淺談設計安全儀表系統提升化工裝置安全

劉剛

摘 ?要：近幾年經濟的發展促進了化工行業生產水平的提高，而且在實際生產的過程中，工作人員對安全的要求越來越高，所以安全儀表系統在化工生產中起到了重要的作用，為了提高生產的安全性，相關人員要加強對儀表系統的研究，致力于設計的合理性、科學性，保證儀表系統的安全性和可靠性，為化工企業的生產提供安全保障。本文主要就安全儀表系統的組成、設計進行分析探討。

關鍵詞：設計;安全儀表系統;化工裝置

中圖分類號：TQ056 ? ?文獻標識碼：A

1.安全儀表系統概述

安全儀表系統是專門用于保證安全的相關系統。安全儀表系統的作用是根據用于生產的機械裝置或設備在生產過程中可能發生的危險進行及時的反映，使該裝置或設備進入一個事先設置好的安全工況，從而將危險避免或者損失減小，來保證生產過程的安全。在工廠的實際生產中，會對安全管理劃分不同的等級，劃分等級的標準核心是工藝的生產過程或生產設備的問題，最開始要建立一個有針對性的控制系統，就像某些設備中涉及的分散控制系統。這個系統由傳感器、邏輯運算單元和控制元件交互組成，當這個系統感受到周圍生產環境有任何危險時，會及時反映迅速自動停止工作，使整個生產環境不受到破壞。生產條件環境會受到很多因素的影響，例如當前的設備工作壓力、溫度等。一旦安全儀表察覺到了工作狀態出現危險的信號時，控制系統會通過可以控制的邏輯器來決定設備開關是否處于切斷或導通的狀態，從而達到保護設備和操作人員的目的。

2.安全儀表系統設計

2.1對傳感器的冗余進行科學設計

就冗余配置而言，其在儀表系統中有著重要的地位，是系統設計中的主要內容[1]。將SIL作為傳感器失效的主要概率要求，如果安全儀表系統中的傳感器達到了此要求，就需要相關人員，對一體傳感器進行選擇，這樣才能夠使安全儀表系統滿足設計的要求。當傳感器滿足不了SIL的要求，此時應該加強冗余傳感器的使用。但是在進行冗余傳感器的應用時，需要設計人員充分考慮系統的安全性問題，同時將聯鎖動作、次數的加強作為基礎，進行邏輯結構的合理使用，既要對系統的適用性進行全面的考慮，還要保證儀表系統具有可靠的安全性，所以，在實際應該中，應該對邏輯結構中的三取二形式的結構適當使用。

2.2對安全儀表系統進行全面的性設計

SIL是儀表系統的功能的安全性和完整性的主要要求，然而安全儀表系統的功能并非一個設備決定的，而是由多個設備在運行的過程中一同決定的，這些設備主要包括：傳感器、執行器和邏輯控制器。同時各個儀器之間有著相應的聯系，三者之間的SIL與邏輯傳感其的SIL有著重要的聯系，此時相關工作人員要加強重視，尤其是相關儀器的失效率，該失效率與SIL的等級存在一定的對應關系。比如，對相關的邏輯控制進行分析，如果控制單元的SIL等級為3級，那么該控制器的實效率就會在0.1%以內，就傳感器而言，當其SIL的級別為2級時，其失效率在1%以內。同時對相應的執行系統進行分析，此時該結構為1級SIL，執行結構的失效率就會在10%以內[2]。然而，在實際應用中，安全儀表系統運行的可靠性會受到邏輯控制器直接的影響。另外，根據化工企業的生產過程中的調查得知，許多工作人員對邏輯控制器的可靠性過于依賴，這也是實際生產過程中的主要問題，由于對其較為重視，忽視了對執行器的重視，如果不對執行器的失效率等級加強重視，就會導致整個安全儀表系統的功能出現問題，甚至會使儀表的安全性失去作用。所以，相關設計人員在進行安全儀表系統的設計中，需要從客觀的角度進行分析，重視系統的全面性設計，保證在設計過程中各種儀器能夠符合失效率等級的標準，為系統的安全性等級的提高提供保障，使其安全性能符合安全等級標準。

2.3做好融入配置

相關人員在進行系統設計的過程中，需要對各個儀器的失效率等級進行充分的研究，并通過并聯關系對整體系統的失效率等級進行分析。例如，當邏輯控制器的失效率等級為3級，其符合系統的具體要求，在實際設計的過程中，設計人員將其實際失效率同樣控制在3級，同時分別將傳感器、執行器的失效率控制在2級，那么此時整體系統的失效率通過計算和分析同樣為2級，這種情況下根據安全儀表系統的具體要求，如果整體系統的失效率等級為2級，無法使系統的標準得到滿足。如果出現這種情況，相關設計人員應該采取相應的措施應對，通常情況下對選用冗余配置對傳感器進行改善。比如，在冗余配置的應用時，根據傳感器失效率的特點選用合適的方式進行配置，通過對上述內容分析，利用二取一冗的方法，能夠使系統的安全等級得到有效的提升。由于儀表系統中不同的情況對于執行器的需求也不相同，同時執行器的種類、功能也存在一定的區別，所以在實際設計過程中，不同的執行器，冗余配置的方式、要求和標準都有所不同。

3.安全儀表系統的實施提升化工裝置安全

3.1HAZOP分析在某些方面具有一些不確定性的因素

HAZOP分析的作用是用來分析溫度的高低、流速的快慢和壓力大小等相關的參數發生變化帶來的影響，但是對于設備或管子的損壞、應力出現疲勞、人為因素等帶來的壞處可能會無法完全分析或者分析得不徹底，因此這個分析不能分析出所有的安全風險類型。除此之外，不同的操作工人、工人們異常的經驗和儲備知識會導致HAZOP分析結果也有一定差別。

3.2SIS系統僅是提升化工安全的手段之一

LOPA的分析可以發現，工人們是可以采取不同的方法來維持化工設備的安全工作的。這些方法既有來自于技術知識層面的，還有包含管理層面的方法;既包括事發之前的，也包括發生過程中的以及事情發生以后的。通過安全儀表系統來提升系統的安全只是保證安全的眾多方法之一。

3.3儀表的SIL定級的基礎是規范使用

具備SIL等級證書的儀表裝置要根據具體的技術要求來安裝與調試，還要正確的使用和維護它，這樣失效概率才能有效地發揮作用。如果失效概率不正常的話其產生的后果可能最終會影響SIF回路出現錯誤的反應。錯誤動作的發生會導致的裝置臨時停止動作或者重新啟動過程，在重啟與停止的過程中會產生安全風險，這要引起操作人員的注意和采取對付措施，才不會發生由于安全儀表系統的問題反而增加了風險[3]。

3.4規范的運行維護是SIS系統可靠運行的基礎

SIS系統對于運行有嚴格的要求，要制定有效的管理與落實好相關規定，才可以保證SIS系統的可靠性能。第一，現場安裝時，要確保儀表的正確安裝、密封好、按時進行準確性檢查，保證能夠準確地進行輸入。第二，安裝邏輯單元的部分時要保證運行環境具備好的濕度與溫度，要求接地，還要求各個單元的硬件部分、通訊功能、報警系統、自我診斷等功能要可以正常運行。

結束語

在經濟快速發展的環境下，科學技術水平也得到了有效的提高，化工行業的生產方式已經由傳統的生產方式，轉變為自動化的生產，且在科技的支持下，自動化水平越來越完善，同時在生產的過程中安全管理工作就顯得愈發重要，其要求也逐漸增加，保證生產過程中化工設備的安全運行是安全管理工作中的重要內容。因此，為了生產中的安全性，管理工作應該對安全儀表系統加強應用，而且還要對該系統進行深入的研究，致力于儀表系統質量及安全性能的提升，減少化工生產過程中問題的發生，為生產中的安全性和可靠性提供基礎保障。

參考文獻

[1] ?孟芳園，董康.安全儀表系統在化工裝置中的設計應用[J].天津化工，2019，33（01）：53-54.