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        石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之我見(jiàn)

        2021-01-10 07:13:20李玉德劉寶峰中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)有限公司山東青島266061
        化工管理 2021年2期
        關(guān)鍵詞:石油化工儀表安全性

        李玉德,劉寶峰(中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)有限公司,山東 青島 266061)

        1 關(guān)于安全儀表相關(guān)內(nèi)容的介紹

        分別從關(guān)于安全儀表系統(tǒng)概念,安全度,等級(jí)劃分,安全儀表系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程,這幾個(gè)角度對(duì)安全儀表的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。安全儀表系統(tǒng)概念是根據(jù)安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用進(jìn)行定義的產(chǎn)品,它涉及的內(nèi)容較為復(fù)雜,整個(gè)系統(tǒng)的安全性可以分為4個(gè)不同的等級(jí)。安全級(jí)別的劃分則是在特定的安全系統(tǒng)下特定時(shí)間和特定條件成功執(zhí)行其安全功能的概率,它可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行有效的衡量。安全儀表系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程表現(xiàn)為歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展一直處于領(lǐng)先的地位,最早的安全相關(guān)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)在德國(guó),當(dāng)時(shí)該標(biāo)準(zhǔn)的提出與鍋爐開(kāi)關(guān)控制等內(nèi)容相關(guān)[1]。我國(guó)對(duì)安全系統(tǒng)研究的內(nèi)容是在改革開(kāi)放之后主要應(yīng)用于微電子技術(shù)和控制系統(tǒng)當(dāng)中。

        2 安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        安全儀表的安全度是整個(gè)儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。當(dāng)然除此項(xiàng)指標(biāo)之外,工作人員對(duì)安全儀表系統(tǒng)進(jìn)行管理時(shí),還對(duì)其運(yùn)行模式當(dāng)中的故障運(yùn)行模式和故障的安全模式進(jìn)行深入的研究,才可以保證安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性。工作人員在進(jìn)行安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí),必須保證系統(tǒng)的可靠性,可用性,邏輯設(shè)計(jì)合理性。在保證以上性能的同時(shí),還需重視傳感元件,設(shè)計(jì)邏輯運(yùn)算器設(shè)計(jì),以及聯(lián)動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)的相關(guān)功能,只有在重視以上性能的前提下,才可以保證整個(gè)安全儀表系統(tǒng)得以穩(wěn)定運(yùn)行。

        3 安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循的原則

        3.1 可靠準(zhǔn)確性

        石油化工裝置的安全儀表可發(fā)揮的作用具有一定的獨(dú)特性,要想保證石油生產(chǎn)過(guò)程的安全性及有效性,在對(duì)安全儀表系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),就必須要保證儀表系統(tǒng)自身運(yùn)行的狀態(tài),能夠長(zhǎng)時(shí)間保持安全運(yùn)行的模式。所以相關(guān)設(shè)計(jì)人員就需要根據(jù)石油生產(chǎn)過(guò)程的相關(guān)內(nèi)容,以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)各類(lèi)元件的選擇等多個(gè)數(shù)據(jù),為安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行綜合考量,保證儀表系統(tǒng)的安全性及可靠性。如果儀表能夠在正常的情況下長(zhǎng)期處于安全平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中,那么工作人員因其他因素而出現(xiàn)操作失誤的情況或因?yàn)楣潭ü收系膯?wèn)題,使得其系統(tǒng)受到其他因素的影響,那么系統(tǒng)也可以保證安全運(yùn)行狀態(tài)。

        3.2 功能健全穩(wěn)定

        安全儀表裝置的價(jià)值要想得到完整的體現(xiàn),在進(jìn)行安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí),工作人員就需要針對(duì)石油化工產(chǎn)業(yè)的儀表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息等多項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行深入的了解,通過(guò)分析相應(yīng)的要求,盡可能在安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上滿足石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)期間的各個(gè)安全預(yù)警,以及人們對(duì)安全預(yù)警等各個(gè)層面的需求。為了保證化工裝置安全儀表性能的穩(wěn)定性,使得各個(gè)系統(tǒng)在做工時(shí)始終處于穩(wěn)定的狀態(tài)當(dāng)中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析,并開(kāi)展基礎(chǔ)工作操作,在必要的情況下還需要深入到生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的勘察工作,保證石油化工裝置,安全儀表,在使用時(shí)可以對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析,也可以整體提高儀表的適應(yīng)程度。

        3.3 安全故障性原則

        石油化工企業(yè)安裝的裝置,安全儀表應(yīng)該是安全故障型的裝置,如果安全儀表的系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行,那么現(xiàn)場(chǎng)工作人員就需要進(jìn)行非歷史停車(chē)設(shè)計(jì)操作。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是高品質(zhì)的SIS的可用性可以達(dá)到100%的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn),但是受到多種因素的影響會(huì)使得它的故障發(fā)生問(wèn)題難以避免,因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)部故障發(fā)生問(wèn)題的概率根本無(wú)法和零相同。從該角度分析它的可用性不可能達(dá)到100%這一數(shù)值。一旦SIS出現(xiàn)故障問(wèn)題之后,它的系統(tǒng)可以自行進(jìn)入到安全的狀態(tài)當(dāng)中去,也就是故障安全系統(tǒng)當(dāng)中,這樣可以保證 SIS的故障問(wèn)題得以保障,避免因?yàn)橥k姷仁鹿?,使得生產(chǎn)裝置出現(xiàn)進(jìn)入危險(xiǎn)境地。

        3.4 維護(hù)以及擴(kuò)展

        石油化工產(chǎn)品在生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中,各個(gè)指標(biāo)的參數(shù)必須要控制在一定的范圍之內(nèi),也就是說(shuō)人們對(duì)石油產(chǎn)品生產(chǎn)的安全性具有較高的要求,所以安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作也需要以安全性要求作為基礎(chǔ),保證安全儀表使用的正常效果。在安全儀表系統(tǒng)日常使用期間,相關(guān)工作人員應(yīng)該重視儀表的維護(hù)和保養(yǎng)工作,保證儀表的安裝工序盡可能簡(jiǎn)單保證它使用過(guò)程的便捷性,安全性和運(yùn)營(yíng)時(shí)間的長(zhǎng)度,這樣才可以使得它的維護(hù)過(guò)程比較方便簡(jiǎn)單。所有的安全儀表系統(tǒng)都需要以儀表監(jiān)測(cè)和預(yù)警要求作為基礎(chǔ),所以工作人員需要在最大限度上將整個(gè)系統(tǒng)儀表的安全數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制,減少系統(tǒng)安裝的成本費(fèi)用,從而達(dá)到提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)收益的目的[2]。

        4 石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略

        4.1 檢查傳感元件設(shè)計(jì)安全

        安全等級(jí)越高的安全儀表系統(tǒng),它在實(shí)際運(yùn)營(yíng)的過(guò)程當(dāng)中就可以實(shí)現(xiàn)更多的安全功能,而且安全功能失敗的可能性也越低。在石油化工裝置的安全儀表系統(tǒng)當(dāng)中,儀表系統(tǒng)檢測(cè)和傳感元件都是非常重要的組成部分,這兩個(gè)組成零件的性能直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的安全性能以及檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性能。所以設(shè)計(jì)人員在針對(duì)傳感元件進(jìn)行檢測(cè)和設(shè)計(jì)操作時(shí),必須要始終遵循獨(dú)立設(shè)置的原則。這一原則就是將一級(jí)SIS的傳感器與DCS共用,將二級(jí)SIS的傳感器盡量與DCS分開(kāi)使用,三級(jí)的SIS傳感器必須與DCS分開(kāi)使用。除此之外,還需要遵循冗余設(shè)置原則,此原則可以更好地保證系統(tǒng)的安全性以及可用性。

        4.2 系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算器設(shè)計(jì)與選用

        繼電器系統(tǒng),可編程序電子系統(tǒng)以及混合系統(tǒng)是SIS邏輯運(yùn)算器的主要三種類(lèi)型,這三種不同的系統(tǒng)需要承擔(dān)的作用,以及它的設(shè)置原則具有較大的差距。首先,繼電器一般使用于邏輯功能較為簡(jiǎn)單的場(chǎng)合,可編程序電子系統(tǒng),則是用于邏輯功能比較復(fù)雜的場(chǎng)合。一般情況下在DCS以及MIS的通信場(chǎng)合當(dāng)中,均會(huì)選擇可編程序電子系統(tǒng),它需要經(jīng)過(guò)TUV認(rèn)證的PLC系統(tǒng)作為基礎(chǔ),除此之外它也可以用于其他的專(zhuān)用系統(tǒng)[3]。在對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及選用時(shí),工作人員必須要始終遵循獨(dú)立設(shè)置原則。除此之外,在對(duì)安全儀表設(shè)計(jì)系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究時(shí),設(shè)計(jì)人員也需要先對(duì)邏輯進(jìn)行優(yōu)化,確保邏輯設(shè)計(jì)的優(yōu)化與最初安全儀表設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目的性以及可用性保持一致性的原則。只有在保證可用性和目的性一致的前提下,才可以使得安全儀表設(shè)計(jì)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)邏輯設(shè)計(jì)優(yōu)化工作之后可以繼續(xù)使用。

        4.3 執(zhí)行元件的聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)計(jì)

        整個(gè)系統(tǒng)的安全性能對(duì)于石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常重要的,其中保護(hù)系統(tǒng)就是它的系統(tǒng)安全性保護(hù)傘,它可以在出現(xiàn)相關(guān)的危險(xiǎn)因素時(shí)及時(shí)地做出保護(hù)反應(yīng),避免外界因素對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的消極影響,并且在獲取相關(guān)的危險(xiǎn)數(shù)據(jù)之后,可以及時(shí)地采取應(yīng)對(duì)措施,控制事故的發(fā)生概率。系統(tǒng)在日常運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中,保護(hù)系統(tǒng)會(huì)對(duì)運(yùn)行時(shí)的各個(gè)參數(shù)變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制,一旦外部條件或過(guò)程的相應(yīng)參數(shù)不在安全控制的范圍之內(nèi),那么執(zhí)行元件聯(lián)鎖的保護(hù)裝置就會(huì)開(kāi)展相應(yīng)的動(dòng)作,將相關(guān)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整,使得相應(yīng)的參數(shù)馬上回歸安全狀態(tài)。

        4.4 SIS的系統(tǒng)評(píng)價(jià)

        為了保證生產(chǎn)過(guò)程的安全性,設(shè)置SIS是非常必要的,它可以保證產(chǎn)品在生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中相關(guān)的工藝參數(shù)在偏離允許的范圍之后,仍然能夠正確無(wú)誤地進(jìn)行安全系統(tǒng)的執(zhí)行。 SIS系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有可靠性和安全性,也就是系統(tǒng)使用的可用度和故障安全。但是可用度的相關(guān)指標(biāo)并不能真正代表系統(tǒng)故障的安全性,它們的區(qū)別在于可用度是以系統(tǒng)停車(chē)故障的相關(guān)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的。它不能對(duì)引起系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)的故障和引起系統(tǒng)進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)的故障進(jìn)行有效的區(qū)分。所以從某一個(gè)角度來(lái)說(shuō),它是系統(tǒng)故障頻度的量度。而故障的安全則是指系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)故障已經(jīng)按照預(yù)知的方式進(jìn)入安全的狀態(tài)[4]。如果說(shuō)SIS系統(tǒng)的高可用度指標(biāo)比較高,那么就可以說(shuō)明系統(tǒng)很少進(jìn)入安全狀態(tài)或危險(xiǎn)狀態(tài)的故障。

        5 安全儀表系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

        5.1 與BPCS的集成

        石油化工安全儀表系統(tǒng)與BPCS的集成是計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)時(shí)代快速發(fā)展的背景之下,各種工藝技術(shù)的出現(xiàn)而帶動(dòng)的趨勢(shì)。在確保安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)之上,對(duì)石油化工生產(chǎn)的過(guò)程進(jìn)行全自動(dòng)化控制操作,將各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)引入到安全生產(chǎn)的模塊當(dāng)中,是安全儀表系統(tǒng)與BPCS集成的主要目標(biāo)。它可以使得各個(gè)產(chǎn)品在生產(chǎn)時(shí)及時(shí)地對(duì)生產(chǎn)期間產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控分析以及預(yù)警,在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)方面的問(wèn)題之后及時(shí)處理問(wèn)題。但是集成SIS和集成BPCS系統(tǒng)時(shí),工作人員應(yīng)該將安全區(qū)域與非安全區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格的劃分,保證網(wǎng)絡(luò)安全需求。

        5.2 與數(shù)據(jù)信息的集成

        數(shù)據(jù)信息技術(shù)最近這幾年發(fā)展速度非???,在進(jìn)行石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中,信息的管理是非常重要的一個(gè)組成部分,它對(duì)數(shù)據(jù)的分類(lèi)以及集成比較關(guān)注。在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)期間,生產(chǎn)控制信息和管理信息的有效整合完成一體化構(gòu)架,可以更好地改善石油化工企業(yè)的信息孤島現(xiàn)象,同時(shí)還可以將企業(yè)內(nèi)部的專(zhuān)項(xiàng)安全網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行完善。利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),石油化工企業(yè)可以按照實(shí)際需求安裝攝像頭,對(duì)攝像畫(huà)面進(jìn)行智能化處理,從而避免安全隱患的出現(xiàn)。

        6 結(jié)語(yǔ)

        文章針對(duì)安全儀表的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,并且得出石油化工安全裝置儀表系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)必須要有一套自己的基本原則,通過(guò)收集化工企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)之后保證安全裝置儀表系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外我們還針對(duì)安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析,通過(guò)安全等級(jí)劃分的方式,避免安全儀表設(shè)計(jì)的盲目性,以及避免了時(shí)間物質(zhì)資金上的浪費(fèi)問(wèn)題,這對(duì)于石油化工企業(yè)而言,可以產(chǎn)生積極的作用,對(duì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)也可以起到積極影響。

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