安全儀表系統(tǒng)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用

李欣

【摘 ?要】“工藝為主線，設(shè)備管道連，電力供能源，自控全廠見?；せO(shè)備，開車開儀表，計(jì)量出效益，控制保安全”可以概括任何一個(gè)流程工業(yè)企業(yè)各專業(yè)的特點(diǎn)?！伴_車開儀表，計(jì)量出效益，控制保安全”的觀點(diǎn)得到越來(lái)越多的認(rèn)可。工業(yè)生產(chǎn)裝置，尤其是涉及“兩重點(diǎn)一重大”的生產(chǎn)裝置，從近幾年發(fā)生過的事故的角度關(guān)于“控制保安全”的文獻(xiàn)有很多論述，而且論述得都很充分。鑒于此，本文對(duì)安全儀表系統(tǒng)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】安全儀表;化工領(lǐng)域;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH862 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

安全儀表系統(tǒng)在化工廠應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的及時(shí)性、安全系統(tǒng)自動(dòng)化、事故發(fā)生率降低等重要性通過多種類型的安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、可用性判斷、改善化工裝置的運(yùn)行安全性、促進(jìn)控制系統(tǒng)的集成開發(fā)等戰(zhàn)略，提高化工裝置的安全儀表系統(tǒng)應(yīng)用效率，并為化工裝置的安全運(yùn)行提供保障。

1在化工工藝裝置中安全儀表系統(tǒng)應(yīng)用的重要性

1.1危險(xiǎn)警報(bào)的及時(shí)性

將化工裝置的安全儀表系統(tǒng)連接到自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，可以幫助技術(shù)人員快速判斷特定事故因素的變化，并且如果數(shù)字在安全范圍之外徘徊，則與儀表相對(duì)應(yīng)的安全報(bào)警系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，向技術(shù)人員通知相關(guān)部件的檢測(cè)，而該儀表的警報(bào)也可以幫助技術(shù)人員快速判斷故障的具體位置。

1.2降低事故發(fā)生率

如果化工工廠缺乏特定的安全檢查，則化工工藝操作的特定安全風(fēng)險(xiǎn)、安裝安全儀表系統(tǒng)、減少工廠故障導(dǎo)致的化工工藝裝置操作事故、降低化工工人對(duì)化工工藝裝置的安全威脅、安全儀表裝置不僅能及時(shí)知道化工工藝裝置有故障，還能通過特定的數(shù)字危險(xiǎn)因素，檢測(cè)、修復(fù)和改進(jìn)化工工廠故障的特定位置、技術(shù)人員加以針對(duì)性的檢測(cè)、修理與完善，能夠時(shí)刻保障化工工藝裝置運(yùn)作的完善性、安全性與有效性。

2在化工工藝裝置中安全儀表系統(tǒng)的具體應(yīng)用策略

2.1DCS在化工工藝裝置中的應(yīng)用

DCS系統(tǒng)符合建筑國(guó)家、地區(qū)和企業(yè)的建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，同時(shí)還可以根據(jù)用戶需要調(diào)試DCS系統(tǒng)，并且在應(yīng)用領(lǐng)域更加靈活。DCS系統(tǒng)主要控制化工廠的生產(chǎn)過程，DCS系統(tǒng)必須能夠滿足化工設(shè)備生產(chǎn)的各種控制要求，特定的工作過程是控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集化工工廠運(yùn)營(yíng)的特定過程。DCS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)計(jì)算和處理過程中，與DCS系統(tǒng)一起執(zhí)行各種組件的協(xié)調(diào)和控制任務(wù)，執(zhí)行快速系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算，提供具體的控制和協(xié)調(diào)指導(dǎo)，確?；ぱb置的生產(chǎn)和操作始終在安全范圍內(nèi)，DCS系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)收集、計(jì)算和命令控制過程。

2.2可用性判斷

安全儀表系統(tǒng)監(jiān)督和測(cè)試化工裝置的安全性，加強(qiáng)對(duì)裝置可用性的判斷，一方面安全儀表系統(tǒng)及時(shí)通知裝置的某些數(shù)字變化，檢查和維修工人根據(jù)相應(yīng)的數(shù)字提示修理或更換裝置的相關(guān)部件，以確保裝置運(yùn)行的長(zhǎng)期效果，同時(shí)安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用加強(qiáng)了對(duì)化工裝置可用性的檢查，在開發(fā)和創(chuàng)新安全儀表系統(tǒng)的同時(shí)，技術(shù)水平不斷提高，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝置中潛在的元件故障，并及時(shí)做出相關(guān)的故障提示，為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作收益的穩(wěn)定性提供保障。

2.3推動(dòng)控制系統(tǒng)的集成化發(fā)展

安全儀表系統(tǒng)在化工廠的應(yīng)用，隨著科技水平的提高，人們加強(qiáng)了安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用研究強(qiáng)度，試圖將安全儀表系統(tǒng)與特定裝置控制系統(tǒng)連接起來(lái)，促進(jìn)了裝置控制系統(tǒng)的集成開發(fā)，在許多控制系統(tǒng)的合作下，宣布了安全儀表系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)，大大提高了企業(yè)化工設(shè)備運(yùn)行的效率，不斷提高。

2.4根據(jù)政策要求做好SIS設(shè)計(jì)工作

從國(guó)務(wù)院安委辦（2008）26號(hào)文和安監(jiān)總局高密度下發(fā)的文件、通知、指導(dǎo)意見到應(yīng)急管理部應(yīng)急（2018）19號(hào)文，歷次文件、通知、指導(dǎo)意見及會(huì)議紀(jì)要等，明確指出了需要配備SIS的危險(xiǎn)裝置、危險(xiǎn)工藝或重點(diǎn)工藝參數(shù)等，而且這些文件、通知及指導(dǎo)意見等是根據(jù)我國(guó)國(guó)情循序漸進(jìn)的：先實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制———再配備獨(dú)立的SIS———再開展安全完整性等級(jí)評(píng)估?，F(xiàn)役裝置只要按照這些政策要求工作，先進(jìn)行自動(dòng)化控制改造再設(shè)計(jì)獨(dú)立的SIS，不但可以填補(bǔ)歷史原因遺留的安全儀表空白，還可以積累一些安全儀表設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)。

2.5科學(xué)設(shè)計(jì)傳感器冗余

對(duì)于安全儀表系統(tǒng)，實(shí)際設(shè)計(jì)過程中不需要所有傳感器重疊，如果系統(tǒng)中一個(gè)傳感器的平均效率低下概率達(dá)到sil的特定要求，則必須選擇一個(gè)傳感器來(lái)滿足要求。如果傳感器不能滿足sil的特定要求，則可以應(yīng)用冗馀傳感器;如果選擇冗馀傳感器方法，則可以徹底考慮系統(tǒng)的特定安全性，增加聯(lián)鎖操作數(shù)，并應(yīng)用“或”邏輯結(jié)構(gòu)。不僅要考慮系統(tǒng)安全性，還要考慮系統(tǒng)可用性，因此必須應(yīng)用三對(duì)二邏輯結(jié)構(gòu)。

2.6做好相應(yīng)的融入配置

如果SIF等級(jí)的特定要求是si l 3，而實(shí)際配置邏輯是si l 3，則傳感器故障的概率為si l 2，終端執(zhí)行器為si l 2，整體系統(tǒng)安全級(jí)別為si l 2，因此無(wú)法滿足這些要求標(biāo)準(zhǔn)。傳感器可以是冗馀的。例如，系統(tǒng)的安全級(jí)別可能達(dá)到si l 3。此外，通過對(duì)電磁閥或執(zhí)行器進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜哜?，提高?zhí)行器的安全性，使其達(dá)到si l 3，從而使整個(gè)系統(tǒng)在應(yīng)用過程中的安全性能夠滿足人們的應(yīng)用要求。需要特別注意的是，如果在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中使用了兩個(gè)傳感器冗馀，則當(dāng)兩個(gè)傳感器的性能滿足應(yīng)用程序要求，并且系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)其中一個(gè)傳感器出現(xiàn)問題時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)故障，與一個(gè)傳感器相比，兩個(gè)冗馀配置傳感器應(yīng)用程序無(wú)法提高sil等級(jí)。對(duì)于執(zhí)行器，功能不同的執(zhí)行器對(duì)冗馀配置的要求也不同。例如，使用的執(zhí)行器功能是驅(qū)動(dòng)阻塞，而在串聯(lián)子等管線中的兩個(gè)執(zhí)行器可以在應(yīng)用過程中改善執(zhí)行器的sil。如果執(zhí)行器功能不互動(dòng)，并且兩個(gè)執(zhí)行器串聯(lián)連接到同一管線，則無(wú)法提起執(zhí)行器的sil。因此，在具體的問題分析過程中，根據(jù)實(shí)際情況，通過盲目的冗馀配置升級(jí)sil是不合理的。

3分析安全儀表可靠性容錯(cuò)設(shè)計(jì)

對(duì)于安全性相對(duì)較低的sil 1工藝設(shè)備鏈保護(hù)電路，可以在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中將其放置在DCS中，從而降低成本。安全事故、環(huán)境破壞、人身?yè)p害水平相對(duì)較高的電路si l 2、si l 3被部署在安全系統(tǒng)中，以執(zhí)行特定功能。現(xiàn)代市場(chǎng)上有很多儀器供應(yīng)商，種類多樣，性能和質(zhì)量各不相同，因此為了確保在特定的應(yīng)用期限內(nèi)儀表的可靠性，在選擇設(shè)備時(shí)必須具備以下兩個(gè)條件：①權(quán)威結(jié)構(gòu)提供的sil認(rèn)證證書;②長(zhǎng)期應(yīng)用程序可能由專門機(jī)構(gòu)或驗(yàn)證測(cè)試，要輸入供應(yīng)商列表，必須提供設(shè)備型號(hào)、品牌和軟件的特定版本的詳細(xì)信息。

結(jié)束語(yǔ)

安全儀表系統(tǒng)（SIS）是危險(xiǎn)化學(xué)品業(yè)裝置安全最重要的保護(hù)層之一，任何一個(gè)新老企業(yè)都有SIS，經(jīng)歷了繼電器系統(tǒng)、固態(tài)電路系統(tǒng)和可編程電子系統(tǒng)3個(gè)階段。原化工部管理時(shí)期的控制率考核就包括SIS考核，筆者在2002年提出的儀表回路百分率考核專門將聯(lián)鎖回路考核單列出來(lái)重點(diǎn)考核，文獻(xiàn)[1，2]的統(tǒng)計(jì)與考核思路也符合安全儀表完整性考核的要求。現(xiàn)在的SIS大多是指可編程電子系統(tǒng)，安監(jiān)總管三（2017）121號(hào)《化工和危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位重大生產(chǎn)安全事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)（試行）》將企業(yè)無(wú)SIS判定為存在重大事故隱患，這就要求所有化工與危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位都必須有相應(yīng)的SIS

參考文獻(xiàn)：

[1]高建華.石油化工安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與可靠性分析[J].生物化工，2017，3（02）：57-59.

[2]周生龍.在化工工藝裝置中安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用[J].化工管理，2017（11）：73.

[3]韓鋼.安全儀表系統(tǒng)在化工裝置中的應(yīng)用分析[J].黑龍江科技信息，2017（08）：60.

[4]鄭淞宸.安全儀表系統(tǒng)在化工裝置中的應(yīng)用研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（10）：76.

[5]姚春娟.化工工藝裝置中安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2017，36（09）：92-93.

（作者單位：山東云天化國(guó)際化肥有限公司）