石油化工装置安全仪表运行误差在线监测技术

石油化工装置安全仪表运行误差在线监测技术

张俐

湖南省武冈市

摘要：安全仪表的应用，主要目的是维持生产线的安全性和稳定性，尤其是在石油化工这种复杂的生产场所中，为了进一步排除各项安全隐患，有必要打造一条智能化的安全监测系统，而智能化安全仪表则是安全监测系统中的重要组成部分，安全仪表本身的运行稳定性也是影响石油化工可靠性和安全性的根本保障，因此及时地进行安全仪表运行误差的分析，能够进一步避免误差累积对石油化工产生的影响，更可以为我国石油化工自动管控体系的升级奠定基础。

关键词：石油化工；安全仪表

1 基础背景及理论分析

1.1 背景分析

安全仪表目前被广泛应用于化工、科技生产、高精尖设备等领域，能够有效防止事故的发生，避免大型事故对生产人员造成危害。而随着我国科技发展水平不断升级，安全仪表的类型也在不断增加，性能逐步复杂，仪表自身的质量和误差管理也成为了提升安全仪表运行科学性和稳定性的主要指标。综合我国当前的安全仪表发展状态来看，综合专家以及相关学者的研究来看，当前的研究体系已经发展得较为成熟，例如可以通过对设备运行状态进行数据采集，能够及时了解设备运行情况，快速地进行误差判断，这对于把控安全仪表运行状态有一定的促进作用[1]。也有学者建立在环路增益的基础上进行了分析，能够设定故障检测点，能够实时定位可能出现的故障。而国外也有学者为了进一步解决测量仪器精准度较低的问题，提出了数据校正方案，利用计算机技术建立虚拟模型，了解安全仪表的运行性能以及整体框架，建立在人工神经网络分析的基础上，能够进一步实现安全仪表的全局测试，这一技术初步在烯烃装置测量中的粗差检测和验证领域进行了应用，取得了较好的效果。

1.2 安全仪表运行误差检测

石油化工装置安全仪表种类众多，而随着近些年石油化工生产压力的逐步加大，打造一种多元化且具备灵活性的安全仪表在线监测体系至关重要。从当前的研究成果来看，安全仪表的运行误差在线检测，其主要目的在于实现细节上的把控，能够实现全时段监测，同时还需要满足安全仪表的实际运行需求。因此可以将安全仪表看作一整个完整的系统，在此基础上进行安全仪表的运行误差检测，严格按照设备的运行流程进行检测综合前期设定的具体程序，对设备进行全生命周期管理，这样才可以符合不同类型安全仪表的具体运行需求，误差的监测也具备更强的灵活性[2]。安全仪表运行系统的具体构成。如图1所示。

图1 石油化工装置安全仪表运行体系构成 

从图1中的具体结构上来看，石油化工仪表的运行有着较高的规范性要求，尤其是要结合石油化工装置的运行状态，进一步丰富安全仪表的功能，综合规范的状态标准进行对比，能够判断在运行的过程中是否存在危险因素，若存在危险因素需要及时地进行危险评估；判定保护方案是否能够解决当前的危险隐患，并且预判危险的发生时间点，假设保护方案能够起到作用，会转入保护方案执行阶段，反之则需要继续前期步骤，直到拟定出科学的保护方案[3]；其实设定初始检验需求，进行安全控制系统的检验，针对安全仪表系统运行状态落实全方位评价，及时地测定安全指数，并且实现定期维护和测试。

这一整套系统需要按照既定流程来完成，不断地实现运行误差的检测，能够维持安全仪表的正常运行状态。

2 石油化工装置安全仪表运行误差分析

2.1 运行原则

现代化实用化工设备的复杂程度逐渐升高，为了进一步满足石油化工生产的具体需求，需要利用大量的操作系统进行系统优化，这样才可以进行集成化管理。但是不同操作系统在运行的过程中需要秉承不同的风险管控原则进行管理，尤其是要避免错误累积，导致系统运行出现故障。在这个过程中，安全仪表主要负责进行系统性能的检测，能够及时地定位故障，并且避免化工生产中断。那么从当前绝大部分的化工生产设备安全仪表运行性能要求角度来讲，需要坚持秉承实用性、可靠性以及安全性原则进行管理，才能够提升安全仪表的误差控制合理性，避免出现误触或者误判情况。

根据以上原则，在安全仪表误差分析的过程中，必须要联动各方系统打造，相辅相成的综合性判断系统，较为常见的工业以太网将作为串联各个架构的载体，能够结合安全仪表的运行需求增加其他的测量仪表，共同维持安全控制系统的稳定性。在这一系统运行的过程中，需要结合电流或者电压超载现象进行精准分析，尤其是要掌握装置的运行状态，这样才可以正确对接安全仪表，避免出现由设备异常引发的误差问题。

2.2 安全仪表运行误差分析

安全仪表误差分析要坚持做到科学有效获取的测量数值，必须精准可靠，还需要将实验室标准差设定成不确定度量的估计值。从具体的应用角度来讲，现场的数据分析必须要考虑多方面的影响因素，例如石油化工生产领域的温度、设备振动、现场，客观因素都会对误差的精准性造成影响，那么结合不同医疗系统的运行误差类别进行判断，最终形成全部误差信息的总和：Naor(D）。然后按照数据集划分的方式进行属性分割，运行误差Si的属性可以利用Naor(Si）来代表[4]，通过降维处理可以得到公式：

其中：aj主要表示不同类型运行误差出现的具体概率；N代表了石油化工装置安全仪表运行误差的类别总和。若随机一个误差高于平均值的绝对值，那么则代表该误差的类别是异常误差，通过以上的分析可以了解不同因素，对于误差产生的实际影响。

首先温度是对误差产生影响的主要因素，在判断温度产生的影响时，需要考虑安全仪表系统的结构参数、石油化工装置的温度变化规律、系统的仪表负载情况；其次，结构参数对于误差产生的影响位居第二，在计算误差影响时，需要考虑石油化工装置结构的截面、材料长度等参数。

3 结束语

综上所述，在我国石油化工领域发展的过程中，石油化工设备安全仪表的运行误差管理是提升石油化工生产科学性和稳定性的根本保障，为了进一步强化安全仪表误差，监测精准性和科学性，需要打造一种稳定的监测方案，本文围绕着神经网络、层次分析法提出了一种运行误差在线监测体系，将其融入到石油化工设备的整体系统中，不仅可以降低训练监测时间，还可以取得更为真实的检测效果，能够快速了解安全仪表的运行状态，有助于提供最为科学有效的安全防护方案。

参考文献

[1] 朱彤.石油化工自动化仪表的可靠性及其发展趋势研究[J].化工管理，2022,(27):140-143.

[2] 纪红霞，张永辉.仪表自动化在石油化工行业的应用[J].石油化工建设，2022,44(1):124-126.

[3] 薛丽英，张宝栋.石油化工仪表中的自动化控制技术研究[J].石化技术，2021,28(12):55-56.

[4] 张超.石油化工自动化仪表的可靠性及发展趋势分析[J].化工设计通讯，2020,46(5):126+167.

[5] 罗嗣磊.基于安全生命周期的安全仪表系统管理软件开发与应用[D].中国石油大学（华东），2020.

[6] 曹政.石油化工自动化仪表的可靠性及发展趋势[J].化工管理，2018,(35):25-26.

[7] 杨沙沙.长输原油管道安全仪表系统的功能安全研究[D].中国石油大学（北京），2018.