安全仪表系统在合成氨装置中的应用

安全仪表系统在合成氨装置中的应用

李鹏

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摘要：合成氨装置在生产过程中具有高温、高压、易燃、易爆等特点，在生产时容易出现安全事故，从而给企业造成安全隐患和经济损失。为了保障合成氨装置生产的安全性，在实际生产中普遍应用安全仪表系统协助进行监控。文章对安全仪表系统在合成氨工艺装置中的应用进行了简要的分析和探讨。

关键词：合成氨生产；安全仪表；应用

引言

合成氨装置在生产过程中具有高温、高压、易燃、易爆等特点，其非常不利于人员的常规控制，因此在生产的时候很容易出现安全事故，从而给化工企业造成不可估量的安全隐患和经济损失。而安全仪表的应用，可以很大程度上为化工企业的生产提供先进的手段。安全仪表的应用，不仅可以降低企业的生产耗能，还能提高产品的质量以及生产效率，从而进一步促进化工企业生产的安全性以及稳定性，为化工企业带来了更大的安全稳定性和经济效益。所以，将安全仪表系统应用于合成氨工艺生产装置中非常必要。

1、安全仪表系统概述

安全仪表系统简称为SIS，又被称作安全联锁系统，其主要包括工厂控制系统中的报警以及联锁两部分，作用是对控制系统中检测出来的结果做出报警反应，或是实施调节控制。作为工厂企业自动化控制当中极为重要的组成部分，现已被全国各大工厂企业广泛应用，该系统主要由传感器、逻辑运算器与最终执行元件三部分构成。当企业生产过程中出现安全隐患时，安全仪表系统能够对其进行有效监测，通过发出警报信息或是开启预定执行程序的方式迅速进入工作状态，从而避免或是降低事故发生的频率，减小事故引发的危害与消极影响。

在系统结构方面，安装仪表系统主要分为2种：第一种是TMR三重化结构； 第二种是2004D四重化结构。TMR结构主要是将三路隔离、三路并行的控制系统以及大范围的诊断统筹在同一个系统内部，依靠三取二的表决方式来保证系统高度完善，不会出现差错以及避免中断的控制方式。例如工厂企业中常用的TRICON以及ICS等装置都会运用到TMR式结构的仪表安装仪表系统。

2、安全仪表系统的管理与应用

2.1安全仪表系统管理

(1)测量仪表管理

对于安全仪表系统的管理来讲，应该采用模拟量测量仪表，如果采用开关仪表，仪表会因为长期没有动作而出现误差。测量仪表的管理要遵循以下两个原则：①冗余设置原则，即测量仪表采用冗余测量仪表实现：②在设置测量仪表时，要保证它与基本过程控制系统之间保持独立。

(2)最终元件管理

这一部分的管理主要包括气动控制阀、电机、电磁阀等。管理时需要注意的问题包括以下三方面：①要注意控制阀附件配置，仪表中的电磁阀需保证耐高温、线圈绝缘、长期带电，隔爆等。工艺过程(非)正常运行时确保电磁阀(非)励磁工作。②要坚持控制阀的独立设置。SIL 1级测量仪表可与基本控制系统共用：SIL 2级测量仪表宜与基本过程控制系统分开； SIL 3级测量仪表应与基本控制系统分开。③要坚持控制阀的冗余设置。SIL 1级安全仪表功能，可采用单一测量仪表；SIL 2级安全仪表功能，宜采用冗余测量仪表；SIL 3级安全仪表功能，应采用冗余测量仪表。

SIL等级通常是由失效率、诊断覆盖率、平均恢复时间、表决形式、检验测试的时间间隔、公共实效六个主要参数决定，当前， SIL等级评估能够利用风险矩阵法、保护层分析法及风险图等方法进行确定；计算方法有事故树分析法、概率计算法、马尔可夫过程分析法等。

(3)逻辑控制器管理

在安全仪表系统中，逻辑控制器的作用在于完成逻辑功能，要遵循以下两个原则：①冗余设置原则，即安全仪表功能可以采用冗余逻辑控制器实现；②独立设置原则，在设置逻辑控制器时，要保证它与基本过程控制系统之间保持相互独立。

2.2提升安全仪表系统管理水平

在提高安全仪表的管理水平过程当中，首先，要注重对技术人才的培养，从而进一步提高其技术水平。要不断加强安全仪表的管理水平，制定出适合企业自身的管理制度，从而进一步促进化工企业的可持续发展。

2.3强化安全仪表系统质量

企业要想提高安全仪表系统的质量，应该从以下几方面着手，第一，在安全仪表制造方面，生产人员应该按照国家的标准和规范进行操作。第二，监管人员要加大监管力度，对于安全仪表系统生产所用的材料以及施工仪器，一定要认真仔细的检查和验收，确保在安全仪表系统的使用过程当中不会出现任何质量上的问题。第三，在制作完安全仪表系统以后，生产企业一定要检查好安全仪表系统的质量并定期检测。

3、安全仪表系统的维护要点

3.1保证安全仪表系统的使用周期(1)要做好安全仪表系统的维护工作，利用科学的实验手段为系统运行提供数据保障，确保系统运行的可靠性。(2)要利用科学的测试及实验明确系统仪表可使用时间，保证安全仪表系统在规定时间内使用，确保其安全性。(3)维护人员通过对安全仪表使用周期的精心管理维护，可以延长其使用年限，保障装置的安全稳定运行。

3.2增强维护水平、完善检测工作

安全仪表维护水平的提升有赖于维护人员的专业能力，维护人员需要具备工艺生产知识，同时准确掌握各类安全仪表及控制系统性能，这样才能在技术层面提高安全仪表维护水平。另外维护人员还需具有较高的职业道德水平和良好的责任意识，能对安全仪表维护检测做到仔细认真，保障其符合相关标准要求。最后，维护人员需对应用于合成氨装置中的安全仪表进行周期性检修调试，技术人员也需对安全仪表做出正确的选择，这样才能双向保障安全质量。

4、合成氨工艺装置中安全仪表系统的应用趋势

4.1安全仪表系统的智能化

在当前信息时代下，化工领域和智能技术的联系日益紧密，很多智能设备应用于该领域中，而化工安全仪表系统也自然朝着这一方向上发展。通过应用智能化技术，可以提升安全仪表的实用价值和便捷程度，通过人工智能技术的应用，还极大提高了人工操作的安全程度，降低化工企业人力、物力的投人，具有较高的综合效益。需要指出的是，智能安全仪表系统的通讯，主要依靠智能传感器与数字阀门定位器来实现。

4.2过程控制系统的集成

在实际的化工应用过程中，通过安全仪表系统不仅可以满足通讯的接口和网络的有机统一，还可以对这个基本过程实现有效的控制。在当前很多的中小企业中，普遍都利用集成手段来降低化工应用中安全仪表系统的投入，以实现更高的企业效益。这种方法对于一些模较小、要求较低的化工企业而言，具有较高的应用价值。

4.3自身检测减少管理成本

在安全仪表系统运行的过程中，安全系统本身可能会出现问题。然而即使安全系统出现了故障，安全仪表系统也能够对自身存在问题的系统进行检测，及时排查出自身故障，并及时解决问题。不难看出，该系统可以在很大程度上提升仪表系统的可使用率，这在很大程度上节约了管理成本。由此可见，通过应用智能化的安全仪表系统，可以提升化工企业工作环境的安全性，有助于节能成本，它是一种具有较高综合效益的安全应用系统。

5结语

通过上述分析能够看出，在合成氨工艺装置中应用安全仪表系统具有非常重要的价值和作用，不仅能够避免安全事故的发生，还能更好的保障装置的安全运行。由于安全仪表系统的管理直接关系到装置的安全运行，因此必须要保障管理的合理性，通过反复的检测将安全仪表系统的作用真正的发挥出来，推动化工行业更好的发展下去。

参考文献：

[1]刘念.安全仪表系统在合成氨装置中的应用[J].石油化工自动化,2019,55(6):47-53.

[2]翟仲曦,李俊杰.石油化工工艺包安全仪表系统设计探讨[J].石油化工自动化.2017,(3).