ESD系統在天然氣輸氣管道的應用探討

吳振宙 陳青華 鄧立 倪凱（中國石油西氣東輸管道公司廣東管理處， 廣東 廣州 510665）

ESD系統在天然氣輸氣管道的應用探討

吳振宙 陳青華 鄧立 倪凱
（中國石油西氣東輸管道公司廣東管理處， 廣東 廣州 510665）

天然氣在輸送的過程中，因其易燃易爆的特性，容易發生爆炸的危險，因此，對輸送管道進行安全管理以及實時監測，對防止安全隱患的發生具有重要的作用。本文將對ESD系統在西氣東輸天然氣輸氣管道中的應用進行介紹，通過對運行情況、性能的可靠性等的分析，確定其應用價值，為其大范圍的推廣使用提供參考依據。

ESD系統；天然氣輸氣管道；應用

0 引言

ESD緊急停車系統，是經過認證具有一定安全等級的，用于降低生產風險的安全保護系統。在天燃氣輸氣管道中安裝ESD保護系統，可以對危險進行檢測和處理，對保證生產、人員以及周圍環境安全具有重要的作用。自20世紀90年代ESD系統出現以后，因其良好的性能受到了人們的一致好評。

1 ESD系統的結構組成

（1）檢測單元 利用儀表和系統將控制功能及安全連鎖功能分開，切斷了ESD系統和過程控制系統的聯系，經過物理隔離之后的ESD系統能夠單獨地實施安全監控和隱患處理，從而保證生產過程安全。

（2）控制單元 由三個部分組成，即輸入模塊、邏輯運算模塊和輸出模塊，在信息自動傳導到輸入模塊之后，經過運算之后就可確定運行過程中是否有故障生成［1］。一般情況下，ESD系統會有一個特殊的硬件配置，用以確保運行系統安全。

（3）執行單元 在ESD系統中，執行單元的危險系數最高，通常為閥門或機構。在ESD系統正常工作的情況下，執行單元處于靜止狀態，這一狀態直至持續到ESD系統運行狀況不良好時才會改變。執行單元的可靠性對ESD系統的安全性具有重要的影響。

2 ESD系統的設計原則

為了達到及時檢測和處理危險的目的，系統設計要盡量減少中間環節，以縮短系統感受危險的時間。同時，為了保障系統的可靠性和靈活性，在設計上應采用故障安全型以及冗余容錯結構。

（1） ESD系統故障安全原則 故障安全原則指ESD系統受到外界干預而使系統安全保障功能失效時，受保護對象能夠按照預定的運轉程序進入安全停車狀態。

（2）ESD系統的冗余容錯 冗余是將具有相同功能的模塊或部件進行聯系以后，能夠對系統故障進行自動檢測，并自動轉入后備設備中［2］。容錯是在功能模塊無法發揮功能性作用的情況下，能夠替代失效模塊繼續發揮特定的功能。兩者存在辨證統一的關系。

（3）ESD系統的安全完整性 在安全系統當中，系統完整性對于安全效率的發揮具有重要的作用。在確定ESD系統安全完整性的過程中，需要對破壞安全性的因素進行研究，進而提出安全保障措施。安全完整性等級為系統的性能提供了衡量標準，一般等級越高，安全性能越好，出現錯誤的幾率也就越小。

3 ESD系統在天然氣輸送管道中的應用

（1）應用背景 西氣東輸天然氣管道的建立對于我國能 源戰略的實施具有重要的作用。管道始于中亞土庫曼斯坦與烏茲別克斯坦邊境的格達伊姆地區，經過烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦境內，進入到我國新疆維吾爾地區的霍城縣。西一線到達上海，西二線到達廣州、香港地區，沿線設置了一定數量的閥室、站場，保障了能源運輸的暢通［3］。

（2）ESD系統的配置和應用 廣州分輸壓氣站的ESD系統采用了經安全檢驗合格后的霍尼韋爾Safety Builder。為了保證計量系統的可靠性，ESD模塊一般采用限度一定的冗余裝置。通過兩套完全相同的ESD控制器，以主機和備用機的形式進行工作運行轉換［4］。計量站ESD系統采用系統內部供電和系統外部供電兩種供電方式，以避免上述問題的出現。外部供電主要向主機以及I/O 模塊的負載進行供電，而內部供電主要向機架模塊供電。

廣州分輸壓氣站的ESD系統的閥門啟動的條件為任何一個現場ESD緊急按鈕或站控內的一個ESD按鈕被按下。按照邏輯思維對ESD系統的運行進行分析，運行過程為兩個進站的ESD閥門因電磁閥無電而自動關斷，致使天然氣無法進站，同時，出站閥門也關閉，無法開啟，致使天然氣無法輸送出去，進出站閥關到位后打開ESD放空閥實現緊急放空，從而使站場完全停運。為了使上述閥門在故障狀態下能夠處于安全位置，對電磁閥的設計應采用故障安全型的電路。

4 結語

天然氣輸氣管道運行事故的發生將造成重大的人員傷害和生產損失，因此，對于處理可引發安全事故發生，降低安全隱患的ESD系統，其安全運行情況將直接關系到檢測結果的好壞，要給予高度的重視。對于ESD系統檢測單元，要達到一定的等級，為保護系統的運行安全創造條件。

［1］廖柯熹，楊藝，白國紅，等.輸氣站場ESD系統的SIL定級與驗證［J］.中國安全生產科學技術，2015，12（1）：161-165.

［2］邱昌勝.天然氣管道某計量站 ESD 系統的技術改造［J］.化工自動化及儀表，2015，5（7）：840-843.

［3］黃克海，王勇，肖正，等.ESD系統在低濃度煤層氣含氧液化裝置中的應用［J］.礦業安全與環保，2012，39（1）：36-39.

［4］陳彥，陳超聲.淺析西氣東輸二線ESD系統的功能安全現狀［J］.儀器儀表用戶，2014，26（2）：90-93.