石油化工安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與可靠性分析

林蓉（中海油安全技術(shù)服務(wù)有限公司，天津300000）

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的環(huán)境下，科學(xué)技術(shù)水平也得到了有效的提高，石油化工行業(yè)的生產(chǎn)方式已經(jīng)由傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化的生產(chǎn)，且在科技的支持下，自動(dòng)化水平越來(lái)越完善，同時(shí)在生產(chǎn)的過(guò)程中安全管理工作就顯得愈發(fā)重要，其要求也逐漸增加，保證生產(chǎn)過(guò)程中石油化工設(shè)備的安全運(yùn)行是安全管理工作中的重要內(nèi)容。因此，為了生產(chǎn)中的安全性，管理工作應(yīng)該對(duì)安全儀表系統(tǒng)加強(qiáng)應(yīng)用，而且還要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，致力于儀表系統(tǒng)質(zhì)量及安全性能的提升，減少石油化工生產(chǎn)過(guò)程中問(wèn)題的發(fā)生，為生產(chǎn)中的安全性和可靠性提供基礎(chǔ)保障。

1 對(duì)石油化工安全儀表有效改善的途徑

為了保證石油化工生產(chǎn)中設(shè)備的儀表系統(tǒng)性能的完整性，對(duì)其進(jìn)行全面的分析，通過(guò)分析結(jié)果得知，安全儀表系統(tǒng)中存在的不利于系統(tǒng)完整性的問(wèn)題，以下對(duì)問(wèn)題及優(yōu)化措施進(jìn)行具體分析：

1.1 對(duì)傳感器的冗余進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)

就冗余配置而言，其在儀表系統(tǒng)中有著重要的地位，也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容，但是，冗余配置的設(shè)計(jì)，并不是所有的傳感器都適合該配置[1]。將SIL 作為傳感器失效的主要概率要求，如果安全儀表系統(tǒng)中的傳感器達(dá)到了此要求，就需要相關(guān)人員，對(duì)一體傳感器進(jìn)行選擇，這樣才能夠使安全儀表系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)傳感器滿足不了SIL 的要求，此時(shí)應(yīng)該加強(qiáng)冗余傳感器的使用。但是在進(jìn)行冗余傳感器的應(yīng)用時(shí)，需要設(shè)計(jì)人員充分考慮系統(tǒng)的安全性問(wèn)題，同時(shí)將聯(lián)鎖動(dòng)作、次數(shù)的加強(qiáng)作為基礎(chǔ)，進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)的合理使用，既要對(duì)系統(tǒng)的適用性進(jìn)行全面的考慮，還要保證儀表系統(tǒng)具有可靠的安全性，所以，在實(shí)際應(yīng)該中，應(yīng)該對(duì)邏輯結(jié)構(gòu)中的三取二形式的結(jié)構(gòu)適當(dāng)使用。

1.2 對(duì)安全儀表系統(tǒng)進(jìn)行全面的性設(shè)計(jì)

SIL 是儀表系統(tǒng)的功能的安全性和完整性的主要要求，然而安全儀表系統(tǒng)的功能并非一個(gè)設(shè)備決定的，而是由多個(gè)設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中一同決定的，這些設(shè)備主要包括：傳感器、執(zhí)行器和邏輯控制器。同時(shí)各個(gè)儀器之間有著相應(yīng)的聯(lián)系，三者之間的SIL與邏輯傳感其的SIL有著重要的聯(lián)系，此時(shí)相關(guān)工作人員要加強(qiáng)重視，尤其是相關(guān)儀器的失效率，該失效率與SIL的等級(jí)存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。比如，對(duì)相關(guān)的邏輯控制進(jìn)行分析，如果控制單元的SIL 等級(jí)為3 級(jí)，那么該控制器的實(shí)效率就會(huì)在0.1%以內(nèi)，就傳感器而言，當(dāng)其SIL 的級(jí)別為2 級(jí)時(shí)，其失效率在1%以內(nèi)。同時(shí)對(duì)相應(yīng)的執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行分析，此時(shí)該結(jié)構(gòu)為1 級(jí)SIL，執(zhí)行結(jié)構(gòu)的失效率就會(huì)在10%以內(nèi)[2]。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，安全儀表系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性會(huì)受到邏輯控制器直接的影響。另外，根據(jù)石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中的調(diào)查得知，許多工作人員對(duì)邏輯控制器的可靠性過(guò)于依賴，這也是實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的主要問(wèn)題，由于對(duì)其較為重視，忽視了對(duì)執(zhí)行器的重視，如果不對(duì)執(zhí)行器的失效率等級(jí)加強(qiáng)重視，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)安全儀表系統(tǒng)的功能出現(xiàn)問(wèn)題，甚至?xí)箖x表的安全性失去作用。所以，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要從客觀的角度進(jìn)行分析，重視系統(tǒng)的全面性設(shè)計(jì)，保證在設(shè)計(jì)過(guò)程中各種儀器能夠符合失效率等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，為系統(tǒng)的安全性等級(jí)的提高提供保障，使其安全性能符合安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 做好融入配置

在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)較多的失效率的問(wèn)題，因此，相關(guān)人員在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)各個(gè)儀器的失效率等級(jí)進(jìn)行充分的研究，并通過(guò)并聯(lián)關(guān)系對(duì)整體系統(tǒng)的失效率等級(jí)進(jìn)行分析。例如，當(dāng)邏輯控制器的失效率等級(jí)為3級(jí)，其符合系統(tǒng)的具體要求，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員將其實(shí)際失效率同樣控制在3級(jí)，同時(shí)分別將傳感器、執(zhí)行器的失效率控制在2 級(jí)，那么此時(shí)整體系統(tǒng)的失效率通過(guò)計(jì)算和分析同樣為2級(jí)，這種情況下根據(jù)安全儀表系統(tǒng)的具體要求，如果整體系統(tǒng)的失效率等級(jí)為2級(jí)，無(wú)法使系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)得到滿足。如果出現(xiàn)這種情況，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該采取相應(yīng)的措施應(yīng)對(duì)，通常情況下對(duì)選用冗余配置對(duì)傳感器進(jìn)行改善。比如，在冗余配置的應(yīng)用時(shí)，根據(jù)傳感器失效率的特點(diǎn)選用合適的方式進(jìn)行配置，通過(guò)對(duì)上述內(nèi)容分析，利用二取一冗的方法，能夠使系統(tǒng)的安全等級(jí)得到游戲的提升。與此同時(shí)，在冗余配置的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員還可以對(duì)執(zhí)行器、電磁閥進(jìn)行同時(shí)配置，此時(shí)應(yīng)該根據(jù)兩者的特點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的配置，從而使整個(gè)系統(tǒng)的安全等級(jí)得到了有效的提升，使其達(dá)到SIL3 的標(biāo)準(zhǔn)，以此促進(jìn)系統(tǒng)的安全性符合工作人員生產(chǎn)操作中的具體要求。由于儀表系統(tǒng)中不同的情況對(duì)于執(zhí)行器的需求也不相同，同時(shí)執(zhí)行器的種類、功能也存在一定的區(qū)別，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，不同的執(zhí)行器，冗余配置的方式、要求和標(biāo)準(zhǔn)都有所不同。比如，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，執(zhí)行器的主要性能為切斷聯(lián)鎖，此時(shí)對(duì)系統(tǒng)中兩臺(tái)執(zhí)行器進(jìn)行串聯(lián)，并進(jìn)行應(yīng)用，這種方式就能夠使SIL得到有效的提高。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況做出詳細(xì)的分析，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行執(zhí)行器的選用，并根據(jù)執(zhí)行器的功能特點(diǎn)合理的進(jìn)行冗余配置，只有這樣，才能夠促進(jìn)SIL等級(jí)的提升。

1.4 加強(qiáng)相應(yīng)的管理工作

雖然石油護(hù)工企業(yè)對(duì)儀表系統(tǒng)的要求較高，而且國(guó)家對(duì)其也有著一定的標(biāo)準(zhǔn)要求，但是根據(jù)對(duì)儀表系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用分析，從中發(fā)現(xiàn)無(wú)論是系統(tǒng)的安全保護(hù)工作、實(shí)際操作和施工方面，還是對(duì)生產(chǎn)中風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)知方面，都存在一定的問(wèn)題，無(wú)法符合人們的要求。比如，進(jìn)行安全儀表系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在SIF計(jì)算和估算方面未采取科學(xué)的方法，就會(huì)使冗余配置出現(xiàn)問(wèn)題，其主要問(wèn)題體現(xiàn)在容錯(cuò)問(wèn)題方面，在此過(guò)程中，僅僅只是為了設(shè)計(jì)的完成，忽略了設(shè)計(jì)圖紙及方案的引導(dǎo)，導(dǎo)致施工中出現(xiàn)偏差等情況，都屬于危險(xiǎn)操作，這種情況下就會(huì)使儀表系統(tǒng)的安全性能出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，因此，為了保證儀表系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，相關(guān)管理人員，要對(duì)儀表系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理，同時(shí)制定相應(yīng)的管理方案，進(jìn)行管理工作的實(shí)施，以此保證儀表安全系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的安全性能夠符合工作人員的要求。

2 安全儀表可靠性容錯(cuò)性的設(shè)計(jì)

就儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，如果進(jìn)行石化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該提前對(duì)儀表檢測(cè)的儀器進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)對(duì)儀表運(yùn)行中涉及到的工藝行為進(jìn)行全面的分析，對(duì)整體安全性進(jìn)行評(píng)估，而且還要根據(jù)評(píng)估的內(nèi)容對(duì)安全儀表系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的劃分[3]。另外，如果在分析評(píng)價(jià)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)安全等級(jí)較低的儀表系統(tǒng)，此時(shí)儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)該融入DCS，以此對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本進(jìn)行合理的控制。此外，對(duì)于失效率較高的回路而言，其在生產(chǎn)中的應(yīng)用，不僅存在較大的威脅性，還對(duì)生產(chǎn)秩序有著直接的影響，為此，應(yīng)該對(duì)該回路進(jìn)行安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)回路安全性能的控制，體現(xiàn)出回路的具體功能。以此為生產(chǎn)的安全性和可靠性提供保障。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近幾年經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了石油化工行業(yè)生產(chǎn)水平的提高，而且在實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，工作人員對(duì)安全的要求越來(lái)越高，所以安全儀表系統(tǒng)在石油化工生產(chǎn)中起到了重要的作用，為了提高生產(chǎn)的安全性，相關(guān)人員要加強(qiáng)對(duì)儀表系統(tǒng)的研究，致力于設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性，保證儀表系統(tǒng)的安全性和可靠性，為石油化工企業(yè)的生產(chǎn)提供安全保障。