吳振宙 陳青華 鄧立 倪凱（中國(guó)石油西氣東輸管道公司廣東管理處， 廣東 廣州 510665）

ESD系統(tǒng)在天然氣輸氣管道的應(yīng)用探討

吳振宙 陳青華 鄧立 倪凱
（中國(guó)石油西氣東輸管道公司廣東管理處， 廣東 廣州 510665）

天然氣在輸送的過(guò)程中，因其易燃易爆的特性，容易發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，因此，對(duì)輸送管道進(jìn)行安全管理以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)防止安全隱患的發(fā)生具有重要的作用。本文將對(duì)ESD系統(tǒng)在西氣東輸天然氣輸氣管道中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，通過(guò)對(duì)運(yùn)行情況、性能的可靠性等的分析，確定其應(yīng)用價(jià)值，為其大范圍的推廣使用提供參考依據(jù)。

ESD系統(tǒng)；天然氣輸氣管道；應(yīng)用

0 引言

ESD緊急停車(chē)系統(tǒng)，是經(jīng)過(guò)認(rèn)證具有一定安全等級(jí)的，用于降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的安全保護(hù)系統(tǒng)。在天燃?xì)廨敋夤艿乐邪惭bESD保護(hù)系統(tǒng)，可以對(duì)危險(xiǎn)進(jìn)行檢測(cè)和處理，對(duì)保證生產(chǎn)、人員以及周?chē)h(huán)境安全具有重要的作用。自20世紀(jì)90年代ESD系統(tǒng)出現(xiàn)以后，因其良好的性能受到了人們的一致好評(píng)。

1 ESD系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

（1）檢測(cè)單元 利用儀表和系統(tǒng)將控制功能及安全連鎖功能分開(kāi)，切斷了ESD系統(tǒng)和過(guò)程控制系統(tǒng)的聯(lián)系，經(jīng)過(guò)物理隔離之后的ESD系統(tǒng)能夠單獨(dú)地實(shí)施安全監(jiān)控和隱患處理，從而保證生產(chǎn)過(guò)程安全。

（2）控制單元 由三個(gè)部分組成，即輸入模塊、邏輯運(yùn)算模塊和輸出模塊，在信息自動(dòng)傳導(dǎo)到輸入模塊之后，經(jīng)過(guò)運(yùn)算之后就可確定運(yùn)行過(guò)程中是否有故障生成［1］。一般情況下，ESD系統(tǒng)會(huì)有一個(gè)特殊的硬件配置，用以確保運(yùn)行系統(tǒng)安全。

（3）執(zhí)行單元 在ESD系統(tǒng)中，執(zhí)行單元的危險(xiǎn)系數(shù)最高，通常為閥門(mén)或機(jī)構(gòu)。在ESD系統(tǒng)正常工作的情況下，執(zhí)行單元處于靜止?fàn)顟B(tài)，這一狀態(tài)直至持續(xù)到ESD系統(tǒng)運(yùn)行狀況不良好時(shí)才會(huì)改變。執(zhí)行單元的可靠性對(duì)ESD系統(tǒng)的安全性具有重要的影響。

2 ESD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

為了達(dá)到及時(shí)檢測(cè)和處理危險(xiǎn)的目的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要盡量減少中間環(huán)節(jié)，以縮短系統(tǒng)感受危險(xiǎn)的時(shí)間。同時(shí)，為了保障系統(tǒng)的可靠性和靈活性，在設(shè)計(jì)上應(yīng)采用故障安全型以及冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)。

（1） ESD系統(tǒng)故障安全原則 故障安全原則指ESD系統(tǒng)受到外界干預(yù)而使系統(tǒng)安全保障功能失效時(shí)，受保護(hù)對(duì)象能夠按照預(yù)定的運(yùn)轉(zhuǎn)程序進(jìn)入安全停車(chē)狀態(tài)。

（2）ESD系統(tǒng)的冗余容錯(cuò) 冗余是將具有相同功能的模塊或部件進(jìn)行聯(lián)系以后，能夠?qū)ο到y(tǒng)故障進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并自動(dòng)轉(zhuǎn)入后備設(shè)備中［2］。容錯(cuò)是在功能模塊無(wú)法發(fā)揮功能性作用的情況下，能夠替代失效模塊繼續(xù)發(fā)揮特定的功能。兩者存在辨證統(tǒng)一的關(guān)系。

（3）ESD系統(tǒng)的安全完整性 在安全系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)完整性對(duì)于安全效率的發(fā)揮具有重要的作用。在確定ESD系統(tǒng)安全完整性的過(guò)程中，需要對(duì)破壞安全性的因素進(jìn)行研究，進(jìn)而提出安全保障措施。安全完整性等級(jí)為系統(tǒng)的性能提供了衡量標(biāo)準(zhǔn)，一般等級(jí)越高，安全性能越好，出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率也就越小。

3 ESD系統(tǒng)在天然氣輸送管道中的應(yīng)用

（1）應(yīng)用背景 西氣東輸天然氣管道的建立對(duì)于我國(guó)能 源戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要的作用。管道始于中亞土庫(kù)曼斯坦與烏茲別克斯坦邊境的格達(dá)伊姆地區(qū)，經(jīng)過(guò)烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦境內(nèi)，進(jìn)入到我國(guó)新疆維吾爾地區(qū)的霍城縣。西一線(xiàn)到達(dá)上海，西二線(xiàn)到達(dá)廣州、香港地區(qū)，沿線(xiàn)設(shè)置了一定數(shù)量的閥室、站場(chǎng)，保障了能源運(yùn)輸?shù)臅惩ǎ?］。

（2）ESD系統(tǒng)的配置和應(yīng)用 廣州分輸壓氣站的ESD系統(tǒng)采用了經(jīng)安全檢驗(yàn)合格后的霍尼韋爾Safety Builder。為了保證計(jì)量系統(tǒng)的可靠性，ESD模塊一般采用限度一定的冗余裝置。通過(guò)兩套完全相同的ESD控制器，以主機(jī)和備用機(jī)的形式進(jìn)行工作運(yùn)行轉(zhuǎn)換［4］。計(jì)量站ESD系統(tǒng)采用系統(tǒng)內(nèi)部供電和系統(tǒng)外部供電兩種供電方式，以避免上述問(wèn)題的出現(xiàn)。外部供電主要向主機(jī)以及I/O 模塊的負(fù)載進(jìn)行供電，而內(nèi)部供電主要向機(jī)架模塊供電。

廣州分輸壓氣站的ESD系統(tǒng)的閥門(mén)啟動(dòng)的條件為任何一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)ESD緊急按鈕或站控內(nèi)的一個(gè)ESD按鈕被按下。按照邏輯思維對(duì)ESD系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行分析，運(yùn)行過(guò)程為兩個(gè)進(jìn)站的ESD閥門(mén)因電磁閥無(wú)電而自動(dòng)關(guān)斷，致使天然氣無(wú)法進(jìn)站，同時(shí)，出站閥門(mén)也關(guān)閉，無(wú)法開(kāi)啟，致使天然氣無(wú)法輸送出去，進(jìn)出站閥關(guān)到位后打開(kāi)ESD放空閥實(shí)現(xiàn)緊急放空，從而使站場(chǎng)完全停運(yùn)。為了使上述閥門(mén)在故障狀態(tài)下能夠處于安全位置，對(duì)電磁閥的設(shè)計(jì)應(yīng)采用故障安全型的電路。

4 結(jié)語(yǔ)

天然氣輸氣管道運(yùn)行事故的發(fā)生將造成重大的人員傷害和生產(chǎn)損失，因此，對(duì)于處理可引發(fā)安全事故發(fā)生，降低安全隱患的ESD系統(tǒng)，其安全運(yùn)行情況將直接關(guān)系到檢測(cè)結(jié)果的好壞，要給予高度的重視。對(duì)于ESD系統(tǒng)檢測(cè)單元，要達(dá)到一定的等級(jí)，為保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行安全創(chuàng)造條件。

［1］廖柯熹，楊藝，白國(guó)紅，等.輸氣站場(chǎng)ESD系統(tǒng)的SIL定級(jí)與驗(yàn)證［J］.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2015，12（1）：161-165.

［2］邱昌勝.天然氣管道某計(jì)量站 ESD 系統(tǒng)的技術(shù)改造［J］.化工自動(dòng)化及儀表，2015，5（7）：840-843.

［3］黃克海，王勇，肖正，等.ESD系統(tǒng)在低濃度煤層氣含氧液化裝置中的應(yīng)用［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2012，39（1）：36-39.

［4］陳彥，陳超聲.淺析西氣東輸二線(xiàn)ESD系統(tǒng)的功能安全現(xiàn)狀［J］.儀器儀表用戶(hù)，2014，26（2）：90-93.