石油化工安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計及實施

張鵬飛

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，石油化工行業(yè)也因此得到更大的發(fā)展機遇，相關(guān)企業(yè)在發(fā)展中，為了順應時代發(fā)展的潮流，就需要在工作中，更加重視生產(chǎn)規(guī)模的擴大，如此才可以讓化工行業(yè)有著更大的發(fā)展機遇。一般而言，為了實現(xiàn)對化工產(chǎn)品各個領(lǐng)域內(nèi)容的發(fā)展，就需要在其中融入更多關(guān)于安全性的內(nèi)容，這是化工企業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)方式逐漸擴大以及發(fā)展情況下的必然趨勢，對于安全儀表而言，形成功能更加完善的安全儀表系統(tǒng)便可以在提升石油化工生產(chǎn)安全性上有著更好的表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：石油化工安全儀表系統(tǒng);設(shè)計;實施

根據(jù)國家安監(jiān)總局2014年下發(fā)的116號文件“國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導意見”，要加強化工安全儀表系統(tǒng)（SIS）管理，該系統(tǒng)可大幅降低裝置發(fā)生事故的風險和后果的嚴重程度，使裝置得到更好的保護。

1安全儀表系統(tǒng)的綜述

安全儀表是石油化工生產(chǎn)中非常重要的一種生產(chǎn)設(shè)備，其提供的相關(guān)參數(shù)，是生產(chǎn)中對各個生產(chǎn)設(shè)備進行調(diào)試的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的安全儀表工作環(huán)境下，安全儀表因為沒有形成一個完善的系統(tǒng)，所以，不難發(fā)現(xiàn)，安全儀表的工作之間缺少關(guān)聯(lián)性，很難及時發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)中出現(xiàn)的安全隱患。隨著石油化工生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，安全儀表也有著巨大的進步，一方面，單個儀表的性能近年來在不斷的提升，其精度和效率有著更好表現(xiàn)的同時，在其余方面，也有著很大的進步，尤其是安全儀表所形成的安全運行系統(tǒng)，極大地解決了安全儀表在工作中缺少關(guān)聯(lián)性的問題，借助當前完善的邏輯運算器、傳感器、以及軟件技術(shù)，所形成的安全儀表系統(tǒng)可以極大地促進石油化工生產(chǎn)的安全性，從中分析，不難發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)下，可以更加準確地發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的安全隱患，同時這些儀表之間借助軟件系統(tǒng)實現(xiàn)了良好的關(guān)聯(lián)，所以在出現(xiàn)安全隱患之后，該系統(tǒng)除會馬上報警之外，還會馬上啟動保護程序，讓企業(yè)的生產(chǎn)流程執(zhí)行保護程序。在正常工作的情況下，安全儀表也存在很多需要改變的內(nèi)容，一般而言，常用的SIL系統(tǒng)會根據(jù)規(guī)定時間內(nèi)各種參數(shù)的變化，對安全性進行分類，SIL1、SIL2、SIL3和SIL4。石化儀器的安全系統(tǒng)是生產(chǎn)過程的保護層。它位于第一層，可以有效地監(jiān)控和防止危險事件的發(fā)生。因此，合理設(shè)計儀器系統(tǒng)非常重要。

2石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)設(shè)計應當遵循的基本原則

（1）確保儀表系統(tǒng)可靠準確。鑒于石化設(shè)備安全儀表的獨特作用，系統(tǒng)的設(shè)計必須保證系統(tǒng)的運行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性。這是石油化工廠安全儀表系統(tǒng)設(shè)計應遵循的重要原則。這需要在設(shè)計時全面考慮系統(tǒng)設(shè)計、組件選擇和軟件編程，以確保儀表系統(tǒng)絕對準確。

（2）確保儀表功能健全穩(wěn)定。石油化工廠安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計重要的原則之一是充分發(fā)揮石化廠安全儀表裝置的功能，最大限度地滿足化工行業(yè)對儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)和安全警示的需求。

（3）要求儀表日常維護和升級擴展。在安全方面來說，石油化工行業(yè)是有著絕對性的要求，要達到這一要求，便需要完善對于儀表的一個日常維護，而在儀表的選擇上面，則需要滿足安裝簡單、應用便利，修護時簡單方便等等的要求。除了要能夠達到儀表監(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)濟效益。另外，還需要有長遠的發(fā)展意識，保留一定放置儀表的空間，來保證生產(chǎn)發(fā)展以及水平提升后的需求。

（4）保證儀表系統(tǒng)不受損壞。由于石油化工行業(yè)的特別性，在生產(chǎn)時候選擇的原料大多數(shù)屬于帶有一定危險性質(zhì)的原料，生產(chǎn)的也大多數(shù)屬于易燃易爆品，所以生產(chǎn)的條件比較惡劣，處于一個高溫并且高壓的一個狀態(tài)，十分容易導致各種的安全性問題的爆發(fā)。而在石油化工裝置的發(fā)展下，自動化、現(xiàn)代化越來越普及，生產(chǎn)的條件也越來越觸碰到安全的邊界，而爆發(fā)的風險越來越高。在這樣險峻的狀態(tài)下，石油化工儀表系統(tǒng)必須要有更高更為嚴格的安全需求。在對于儀表系統(tǒng)的策劃時，需要加大對于儀表系統(tǒng)安全性的保證，從而保證整個系統(tǒng)的安全性。

3安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計

安全儀表系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵在于確定安全度，另外，安全儀表系統(tǒng)的運行模式包含故障的運行模式和故障的安全模式，如果故障系統(tǒng)在安全模式的情況下發(fā)生故障，則裝置的系統(tǒng)將直接停止裝置，設(shè)備直接進入安全控制狀態(tài)，另外，如果系統(tǒng)在故障運行模式下發(fā)生障礙，系統(tǒng)會繼續(xù)運行，石油化工裝置中安全儀表系統(tǒng)必須使用故障安全模式，其中如果在安全儀表系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)節(jié)中出現(xiàn)故障，則會直接導致控制裝置停止。

（1）安全儀表系統(tǒng)的可靠性。在一段時間之內(nèi)，儀表發(fā)生障礙的可能性為儀表的可靠性，儀表的可靠性同時直接決定了系統(tǒng)的安全指數(shù)，每個環(huán)節(jié)的可靠性都直接或者間接決定了整體的可靠性。一般來說，人們非常重視安全儀表系統(tǒng)的可靠性，但是往往忽視對各類檢測和執(zhí)行元件可靠性的檢測，整個安全儀表系統(tǒng)的可靠性降低，從而無法滿足降低風險的要求。

（2）安全儀表系統(tǒng)的可用性。系統(tǒng)的使用工作時間又被稱為系統(tǒng)的可用性，該可用性并不影響系統(tǒng)的安全，但是系統(tǒng)的可用性往往會導致設(shè)備的工廠和元件等不能正常工作，安全儀表系統(tǒng)的可靠性和可用性在一定程度上屬于一個矛盾。從工廠管理者的角度，安全儀表系統(tǒng)只要達到設(shè)計的安全要求，就可以將可用性作為其最為重要的指標，但是較高的可用性也會在一定程度上減少設(shè)備的停機次數(shù)，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，從另一方面來說，如果安全儀表發(fā)生了自身故障，系統(tǒng)需要修復故障，設(shè)備便會面臨停止運營的風險，系統(tǒng)的低故障率極為重要。

（3）安全儀表系統(tǒng)的邏輯設(shè)計。安全儀表系統(tǒng)的核心是邏輯運算模式，除了較為理想的硬件控制，儀表系統(tǒng)還需要有完善的邏輯設(shè)計，在輸入邏輯信號的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)安全儀表系統(tǒng)的有效運營在工程設(shè)計中，邏輯設(shè)計的基本形式是邏輯框圖和梯形圖等，邏輯框圖的功能圖形符號應該利于理解且切實有效。

（4）石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)其他設(shè)計目標。要注重檢測傳感元件設(shè)計、系統(tǒng)的邏輯運算器設(shè)計、執(zhí)行元件的聯(lián)鎖保護設(shè)計、系統(tǒng)評價設(shè)計。一個好的安全儀表系統(tǒng)應該可靠性和安全性并存。

（5）傳感器的設(shè)計。傳感器對于安全儀表的工作性能有著巨大的影響，一般而言，安全儀表中的傳感器性能優(yōu)越，必然會讓安全儀器的精度和靈敏度受到良好的影響，為此，在對其進行設(shè)計時，需要技術(shù)人員進行慎重考量。一般而言，采取獨立設(shè)計原則以及冗余設(shè)置原則是提升傳感器質(zhì)量的重要方式。即一級安全儀表傳感器是單獨的，與DCS共用;二級安全儀表傳感器冗余，DCS分離;3級安全儀表傳感器是冗余的，與DCS分開。對于邏輯結(jié)構(gòu)的選擇，可以將其設(shè)置為應用程序性能、采用或結(jié)構(gòu);對于安全性能、采用和結(jié)構(gòu);當兩種性能都需要保證時，需要采用三到兩種格式。

（6）邏輯運算器的設(shè)計。常用的邏輯運算符主要由三種類型組成，即可編程電子系統(tǒng)，中繼系統(tǒng)和兩者的混合系統(tǒng)。當所選計算器為中繼系統(tǒng)時，整個系統(tǒng)的邏輯計算相對簡單;當所選計算器為可編程電子系統(tǒng)時，能很好地實現(xiàn)復雜功能的設(shè)計，并與其它通信系統(tǒng)相匹配。因此，許多石化公司都配備了SIL3冗余或容錯可編程控制器。

4結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進步，我國化學工業(yè)和其他高風險產(chǎn)業(yè)的安全性不斷提高，但受我國的技術(shù)水平的限制，不能完全保證這些產(chǎn)業(yè)的職業(yè)風險系數(shù)降至最低。安全儀表系統(tǒng)（SIS）作為一種應用于工業(yè)生產(chǎn)過程的安全系統(tǒng)，能有效防止危險事件的發(fā)生和減少危險事件的影響，在意外事故發(fā)生時有效降低風險，確保施工操作人員的安全和各種設(shè)備的安全，避免污染周圍環(huán)境。

參考文獻：

[1]高敏俠，高坤潔.石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計分析[J].化工設(shè)計通訊，2018，44（05）：100.

[2]謝若曦.石油化工安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計分析[J].科技經(jīng)濟導刊，2018，26（14）：57.

[3]李靜.石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計分析[J].中國高新科技，2017，1（08）：34-36.

[4]馬彩君.石油化工安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計分析[J].石化技術(shù)，2017，24（09）：149+235.

（作者單位：中國海洋石油工程質(zhì)量監(jiān)督渤海中心站 ）