安全仪表系统在石油化工装置的应用分析

安全仪表系统在石油化工装置的应用分析

何丰平

富润控股集团有限公司 浙江诸暨 311800

摘要：近几年经济的发展促进了石油化工行业生产水平的提高，而且在实际生产的过程中，工作人员对安全的要求越来越高，所以安全仪表系统在石油化工生产中起到了重要的作用，为了提高生产的安全性，相关人员要加强对仪表系统的研究，致力于设计的合理性、科学性，保证仪表系统的安全性和可靠性，为石油化工企业的生产提供安全保障。

关键词：安全仪表系统；石油化工装置；应用

1安全仪表系统简介

SIS是英文Safetyinstrumentedsystem的简称，翻译成中文的意思是安全仪表系统，它包括安全联锁系统、紧急停车系统、有毒有害、可燃气体及火灾检测保护系统等，广泛应用于石油、化工等流程工业中。安全仪表系统用于监视生产装置或独立单元的操作，当生产正常时，SIS处于休眠或静止状态。一旦生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时，SIS能够瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态。安全仪表系统在工厂开车、停车、出现工艺参数（如温度、压力、流量、液位等）扰动以及正常维护期间，能够对人员和设备安全提供有效可靠的安全保护。

2现有石油化工安全仪表系统的特点

SIS安全仪表系统（ESD系统）中的逻辑控制器是由电气、电子、可编程电子技术构成的逻辑运算处理设备。SIS安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器的出现，为关键控制和安全保护的应用提供了可靠的技术保证[1]。传统的PLC称为常规PLC,SIS称为安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器称为安全PLC。在研发的安全理念上，与常规PLC截然不同。

SIS安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器在技术上的显著特点是：系统必须有极高的可靠性，通过冗余等措施避免整个系统的功能失效；如果出现某种失效状态，它必须是可以预警的、安全的方式出现，保证能够检测出99%以上的内部元器件潜在的危险失效；SIS安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器与常规PLC的不同，还体现在通过第三方的权威认证，例如，德国的TUV的认证，仪表满足国际功能安全标准严格的安全和可靠性要求。当今世界的SIS安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器一般采用硬件冗余和故障容错为基础的表决技术，如2outof3，或者采用基于诊断技术，如1oo1D,1oo2D,以及2oo4D等。

3安全仪表系统应用中存在的问题

3.1安装问题

安全仪表系统的安装需要的线缆种类和规格很多，不同的线缆之间可能会存在干扰，安装中存在的问题主要表现在，线缆凌乱，线缆的标记不准确，不清晰，一旦出现故障查起线路来比较麻烦，另外强电跟弱电标记不清晰的话很容易造成触电等安全事故。

3.2调试问题

安全仪表系统的种类比较多，不同厂家的安装、调试和使用要求不一样，对调试技术人员的学习理解能力要求比较高，通常出现的问题表现为，调试过程中调试人员由于技术、经验不足等原因，忽略了调试过程中的细节问题，导致自控仪器的使用效果达不到理想的状态，甚至有可能出现安全事故。另外还经常出现没对系统调试进行相关检查，仪表接线不够强，仪表记录不规范，不完整等问题。

4安全仪表系统在石油化工装置的应用

4.1对传感器的冗余进行科学设计

就冗余配置而言，其在仪表系统中有着重要的地位，也是系统设计中的主要内容，但是，冗余配置的设计，并不是所有的传感器都适合该配置。将SIL作为传感器失效的主要概率要求，如果安全仪表系统中的传感器达到了此要求，就需要相关人员，对一体传感器进行选择，这样才能够使安全仪表系统满足设计的要求。当传感器满足不了SIL的要求，此时应该加强冗余传感器的使用。但是在进行冗余传感器的应用时，需要设计人员充分考虑系统的安全性问题，同时将联锁动作、次数的加强作为基础，进行逻辑结构的合理使用，既要对系统的适用性进行全面的考虑，还要保证仪表系统具有可靠的安全性，所以，在实际应该中，应该对逻辑结构中的三取二形式的结构适当使用。

4.2对安全仪表系统进行全面的性设计

SIL是仪表系统的功能的安全性和完整性的主要要求，然而安全仪表系统的功能并非一个设备决定的，而是由多个设备在运行的过程中一同决定的，这些设备主要包括：传感器、执行器和逻辑控制器。同时各个仪器之间有着相应的联系，三者之间的SIL与逻辑传感其的SIL有着重要的联系，此时相关工作人员要加强重视，尤其是相关仪器的失效率，该失效率与SIL的等级存在一定的对应关系。比如，对相关的逻辑控制进行分析，如果控制单元的SIL等级为3级，那么该控制器的实效率就会在0.1%以内，就传感器而言，当其SIL的级别为2级时，其失效率在1%以内。同时对相应的执行系统进行分析，此时该结构为1级SIL，执行结构的失效率就会在10%以内[2]。然而，在实际应用中，安全仪表系统运行的可靠性会受到逻辑控制器直接的影响。另外，根据石油化工企业的生产过程中的调查得知，许多工作人员对逻辑控制器的可靠性过于依赖，这也是实际生产过程中的主要问题，由于对其较为重视，忽视了对执行器的重视，如果不对执行器的失效率等级加强重视，就会导致整个安全仪表系统的功能出现问题，甚至会使仪表的安全性失去作用。所以，相关设计人员在进行安全仪表系统的设计中，需要从客观的角度进行分析，重视系统的全面性设计，保证在设计过程中各种仪器能够符合失效率等级的标准，为系统的安全性等级的提高提供保障，使其安全性能符合安全等级标准。

4.3做好融入配置

在实际设计的过程中，会出现较多的失效率的问题，因此，相关人员在进行系统设计的过程中，需要对各个仪器的失效率等级进行充分的研究，并通过并联关系对整体系统的失效率等级进行分析。例如，当逻辑控制器的失效率等级为3级，其符合系统的具体要求，在实际设计的过程中，设计人员将其实际失效率同样控制在3级，同时分别将传感器、执行器的失效率控制在2级，那么此时整体系统的失效率通过计算和分析同样为2级，这种情况下根据安全仪表系统的具体要求，如果整体系统的失效率等级为2级，无法使系统的标准得到满足。如果出现这种情况，相关设计人员应该采取相应的措施应对，通常情况下对选用冗余配置对传感器进行改善。比如，在冗余配置的应用时，根据传感器失效率的特点选用合适的方式进行配置，通过对上述内容分析，利用二取一冗的方法，能够使系统的安全等级得到游戏的提升。与此同时，在冗余配置的过程中，设计人员还可以对执行器、电磁阀进行同时配置，此时应该根据两者的特点进行科学合理的配置，从而使整个系统的安全等级得到了有效的提升，使其达到SIL3的标准，以此促进系统的安全性符合工作人员生产操作中的具体要求。由于仪表系统中不同的情况对于执行器的需求也不相同，同时执行器的种类、功能也存在一定的区别，所以在实际设计过程中，不同的执行器，冗余配置的方式、要求和标准都有所不同。比如，在系统设计的过程中，执行器的主要性能为切断联锁，此时对系统中两台执行器进行串联，并进行应用，这种方式就能够使SIL得到有效的提高。

结束语

随着我国经济的高速发展，石油在国民生产中的需求越来越大，石油化工产业得到迅速的发展，与此同时石化生产过程的安全风险也越来越多。一套能够检测装置的异常动作，并对可能发生的潜在危害作出相应动作的系统是必不可少的。安全仪表系统（SIS）正是基于该目的被提出来的。

参考文献

[1]焦春锋.安全仪表系统在输油气管道中的应用[J].化工管理,2019(17):59.

[2]张小连.石油化工装置管道设计的安全问题分析[J].化工管理,2019(16):151.

[3]赵运昕.石油化工重大危险源SIS系统安全功能设计[J].石化技术,2019,26(04):216-217.

[4]胡敏.对石油化工设计本质安全管理工作的再认识[J].炼油技术与工程,2019,49(01):58-64.