淺析如何提高SIS系統聯鎖投用率

黃寶瑛，宋卓銳，韓瑞華（大連石化公司儀表車間，遼寧 大連 116031）

1 引言

石油化工的產品在日常生產生活中占據著重要位置，但其生產過程會使用大量易燃易爆、強腐蝕、有毒的不安全材料，其生產使用、運輸、存儲等過程易出現爆炸、火災、中毒等嚴重事故。近年來我廠涉及高溫高壓的工藝裝置，都單獨布置SIS系統，獨立作用，以便避免或減少這些事故的發生，促進石油化工企業生產過程的安全有效化。機組及安全儀表系統（SIS）是裝置安全生產的重要保護層，其與DCS在可靠性與可用性要求方面具有不同的特性。DCS要求在可靠的前提下力求最大的可用度，以使操作員能對工藝過程進行靈活干預，從而保持生產過程平穩；SIS系統則要求在一定的可用條件下，尋求最大的可靠度，其時刻監視過程參數的變化，一旦超限，即采取系列動作以避免事故的發生，或遏制事故的發展。換言之，SIS的執行機構平時并不動作，只在有要求時，執行機構才執行安全要求所規定的動作。

2 現狀及建議

一般情況，設計或者建設單位都會考慮到安全完整性等級（SIL），但是和SIL相對應的還有SIF，即儀表的安全功能，SIL等級只是風險降低能力以及發生事故概率的度量，并不意味著設備正常運行時間的提高，不能作為在流程工業中選擇安全系統的唯一依據。

新區保運的時候，工藝員經常抱怨國外品牌產品的工藝包就是這樣的，怎么到國產品牌的產品這里就不好用了，國外品牌的儀表也沒有總要摘除聯鎖。這個問題有三個原因。首先，由于資金等因素沒有選用具有SIL等級能力認證的儀表與執行機構，新區的渣油加氫往復機組就是個很好的例子，機組為進口機，油站等停機聯鎖元件選用UE的壓力開關、ROSEMOUNT的壓力變送器，基本上可以滿足使用；電機為國產電機，有單獨的油站，隨廠家配置的壓力開關等一次件儀表精度差、重復性低、使用壽命短，極易發生因元件故障而導致的停機，這樣的配置雖然節約了投資成本，但是維護成本高，因誤停機造成的經濟損失大。其次，因地區氣候等原因，部分介質容易凍凝的壓力/差壓變送器需要沖灌隔離液，根據工藝、氣候的變化，壓力/差壓變送器需要定期沖灌隔離液，每次作業的時候儀表無法進行準確測量，也需要摘除聯鎖后方能作業。另外，安全聯鎖和工藝聯鎖沒有明顯的劃分，聯鎖項目過多，造成操作員以及維護人員對聯鎖的麻痹，對摘除/恢復聯鎖作業產生煩躁情緒等。

根據對廠內聯鎖投用情況的統計，發現SIS控制存在一些問題。

（1）部分成套設備配套的儀表，其質量未能滿足SIS對儀表SIL等級能力的要求，可靠性差、使用壽命短，造成部分SIF（安全儀表功能）不能投用。如上所述渣油加氫往復機電機的油路儀表，對于這類儀表，應在設備設計、采購期就進行限制，否則其后造成的經濟損失遠大于投資節省的費用。

（2）部分工藝聯鎖項目整體照搬工藝包，實際操作與原工藝包不符，聯鎖項目無法投用。如制氫裝置轉化爐F-1901預熱段爐膛壓力低低停爐，開工不久后就永久摘除。煤油加氫裝置K 1501AB新氫入口壓力低低停機項目，因新氫壓力不穩定，有時候低于聯鎖值，A票摘除。某些機組的開機條件設置為潤滑油溫度大于30℃，冬天開機前設備員拿蒸汽帶對溫度測量點進行加熱，強制其達到開機條件等。

應核實實際裝置的運行情況，區分工藝聯鎖和安全聯鎖，保證合理的系統配置，安全功能是安全生產的一道有效保護墻，但不恰當的配置則會因高頻度的誤動作而引起頻繁停車，從而造成巨大的經濟損失。

（3）溫度測量儀表相對其他類儀表而言故障率較高，為了防止溫度儀表的故障而導致停車，廠內裝置里很多此類聯鎖都是摘除狀態。如加氫裂化反應器床層溫度高高停止進料、高壓系統緊急泄壓，未投用，避免儀表故障造成聯鎖意外動作。

圖1 三選二聯鎖流程圖

經過近十年的技術整改，廠內主要停機、停裝置的聯鎖元件都改為三選二或二選二型，以避免出現單個元件故障而導致的誤停現象。但是部分裝置的一些項目還沒有整改，如上所述的加氫裂化反應器床層溫度高聯鎖，如果該聯鎖項目在工藝條件上來說還沒有達到安全等級控制的程度，那么就永久摘除聯鎖，只在DCS上設置報警功能即可，反之，建議增加測量元件，改為三選二型。

（4）大機組軸瓦溫度傳感器基本上都是安裝于機殼內的埋入式鉑電阻，其引線極易斷。若引線開路，其輸出超過報警值，將引起聯鎖、誤動作停機。在十年前根據機動處統一管理要求，廠內老裝置的機組的軸承溫度等不再列入停機聯鎖條件里，但是目前新區的機組仍然還保留了溫度停機項目，如220萬重整裝置K1401 、K1402，機身的溫度聯鎖條件通過辦理A票摘除。就管理而言，建議管理部門保持聯鎖原則的一致性。

（5）隨著儀表自動化的發展，各種電機都增加了在線的溫度監控，但是這些電機定子溫度、軸承溫度高停機聯鎖項目的檢測元件只有一個，所以也同樣存在上述問題，從電氣專業的角度來說，強調其聯鎖的必要性，但是同樣強調的還有可靠性，建議改成三選二方式，保證儀表和電氣兩個專業的設備都能正常運行，也避免了兩個專業的矛盾。

（6）在生產裝置正常運行過程中，可通過“旁路”臨時切除聯鎖條件。因安全聯鎖和工藝聯鎖項目混淆，目前部分聯鎖項目由工藝控制，建議管理部門確定現有的聯鎖項目哪些可由工藝控制，哪些由儀表控制，是否都是按照聯鎖管理等。另外，對部分容易發生誤操作的聯鎖投用和恢復按鈕建議改為開關控制，如電廠操作臺上的停爐按鈕。

（7）聯鎖的執行機構基本都設置為故障安全型，但是如加熱爐的風機及風門聯鎖的執行機構在正常生產階段，該閥長期處于靜止狀態，容易出現聯鎖時不動作的現象。包括四催化備機的電液轉換器，都出現過“備機不備”的現象。就是因為這樣的設備日常是無法監控其功能情況的，所以今后這類設備也需要增加日常保運中的動作試驗檢查，技術員可將其列為技術攻關項目。

一個典型的安全聯鎖功能（SIF）通常由三部分組成，即傳感器子系統、邏輯控制器及最終執行機構。研究發現，現場設備，包括傳感器（壓力、溫度、流量、液位等測量）及最終執行機構（閥門、電氣控制邏輯）在整個聯鎖回路中所占的事故比例可達85%以上。而在這兩個子系統中，最終執行機構的失效概率比傳感器子系統大得多。現在的聯鎖最終的執行部分：控制閥及電氣設備，其性能的完好性尤其重要。還是前面說的一句話：投資的節省并不能代表整個項目的經濟節省。

3 結束語

SIS系統的配置是一把雙刃劍，合理的系統配置（安全功能）是安全生產的一道有效保護墻，但不恰當的配置則會因高頻度的誤動作而引起頻繁停車，從而造成巨大的經濟損失。不合理的SIS系統聯鎖配置不但增加了SIS系統的成本，而且也因誤動作而造成巨大經濟損失，提高了系統投資與維護成本。

對以上問題的解決可以提高聯鎖項目的投用率，力爭2013年達到聯鎖投用目標的98%，2014年達到聯鎖投用目標的100%。

[1] 王秉義. SIS安全聯鎖功能可用性分析[J]. 石油化工自動化, 2012, (2) .

[2] 周華, 左信, 鄭加平. 安全儀表系統可靠性影響參數的敏感性分析[J]. 化工自動化及儀表, 2010, 37 (03) : 66-68.

[3] 張建國. 安全儀表系統在過程工業中的應用[M]. 北京: 中國電力出版社,2010.