安全儀表系統(tǒng)在石油化工裝置的應用分析

柴福義

（中石化第五建設有限公司，甘肅 蘭州 730060）

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，石油在國民生產(chǎn)中的需求越來越大，石油化工產(chǎn)業(yè)得到迅速的發(fā)展，與此同時石化生產(chǎn)過程的安全風險也越來越多。一套能夠檢測裝置的異常動作，并對可能發(fā)生的潛在危害作出相應動作的系統(tǒng)是必不可少的。安全儀表系統(tǒng)（SIS）正是基于該目的被提出來的。

1 安全儀表系統(tǒng)簡介

SIS是英文Safety instrumented system的簡稱，翻譯成中文的意思是安全儀表系統(tǒng)，它包括安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)、有毒有害、可燃氣體及火災檢測保護系統(tǒng)等，廣泛應用于石油、化工等流程工業(yè)中。安全儀表系統(tǒng)用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置或獨立單元的操作，當生產(chǎn)正常時，SIS處于休眠或靜止狀態(tài)。一旦生產(chǎn)裝置或設施出現(xiàn)可能導致安全事故的情況時，SIS能夠瞬間準確動作，使生產(chǎn)過程安全停止運行或自動導入預定的安全狀態(tài)。安全儀表系統(tǒng)在工廠開車、停車、出現(xiàn)工藝參數(shù)（如溫度、壓力、流量、液位等）擾動以及正常維護期間，能夠?qū)θ藛T和設備安全提供有效可靠的安全保護。

2 現(xiàn)有石油化工安全儀表系統(tǒng)的特點

SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）中的邏輯控制器是由電氣、電子、可編程電子技術構成的邏輯運算處理設備。SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器的出現(xiàn)，為關鍵控制和安全保護的應用提供了可靠的技術保證[1]。傳統(tǒng)的PLC稱為常規(guī)PLC,SIS稱為安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器稱為安全PLC。在研發(fā)的安全理念上，與常規(guī)PLC截然不同。

SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器在技術上的顯著特點是：系統(tǒng)必須有極高的可靠性，通過冗余等措施避免整個系統(tǒng)的功能失效；如果出現(xiàn)某種失效狀態(tài)，它必須是可以預警的、安全的方式出現(xiàn)，保證能夠檢測出99%以上的內(nèi)部元器件潛在的危險失效；SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器與常規(guī)PLC的不同，還體現(xiàn)在通過第三方的權威認證，例如，德國的TUV的認證，儀表滿足國際功能安全標準嚴格的安全和可靠性要求。當今世界的SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器一般采用硬件冗余和故障容錯為基礎的表決技術，如2 out of 3，或者采用基于診斷技術，如1oo1D,1oo2D,以及2oo4D等。

3 石油化工安全儀表系統(tǒng)設計原則

3.1 可靠性原則

石油化工生產(chǎn)環(huán)境比較惡略，設計安全系統(tǒng)時，要求安全儀表具有較高的抗干擾能力，實現(xiàn)在復雜的壞境下也能長期穩(wěn)定運行。在硬件選擇上，選擇知名的廠家品牌，保證安全儀表的使用效果，同時在編寫軟件程序的時候，要充分考慮各邏輯之間的關系，避免儀表在生產(chǎn)的過程中因為人為的失誤發(fā)生安全事故。

3.2 獨立性原則

安全儀表系統(tǒng)應獨立于基本過程控制系統(tǒng)，獨立完成安全保護功能。安全儀表系統(tǒng)的檢測元件，控制單元和執(zhí)行機構應單獨設置。如果工藝要求同時進行聯(lián)鎖和控制的情況下，安全儀表系統(tǒng)和BPCS應各自設置獨立的檢測元件和取源點。如需要，SIS安全儀表系統(tǒng)應能通過數(shù)據(jù)通信連接以只讀方式與DCS通信，但禁止DCS通過該通信連接向安全儀表系統(tǒng)寫信息。SIS安全儀表系統(tǒng)應采用冗余電源，由獨立的雙路配電回路供電。應避免安全儀表系統(tǒng)和BPCS的信號接線出現(xiàn)同一接線箱，中間接線柜和控制柜內(nèi)。

3.3 故障安全原則

當SIS安全儀表系統(tǒng)的元件、設備、環(huán)節(jié)或能源發(fā)生故障或者失效時，SIS安全儀表系統(tǒng)設計應當使工藝過程能夠趨向安全運行或者安全狀態(tài)。

3.4 適應性原則

設計時要充分考慮儀表安裝使用環(huán)境，某些安全儀表，對使用環(huán)境有比較高的要求，例如CCD傳感器需要在合適的光線環(huán)境中才能發(fā)揮其檢測功能，溫度傳感器要考慮現(xiàn)場的溫度范圍，光電傳感器要考慮現(xiàn)場油污環(huán)境等等，因此在設計安全系統(tǒng)時，要首先對安裝環(huán)境進行實地考察，充分考慮可能存在的干擾因素，發(fā)現(xiàn)不能滿足時及時更改設計思路，確保項目的后續(xù)進度。

3.5 規(guī)范性原則

安全儀表安裝位置的設計，不僅需要符合國家及地方要求的的安裝規(guī)范，而且要保證安裝美觀，穩(wěn)固，設計線纜分布圖時，要簡潔明了，標記清晰，方便后期施工人員的安裝調(diào)試工作。根據(jù)設計的簡便和實用性原則，對設的儀表要能夠滿足簡單安裝、長期維護、穩(wěn)定性高的特點[2]。

4 安全儀表系統(tǒng)應用中存在的問題

4.1 安裝問題

安全儀表系統(tǒng)的安裝需要的線纜種類和規(guī)格很多，不同的線纜之間可能會存在干擾，安裝中存在的問題主要表現(xiàn)在，線纜凌亂，線纜的標記不準確，不清晰，一旦出現(xiàn)故障查起線路來比較麻煩，另外強電跟弱電標記不清晰的話很容易造成觸電等安全事故。

4.2 調(diào)試問題

安全儀表系統(tǒng)的種類比較多，不同廠家的安裝、調(diào)試和使用要求不一樣，對調(diào)試技術人員的學習理解能力要求比較高，通常出現(xiàn)的問題表現(xiàn)為，調(diào)試過程中調(diào)試人員由于技術、經(jīng)驗不足等原因，忽略了調(diào)試過程中的細節(jié)問題，導致自控儀器的使用效果達不到理想的狀態(tài)，甚至有可能出現(xiàn)安全事故。另外還經(jīng)常出現(xiàn)沒對系統(tǒng)調(diào)試進行相關檢查，儀表接線不夠強，儀表記錄不規(guī)范，不完整等問題。

5 安全儀表系統(tǒng)應用中質(zhì)量控制措施

安全儀表系統(tǒng)是確保企業(yè)正常生產(chǎn)的關鍵，其質(zhì)量必須得到保證，因此從施工的安裝調(diào)試，到后期設備的運行維護，都必須制定嚴格的質(zhì)量控制措施來確保卻正常運行[3]。安全儀表系統(tǒng)應用中質(zhì)量控制措施可以總結為以下幾點：

1）安裝前要深刻把握系統(tǒng)的設計理念，理解系統(tǒng)的設計原理，安裝技術人員應認真研究圖紙，深入了解圖紙與圖紙之間的關系，認真理解設計思路，明確施工內(nèi)容，掌握施工過程中應注意的技術和安全問題。

2）嚴格遵守施工制定的計劃，不可隨意更改安裝內(nèi)容，遇到?jīng)]有把握的問題，要及時跟設計人員進行溝通，確認無誤再進行安裝調(diào)試，明確施工各方面的內(nèi)容，確保施工質(zhì)量。

3）加強安全儀表系統(tǒng)調(diào)試技能的培訓與學習，針對日常工作中凸顯的理論基礎薄弱、調(diào)試技術經(jīng)驗欠缺等問題，公司內(nèi)部應該加強員工調(diào)試技術的培訓工作。

6 總結

安全儀表系統(tǒng)對在石油化工生產(chǎn)企業(yè)安全地進行生產(chǎn)起到?jīng)Q定性的作用，本文介紹了安全儀表系統(tǒng)的概念及其設計原則，并分析了安全儀表系統(tǒng)在安裝調(diào)試過程中存在的問題，并提出了一些解決思路，為安全儀表系統(tǒng)的應用提供理論借鑒意義。