石油化工装置安全仪表系统设计探讨

(整期优先)网络出版时间:2019-12-24
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石油化工装置安全仪表系统设计探讨

张文海 顿新虎

江苏斯尔邦石化有限公司

摘要:随着时代的发展和技术的进步,我国化学工业和其他高风险产业的安全性要求不断提高,但受我国的技术水平的限制,不能完全保证这些产业的职业风险系数降至最低。安全仪表系统(SIS)作为一种应用于工业生产过程的安全系统,能有效防止危险事件的发生和降低危险事件的影响,在意外事故发生时有效降低风险,确保施工操作人员的安全和各种设备的安全,避免周围环境的污染。

关键词:石油化工;装置安全;仪表系统;设计探讨

引言

随着我国经济的发展,石油化工行业也因此得到更大的发展机遇,相关企业在发展中,随着国家对安全生产要求的提高及企业自身长久发展,就需要在其中融入更多关于安全性的内容,这是化工企业在生产规模和生产方式逐渐扩大以及发展情况下的必然趋势,对于安全仪表而言,形成功能更加完善的安全仪表系统便可以在提升石油化工生产安全性上有着更好的表现。

1关于安全仪表相关内容的介绍

(1)关于安全仪表系统概念的介绍。一般而言,根据安全仪表系统的设计和使用所涉及的性能,该系统的安全性可分为四个级别。这种安全级别是在特定操作期间测量整个系统质量的标准,与该系统中的其他数据不同。也就是说,测量该系统安全等级的不同将使测量结果产生很大差异,其中第四和第三级别之间的差异最明显。因此,根据这种特殊性能,安全仪表系统可以应用于不同的化学工业部门。

(2)安全完整性等级划分。安全级别是指安全系统在特定时间和条件下成功执行其安全功能的概率,用于衡量系统的可靠性。国家相关部委对于安全完整性等级进行了合理化划分,其中共计四种级别。对于安全仪表系统的安全等级越高,其安全系数越高,各类功能的失败概率越低,其中SIL1级别属于低危险级别,一般不会造成环境污染和人员伤亡。即使发生事故,对设备和产品的影响也很微小,并且几乎不会造成经济损失。SIL2级设备偶尔会发生事故。如果事故发生,人员伤亡和环境污染在所难免,对于产品和设备会产生极大的不良影响经济损失往往更大,SIL3级别的设备可能会产生安全责任事故,严重时会导致环境污染和经济损失。石油和化学生产设备的安全水平通常不高于SIL3。

2安全仪表系统的设计原则

2.1可靠性

可靠性是安全仪表设计系统必然要重视的一个问题,随着石油化工企业生产规模和生产方式正在向着自动化进程的领域所发展,必然要重视这一领域的相关内容,通过对安全仪表系统的工作内容分析,在当前安全仪表的需求下,只有其能够更加可靠的完成安全联锁动作,才可以实现这一目标。一般而言,注重仪表的安全性,需要从结构硬件和软件程序两个方面共同入手,如此才可以更好地解决其中存在的问题。

2.2稳定性

石油化工领域的生产环境非常复杂,所以在进行仪表设计时,必须提升仪表的稳定性,保证其在各种突发情况下,都可能够凭借正确的工作方式,解决问题或者缓解突发情况所带来的损失。一般而言,稳定性的设计要求,除需要充分地考虑到工作环境之外,还需要对操作人员的具体能力进行考量。

2.3便捷性

安全仪表在石油化工生产中有着不可替代的地位,这是企业在发展中,必然要面对的一个问题,为此,在仪表的设计中,除需要增加仪表的稳定性以及质量之外,还需要对仪表内的维修方式进行考量,也就是在仪表出现故障的情况下,能够及时进行处理而不影响装置正常运行,所以在仪表的设计中,就必须从方便维修和拓展的领域进行分析,确保安全仪表有着更大的适应能力。

3石油化工装置安全仪表系统设计探讨

3.1科学设计传感器冗余

对于安全仪器系统,在实际设计过程中,不需要所有的传感器的信息。如果系统中的一台传感器平均实效概率可以达到SIL的具体要求。选择一台传感器可以满足要求。如果一台传感器无法满足SIL的具体要求。可以选择冗余传感器方式,通常采用“二取二”或者“三取二”方式,采用该方式在安全等级认证中能提高一个安全等级。

3.2整体设计安全仪表系统

安全完整性等级SIL由逻辑控制器、传感器、执行器等所有内容共同确定的。安全仪表功能SIF的安全定级=逻辑控制器SIL+传感器SIL+执行器SIL,该研究者应注意此等级的相对失效概率。例如逻辑控制器为SIL3级,失效概率为0.01%,传感器为SIL2级,失效概率为0.1%,执行器为SIL1级,失效概率为1~10%。虽然系统逻辑控制器安全等级为SIL3,但整个安全仪表系统安全等级为SIL1级。在目前情况下,很多工作人员在实际工作期间,过于关注逻辑控制器的安全等级,而忽略传感器及执行器的安全等级。在整体系统运营过程中,需要逻辑控制器、执行器、传感器等各个内容都要满足SIL等级的要求标准,才能确保安全仪表系统的安全性。

3.3做好相应的融入配置

SIF等级的具体要求是SIL3。实际逻辑控制器为SIL3、传感器为SIL2、执行器是SIL2。则整体系统安全等级为SIL2,无法满足相关的要求标准。这时传感器可冗余设置。例如通过两台传感器同时测量并二取二输出,可以使传感器的安全等级达到SIL3。另外,通过电磁阀的并联设置,可提高运行期的安全等级,使整个系统在应用过程中满足安全性要求。

3.4分类与选型设计分析

在安全仪表系统中,工作人员可以运用电气技术、电子技术,这样不但能够使系统整体性能更加优化,还能为石油生产提供有利条件。近年来,电子技术在安全仪表系统中得到了广泛应用,很多工作人员都认识到了安全仪表系统的重要性,一方面电子技术有效解决了工艺较为复杂等问题,另一方面能够对工艺生产进行有效监督,给工作人员带来较大的便利性。由于安全仪表系统长期处于工作状态,并且整个系统装置较为复杂,对于安全等级有着较高要求,这就需要工作人员做好安全仪表系统选型设计工作,这样不但能够对装置进行保护,还能确保整个系统的安全性。伴随科学技术不断发展,PES 技术越来越完善,通过PES 技术能够对安全仪表系统起到保护作用,得到了大量运用。

结束语

近年来,伴随国内经济快速发展,对于石油生产提出了较高要求,使得石油化工装置规模逐渐扩大,为了确保石油生产的安全性,安全仪表系统受到了石油企业的高度重视,因此,工作人员要对安全仪表系统进行全面认识,定期对系统进行维护管理,这样不但能够及时发现系统存在的问题,还能确保系统正常工作,进而提高企业经济效益。

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