鍋爐保護安全儀表系統設計分析

孫交成

【摘 要】電廠是我國相關的生產性企業的重要組成部分，對促進我國國民經濟的快速發展發揮著不可替代的作用。鍋爐作為電廠的重要設備，其運行效率和安全性能對機組的運行能否實現經濟化具有重要意義。安全儀表系統，又稱為安全聯鎖系統，主要為工廠控制系統中報警和聯鎖部分，對控制系統中檢測的結果實施報警動作或調節或停機控制，是工廠企業自動控制中的重要組成部分。本文主要分析了鍋爐保護安全儀表系統設計。

【關鍵詞】鍋爐保護；安全儀表系統；特點；設計；

在發電機組中，鍋爐是發電廠的重要設備之一，受生產環境以及自身因素影響，鍋爐常出現各種問題，影響了電廠的正常生產，繼而影響了電廠為社會的供電效率。近年來，電力行業頻發重大安全事故，給人民群眾生命財產造成了重大損失，給社會發展造成了惡劣影響。因此，探討鍋爐保護安全儀表系統設計，做好鍋爐保護工作就顯得尤為重要和緊迫了。當前，鍋爐保護安全儀表系統的設計問題有數據分析不足，缺少設計維護等，筆者結合實際經驗，從安全儀表系統的特點、設計原則等入手，對鍋爐保護安全儀表系統設計提出了幾點優化策略。

1安全儀表系統的特點

1.1 安全儀表系統的安全性

安全性通常以IEC61508/61511 中定義的安全完整性等級（Safety Integration Level，SIL）來衡量，指“在規定的條件下、規定的時間內，安全相關系統成功實現所要求安全功能的平均概率”。SIL 共分為1，2，3，4 四個等級，數字越大，安全完整性等級越高，SIL 等級需要經過專門機構認證后方能被認可，SIL 等級的選擇是由工藝流程或生產裝置的安全要求決定的。

1.2 安全儀表系統的整體性

安全儀表系統的整體性既包括安全控制器，還包括所有跟控制器接口的部件，如安全型儀表等檢測裝置以及安全型執行器等輸出部件。整體性還體現在其整個生命周期的規范，如設計、施工調試、運行評估、維護、拆除等，都需要接受第三方認證機構的審查。操作人員行為的可用性和可靠性也必須納入安全要求規范和性能考慮。據統計，安全儀表系統全生命周期故障比例中，安裝調試、工程實施、操作維護所引起的故障比例達到56%。

1.3安全儀表系統的可用性

安全儀表系統的可用性是指系統在冗余配置的條件下，當某一子系統發生故障時，系統在保證安全功能的前提下仍能保證生產過程不中斷的能力。安全性與可用性是矛盾的兩個方面，某些措施會提高安全性，但會導致可用性下降，反之亦然。例如冗余系統采用二取二邏輯時，則可用性提高，安全性下降；而當采用二取一邏輯時，則正好相反；采用故障安全原則設計的系統安全性高，采用非故障安全原則設計的系統可用性好。

2 鍋爐安全儀表系統配置方案

火力發電廠安全儀表系統的配置和安全完整性等級的選擇，需要對工藝生產過程進行危險辨識和風險評價，如采用化工行業中常用的HAZOP（危險性與可操作性分析）方法，通過系統、詳細地對工藝過程和操作進行檢查，以確定過程的偏差是否會導致不希望的后果。安全完整性等級也需要通過SIL 風險評估，大多采用簡化計算、故障樹分析或者馬爾可夫過程分析等方法進行確定，而目前火力發電廠工藝過程的安全需求、安全完整性等級分析等還基本處于剛起步狀態，我們可以通過借鑒石化行業設計規范以及GB50660 的規定，火力發電廠安全儀表系統安全完整性等級選擇SIL3，同時配置應遵循一定的原則和方法。

3 鍋爐保護安全儀表系統的設計原則

當代的工業發展速度不斷加快，而且國家頒布的規范和條文也在不斷增加，想要在鍋爐保護安全儀表系統的設計過程中取得更好的成績，必須堅持按照一定的原則來開展，這樣才能在問題的綜合處理、解決上，不斷取得更好的成績。首先，鍋爐保護安全儀表系統的設計初期，必須統籌規劃有效的方案，簡單的設計理念、設計方法，雖然能夠在成本上適當降低，但是對于問題的綜合解決而言，并不能取得良好效果，甚至會造成嚴重的內部矛盾，無法維持鍋爐保護安全儀表系統的合理進步。其次，設計工作的實施過程中，必須按照靈活的調整手段來進行，一些簡單的模式應用，并不能取得較高的成績，而且容易造成工作的前后沖突現象，對于既有的工作成果，也會造成很不好的影響。

4 鍋爐保護安全儀表系統的設計對策

4.1 加強數據分析

從客觀的角度來看，鍋爐保護安全儀表系統的設計工作開展，既有的一些問題雖然不少，但是各項問題保持在可控范圍內，采用正確的方法和手段，能夠確保其良好解決。首先，鍋爐保護安全儀表系統的數據搜集，必須通過一些新的手段和方法來完成，如大數據分析方法的應用，能夠對鍋爐保護安全儀表系統的冗雜數據，開展有效的分類處理，并且解決一些潛在性的問題，以及為各項工作的科學布置等提供較多的保障，整體上不會造成新的疏漏現象。其次，鍋爐保護安全儀表系統的數據分析過程中，應加強云計算技術的有效應用，該項技術的優勢在于，能夠最大限度地促使鍋爐保護安全儀表系統工作開展，得到足夠的依據和基礎，針對一些細節上的問題，可以選用正確的方法和手段來解決，基本上不會造成新的挑戰。

4.2 加強維護設計

現如今的工業項目不斷增加，鍋爐保護安全儀表系統的設計，不可能按照單一的模式來進行，應堅持在自身的可靠性、可行性方面不斷加強。本文認為，維護設計的有效完善，可以促使鍋爐保護安全儀表系統的綜合效用更好提升。第一，鍋爐保護安全儀表系統的維護工作，必須預留出一定的空間來完成。如有些設計單位對于系統的維護重視程度較低，因此，在預留空間上較少，一旦系統發生故障，維護工作的進行異常艱難，耗費較多時間的同時，難以在維護質量上大幅度提升，造成的潛在性損失較多。第二，鍋爐保護安全儀表系統的維護設計，必須考慮到不同條件、不同方法維護的結果，一些特殊問題的發生，會導致鍋爐保護安全儀表系統的正常維護工作，無法按照預期設想來完成，這就必須加強模擬分析，從而減少維護的缺失和疏漏。

4.3 完善仿真模擬

對于鍋爐保護安全儀表系統來講，設計工作的進行，不可能總是按照理論的方法來開展，必須堅持在實踐力度上大幅度提升，這是非常重要的組成部分，而且能夠產生的影響力是非常突出的。仿真模擬的有效應用可以確保鍋爐保護安全儀表系統的設計，進一步提升安全性、穩定性。例如，當鍋爐保護安全儀表系統完成以后，可以按照樣品分析的方法，在實驗室的不同條件下，結合國家的規范和標準，以及合作企業的要求，開展差異性的測試分析，并對相關的臨界值數據開展搜集和分析，觀察鍋爐保護安全儀表系統的哪些地方需要繼續修改，從而促使將來的工作順利進行，能夠得到更多的肯定與保障。從這一點來看，仿真模擬分析的有效應用，對于鍋爐保護安全儀表系統的設計，能夠提供較多幫助。

4.4 加強備案

通過對鍋爐保護安全儀表系統開展有效設計，很多工業項目的研發、運行等，都可以得到較多的幫助和指導，在問題的綜合解決上，并沒有表現出嚴重的疏漏現象。備案的有效加強，能夠確保鍋爐保護安全儀表系統的日后發展、進步，得到足夠的依據。例如，當行業內研發出新的零部件，或者是提出新的理念后，可根據鍋爐保護安全儀表系統的相關設計備案，觀察是否能夠進行相應的優化處理，從而促使鍋爐保護安全儀表系統的設計工作能夠得到較多的參考依據，在內部的優化和外部影響因素的應對、解決過程中，獲得持續性的幫助和肯定。

參考文獻：

[1]鍋爐保護安全儀表系統設計[J].田小兵.電力勘測設計.2017（02）

[2]安全儀表系統在鍋爐保護中的設計與實現[J].劉華.自動化儀表.2016（11）

（作者單位：方快鍋爐有限公司）