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        石油化工安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與可靠性分析

        2020-10-14 14:39:31傅菲菲
        名城繪 2020年5期
        關(guān)鍵詞:石油化工設(shè)計(jì)

        摘要:目前,石油化工生產(chǎn)的發(fā)展正趨向于一體化、大型化及智能化,這對(duì)于石油化工工藝水平、生產(chǎn)規(guī)模等帶來(lái)了較為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而石油化工生產(chǎn)過(guò)程中,各種危險(xiǎn)事故發(fā)生的概率也在不斷增加,因此安全生產(chǎn)成為了石油化工生產(chǎn)中必須重視的問(wèn)題。本文針對(duì)石油化工安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與可靠性進(jìn)行了分析。

        關(guān)鍵詞:石油化工;安全儀表系統(tǒng);設(shè)計(jì);細(xì)節(jié)問(wèn)題

        一、設(shè)計(jì)石油化工安全儀表系統(tǒng)根本原則

        1.1儀表系統(tǒng)可靠穩(wěn)定性的保障

        由于石油化工廠安全儀表的特殊性和其獨(dú)特的功能,在儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,首先要保證的是系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。而這正是在設(shè)計(jì)石油化工安全儀表系統(tǒng)時(shí)務(wù)必確保的一個(gè)重要性的原則。而要達(dá)到這一原則,那么就需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),考慮周全,包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件的選擇使用,軟件編程等多方面因素,最大力度的保證儀表系統(tǒng)的絕對(duì)安全性。需要做到在生產(chǎn)裝置儀表系統(tǒng)的開(kāi)車、停車的階段中,以及執(zhí)行和維護(hù)操作這一時(shí)期,要能夠確保人員健康、設(shè)備環(huán)境的安全性。

        1.2保證儀表功能穩(wěn)定健全

        要能夠?qū)⑹突ぱb置安全儀表的功能最大化的起到作用,可以最大效率的完成化工行業(yè)對(duì)儀表數(shù)據(jù)監(jiān)察、安全預(yù)警等方面,那就必須要作到石油化工安全儀表在功能上的完全性,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性,這些自然同樣也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要的原則。在儀表設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)設(shè)計(jì)人員必須要求有針對(duì)的研究系統(tǒng)具體情況,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察,精確的了解儀表工作運(yùn)作的基本狀況,保證設(shè)計(jì)儀表功能的全面和最佳的適應(yīng)性。

        1.3要求儀表日常維護(hù)和升級(jí)擴(kuò)展

        在安全方面來(lái)說(shuō),石油化工行業(yè)是有著絕對(duì)性的要求,要達(dá)到這一要求,便需要完善對(duì)于儀表的一個(gè)日常維護(hù),而在儀表的選擇上面,則需要滿足安裝簡(jiǎn)單、應(yīng)用便利,修護(hù)時(shí)簡(jiǎn)單方便等等的要求。除了要能夠達(dá)到儀表監(jiān)察、告警的要求之外,還需要盡量的降低裝置系統(tǒng)儀表的個(gè)數(shù),盡可能的減削系統(tǒng)裝置儀表的本金、增大系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。另外,還需要有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展意識(shí),保留一定放置儀表的空間,來(lái)保證生產(chǎn)發(fā)展以及水平提升后的需求。

        二、改善石油化工安全儀表系統(tǒng)的有效途徑

        2.1科學(xué)設(shè)計(jì)傳感器冗余

        針對(duì)安全儀表系統(tǒng)來(lái)說(shuō),在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,并非要對(duì)所有的傳感器都進(jìn)行冗余配置,如果系統(tǒng)中一臺(tái)傳感器平均失效率概率達(dá)到了SIL的具體要求,需要選擇一臺(tái)傳感器,便可以滿足要求;而如果一臺(tái)傳感器無(wú)法滿足SIL的具體要求,可以對(duì)冗余傳感器進(jìn)行應(yīng)用,選擇冗余傳感器方式時(shí),要對(duì)系統(tǒng)的具體安全性進(jìn)行全面考慮,以增加聯(lián)鎖動(dòng)作次數(shù)作為代價(jià),對(duì)“或”邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用;不僅需要確保系統(tǒng)的安全性,同時(shí),還要考慮系統(tǒng)的可用性,因此,應(yīng)當(dāng)對(duì)三取二邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用。

        2.2整體設(shè)計(jì)安全儀表系統(tǒng)

        一個(gè)安全儀表功能(SIF)安全完整性SIL,其由SIF邏輯控制器、傳感器、執(zhí)行器等各項(xiàng)內(nèi)容共同確定。SIF的SIL=邏輯控制器SIL+傳感器SIL+執(zhí)行機(jī)構(gòu)SIL,需要研究人員注意的是,該出SIL指的是其等級(jí)相對(duì)應(yīng)的失效概率。例如,邏輯控制單元SIL3級(jí),其失效概率約為0.01%~0.1%;傳感器SIL2級(jí),其對(duì)應(yīng)的失效概率為0.1%~1%;執(zhí)行結(jié)構(gòu)SIL1級(jí),對(duì)應(yīng)的失效概率為1%~10%,雖然在系統(tǒng)中邏輯控制器為IL3,但安全儀表系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,其SIL的等級(jí)僅為SIL1,這也就會(huì)降低安全儀表系統(tǒng)的可靠性。

        2.3做好相應(yīng)的冗余配置

        如果SIF等級(jí)的具體要求為SIL3,而實(shí)際配置邏輯控制的為SIL3,傳感器失效概率為SIL2,終端執(zhí)行器為SIL2,整個(gè)系統(tǒng)安全等級(jí)都為SIL2,所以無(wú)法滿足相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí),對(duì)傳感器進(jìn)行冗余配置,例如,通過(guò)二取一冗的方式,是系統(tǒng)的安全等級(jí)能夠達(dá)到SIL3。同時(shí),也可以通過(guò)對(duì)電磁閥或執(zhí)行器進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜哂嗯渲?,從而提高?zhí)行器的安全等級(jí),使其能夠達(dá)到SIL3,從而使整個(gè)系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中的安全性能夠滿足人們的應(yīng)用要求。需要相應(yīng)操作人員特別注意的是,如果在設(shè)計(jì)系統(tǒng)過(guò)程中,采用的二取二傳感器冗余結(jié)構(gòu),要確保采用的兩個(gè)傳感器的性能都要能夠達(dá)到應(yīng)用要求標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中,如果其中一個(gè)傳感器的出現(xiàn)問(wèn)題,都會(huì)導(dǎo)致二取失效,同單個(gè)傳感器相比,二取而冗余配置傳感器的應(yīng)用,無(wú)法提高SIL等級(jí)。因此,在具體問(wèn)題分析過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際情況而定,盲目的通過(guò)冗余配置提升SIL是不合理的。

        三、分析安全儀表可靠性容錯(cuò)設(shè)計(jì)

        在進(jìn)行石化安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間,相應(yīng)的工作人員要先對(duì)儀表保護(hù)的對(duì)象,以及相應(yīng)的工藝情況進(jìn)行安全等級(jí)評(píng)估,具體等級(jí)是基于在實(shí)際生產(chǎn)期間,事故發(fā)生的具體幾率,以及對(duì)相應(yīng)的工作人員的人身危害的實(shí)際程度,完成相應(yīng)的劃分工作。

        針對(duì)安全等級(jí)相對(duì)較低的SIL1工藝設(shè)備連鎖保護(hù)回路,在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,可以放在DCS,從而降低成本。而針對(duì)可以造成安全事故、環(huán)境破壞、人生傷害等級(jí)相對(duì)較高的回路SIL2、SIL3,則將其放在安全儀表系統(tǒng)中,對(duì)其具體功能加以實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)代市場(chǎng)中儀表供應(yīng)商多,種類繁多,其性能和質(zhì)量都各不相同,因此,為了確保儀器表在具體應(yīng)用期間的可靠性,在對(duì)設(shè)備選用時(shí),應(yīng)當(dāng)具備以下兩條條件:①權(quán)威結(jié)構(gòu)出示的SIL認(rèn)證證書(shū);②長(zhǎng)期應(yīng)用獲得專門(mén)機(jī)構(gòu)或驗(yàn)證測(cè)試,并且要對(duì)供應(yīng)商的清單進(jìn)行錄入,內(nèi)容應(yīng)當(dāng)詳細(xì)到設(shè)備的型號(hào)、品牌,以及軟件的具體版本。

        四、結(jié)語(yǔ)

        石油化工系統(tǒng)的安全所涉及的是方方面面,在這里只能就一些基礎(chǔ)性的理念作為概括介紹。而想要完成安全工作,僅僅靠幾個(gè)人是不現(xiàn)實(shí)的,需要的是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的存在。要想做好石油化工儀表工作,設(shè)計(jì)部中需要各方面的專家組建成一個(gè)團(tuán)隊(duì),另外在外部也需要和業(yè)主、生產(chǎn)制造商、以及施工單位有良好的溝通,建立成一個(gè)良好的團(tuán)隊(duì)。只有做到妥善管理,才能真正的確保安全問(wèn)題的解決,而這一點(diǎn)是整個(gè)過(guò)程中所必需的。

        參考文獻(xiàn):

        [1]翟仲曦,李俊杰.石油化工工藝包安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].石油化工自動(dòng)化,2017,53(03):21-23+30.

        [2]紀(jì)紅霞,張永輝.石油化工儀表控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].儀器儀表用戶,2017,24(04):63-65.

        [3]張華莎.石油化工油品儲(chǔ)罐自動(dòng)化儀表及工程設(shè)計(jì)[J].石油化工自動(dòng)化,2015,51(06):6-13.

        (作者單位:中油遼河工程有限公司)

        作者簡(jiǎn)介:傅菲菲(1982.10.25),性別:女;籍貫:山東省博興縣;民族:漢;學(xué)歷:研究生、碩士;職稱:工程師;職務(wù):自控儀表設(shè)計(jì);研究方向:控制理論與控制工程。

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