有通道关闭时,能维持3050Pa压力,当未采压力,当未采用空调时,换气次数不应小于用空调时,换气次数不应小于6次小时。次小时。 DCS控制室设计后,根据控制室设计后,根据化工化工装置自控工程设计规定装置自控工程设计规定的要求,需绘的要求,需绘制制“控制室布置图控制室布置图”。图。图7-6所示为采所示为采用用DCS系统的系统的“控制室布置图控制室布置图”的示例。的示例。 图7-6 DCS系统的“控制室布置图”示例1-DCS操作站 2-辅助操作台 3-彩色拷贝机 4-打印机 5-DCS机柜6-辅助机柜 7-端子柜 8-继电器柜 9-配电盘 10-备用7-3 常规仪表控制室的
22、设计常规仪表控制室的设计一、控制室设计的一般要求一、控制室设计的一般要求 与与DCS系统控制室设计一样,采用常规仪表的自控工程,其控制系统控制室设计一样,采用常规仪表的自控工程,其控制室设计的一般要求有如下几个方面:室设计的一般要求有如下几个方面: 控制室的位置选择;控制室的位置选择; 控制室的面积;控制室的面积; 控制室的建筑要求;控制室的建筑要求; 控制室的采光、照明;控制室的采光、照明; 控制室的空调和采暖。控制室的空调和采暖。 由于采用的是常规仪表,控制室设计中要考虑:由于采用的是常规仪表,控制室设计中要考虑: 仪表盘平面布置;仪表盘平面布置; 控制室的供电及安全保护控制室的供电及安全
23、保护 控制室的进线方式及电缆、管缆敷设等问题。控制室的进线方式及电缆、管缆敷设等问题。 设计时可参阅行业标准设计时可参阅行业标准控制室设计规定控制室设计规定(HG 205082000)、化工厂控制室建筑设计规范化工厂控制室建筑设计规范(HG 2055693)。 主要问题概述如下。主要问题概述如下。 (1)控制室的位置的选择与采用)控制室的位置的选择与采用DCS系统相同。系统相同。(2)控制室的面积主要考虑到长度、进深以及盘前、盘后区大小的)控制室的面积主要考虑到长度、进深以及盘前、盘后区大小的分配,以便于安装、维修及日常操作。分配,以便于安装、维修及日常操作。具体要求如下。具体要求如下。控制室
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