安全儀表系統的全生命周期管理

婁俊鵬，付偉慧

（中糧生化能源（龍江）有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161100）

安全儀表系統（Safety Instrument System，簡稱SIS）是用來實現一個或多個安全儀表功能的控制系統，主要用于保證工藝裝置的安全運行以及最大限度地避免事故的發生。因此，安全儀表系統對于工業企業保障施工安全與生產安全都有著重要意義。近幾年，隨著科學技術的進步，自動化儀表控制技術也取得飛速發展。隨著工業企業生產建設規模的擴大，工業自動化儀表、自動化控制系統的應用也越來越普及，這也是擴大生產規模，保障生產安全與質量穩定性的一項非常重要的措施。工業企業自動化建設安全儀表的裝配與使用，對于規范安全管理，提高工業儀表系統的安全性，加強安全儀表系統的全生命周期管理，對于全面提升安全儀表的可靠性與穩定性，保障安全生產有重要意義。

安全儀表系統的全生命周期主要包括：危險與風險分析、工程實施和操作維護三大階段。這三大階段，從名稱看，就可以識別出它們有著不同的工作內容。而且整個安全儀表系統的全生命周期管理也是一個PDCA循環管理過程。對于第一階段，即危險與風險分析階段，主要是利用風險分析的工具，發揮員工的主觀能動性，培訓好員工操作規程及安全注意事項，讓員工在工作中發現問題，發現潛在的隱患與安全風險，并判斷這些隱患或風險可能導致后果的嚴重程度及發生的可能性進行分析。通過可能性、嚴重性的矩陣分析，來最終判斷安全隱患與風險的最終影響程度，從而制定出適宜的預防措施，以降低風險、消除風險，或是轉移風險，總之，要做到風險可控。危險與風險階段也是PDCA的P，即策劃階段，要保障整個生產工藝控制過程安全，就需要先策劃找到風險點，確定哪些地方需要監控，需要采取措施，需要提前預防風險。對于第二階段，是工程實施階段，也就是PDCA的D，即執行階段，將風險識別后，根據策劃的結果，實施工程操作。我們知道，好的產品生產需要好的原料，同樣好的安全儀表系統的工程施工，也需要有好的系統設備，需要合理的選型，配置適宜的硬件與軟件。對于第三階段，是操作維護階段，也可以看成是PDCA的C和A階段，即監測與改進階段。在這個階段，主要對整個工藝工程自動化控制系統的運行進行操作、維護、維修，并根據發現的問題隱患點，不斷地改進、修改或停用某個系統過程，以實現持續的改進，穩定自動化系統的輸出。下面，作者就從安全儀表系統工程全生命周期以上三個階段的管理進行分析與簡述，希望與同行業學者共同探討，實現管理的提升與進步。

1 安全儀表系統的選型管理

安全儀表系統一般包括：傳感器、控制器以及執行機構。傳感器是一種檢測裝置，用來測量過程變量，監測儀表數據的變化，并將感受到的信息以電信號等形式傳遞到控制系統平臺；控制器主要是完成系統設計的控制功能裝置，它不是一個設備，而是系統安裝的一組設備，來完成接收指令、譯碼指令、傳遞指令、操作控制指令等，它們可以按照預定的順序改變主電路或控制電路，例如電動機的啟動、調速、制動等命令，它們起到協調操作控制的作用；執行機構主要是一個控制系統裝置，用來執行接收到指令要求的必要操作，使整個工藝控制過程安全，從而確保整個系統的安全。

安全儀表系統的選型是很重要的，首先這個自動化儀表控制系統控制的就是安全，要想不出現安全問題，設備的質量一定要好，因為質量是根本，質量是企業的生命線，也是產品的根本。在選型時，應對系統的質量嚴格檢查，綜合考慮設備主要技術參數、工作模式、可達到的安全完整性等級、適用的環境、自診斷的能力及診斷覆蓋率等。同時，還需要考慮傳感器、控制器以及執行機構的性能特點，對于傳感器，不要選擇開關控制類的，要選擇防爆型的；對于控制器選擇三冗余結構的；對于執行機構，要選擇可以長期帶電，但是低耗能、防爆型的氣動控制閥。

安全儀表系統的選擇，要嚴格遵守SIL要求，SIL是Safety Integrity Level，即安全完整性等級的簡稱。安全儀表系統內的各項設備配件，要能通過有檢測能力的、具備安全功能檢測資質的權威檢測機構的測試與評價，達到IEC61508標準的SIL等級要求。選型結束后，還需要對于安全儀表系統進行驗證，以確保其可靠性、操作適宜性和有效性，驗證工作要分析安全儀表功能的危險失效概率，對這個數據進行計算以進一步驗證，確保滿足安全要求。

2 安全儀表系統的施工管理

選型結束后，就要進行施工操作，安全儀表系統結構比較復雜，因此施工過程也是非常關鍵的，施工處理不好，直接影響后期的使用，達不到監控安全的效果。對于安全儀表施工過程，要制定適宜的預防控制措施，選用適宜的方法，以保障安全儀表系統施工過程的正常進行。安全儀表系統的施工過程要嚴格遵守國家標準、行業標準、地方標準的要求，不同的產品，有不同的標準，使用的注意事項、安裝注意事項、產品性質特點等都要學習與關注，提前預防，施工過程避開雷區，施工過程需要嚴格遵守經過會審、批準的設計文件和圖紙的要求，并且要滿足合同要求，以確保滿足使用要求與安全要求。

安全儀表系統的施工階段，一方面要遵守相關的法規、標準、合同、圖紙要求，一方面也要關注現場的實際情況，不同的施工現場環境，施工階段的細節要求也會有差異。在施工開展前，負責技術的工程師要到現場實地勘察，根據現場的實際情況組織施工人員進行合理施工，施工過程要充分考慮電纜線的走向、控制室的設置位置、機柜間距的預留要求等，逐一核對，發現與圖紙有差異的，要及時討論、確定方案，以免給后續的施工操作帶來麻煩。安全儀表系統的施工管理階段主要有以下三方面內容，下面作者根據自己的工作經驗，進行詳細闡述。

2.1 安裝管理

負責技術的工程師，在安全儀表系統安裝前，需要核對安裝圖紙與設計文件，同時要查看系統安裝的說明書，不同的設備、不同的設計安裝系統都可能存在差異，因此說明書閱讀學習的環節一定不能少，在充分了解安裝的技術性能和安裝要求后，再結合安裝環境位置，進行合理的安裝。安裝過程要保證照明強度符合要求，光線要充足，減少錯誤安裝的發生概率。安裝完成后，也要保證安全儀表系統的設備安裝處有充足的燈光，以方便后期的使用與維護。要注意安全儀表系統不要安裝在強振動的環境下，也不要安裝在潮濕、高溫、有腐蝕性氣體和強電磁干擾的環境中，這樣會影響設備的準確度及使用壽命，安全儀表系統安裝過程中，也要愛護設備，避免強烈敲擊設備，以免導致設備的損壞。

2.2 接線管理

安全儀表系統的安裝，需要各電器元件間相互連接，最終形成整個電氣自動化系統，用于電氣連接的配件產品通常使用接線端子。接線端子的連接直接影響著安全儀表系統的穩定性，如果連接不結實，有松動，將可能導致儀表指示數據不穩定，從而導致安全事故發生。因此，接線必須正確，以保證安全。

安全儀表系統在接線前，要校線并標號，使電氣元件和各電纜線一一對應，不要誤接。在剝離絕緣層時，要注意操作精細，不要損傷線芯。電纜與端子的連接處要固定，確保牢固，并留有適當的余度，以方便維修時進行接拆操作。接線過程要根據損傷規范要求做，保證接線正確，并應排列整齊、美觀。

根據安全儀表系統的使用環境，如果使用的地方儀表受振動影響較大，可以安裝一個彈簧墊圈，以減少振動。接線設計要合理，盡量減少線纜的浪費，做到最短鋪設，且要考慮鋪設的美觀，做到橫平豎直，注意不要交叉鋪設，減少由于線纜破損交叉導致的連電風險。線路鋪設環境要避免高潮濕、高腐蝕性介質排放區域，也要避免高磁場、高靜電干擾的環境，要減少線路受到機械傷害的風險，對于鋪設環境實在沒辦法避免以上問題的，我們就要采取有針對性的措施，對于線纜、接線端子進行保護，對于干擾的信號采取屏蔽措施。

線路鋪設要綜合考慮整個操作空間的情況，注意避開人行道、物流通道和影響員工操作的區域，線路的鋪設要確保安全、且不妨礙所有人的工作。安全儀表系統接線細節很重要，例如，接線盒的引入口最好不要朝上，因為朝上的接線盒會加大水、油、灰塵進入風險，如果受條件限制，接線盒只能朝上安裝時，我們要使用保護套，采取措施對接線盒密封，這樣可以降低以上事件發生的概率。

完成接線工作后，需要仔細檢查整個安全儀表系統的接線端子，包括對數字量輸入、模擬量輸入、數字量輸出的數據轉換板等，確保沒有質量問題，接線符合標準。一般來說，完成接線工作后，要對儀表的接線端子進行3次確認，做到對每個接線端子緊3遍。在日常運行過程中，還要做好接線端子的維護與保養，定期檢查與維修，確保接線端子可靠、牢固，不影響使用效果。

2.3 引線管理

安全儀表系統的引線包括：電纜管線、氣源管線和導壓管線等。安全儀表系統的引線管理主要是指：第一，要從源頭把關質量，即對于引線的質量要做好驗收與把關，不合格的不允許使用，防止由于引線質量問題導致的安全事故；第二，要做好日常巡檢與維護保養，技術人員要制定檢查計劃，按計劃引線實施預防性檢查與維護，確保引線完好，預防由于引線破損導致的安全事故；第三，要做好引線的固定工作，確保引線牢固，這樣對于提高安全性也有重要作用；第四，要注意電纜管線的連接管理，要注意連線要連續，不間斷，而且要保證連線的鋪設要避開工藝管道的正上方或正下方位置，不要與工藝管道平行鋪設，注意電纜管線與現場儀表間連接要使用防爆金屬軟管，以提高安全性；第五，清理，就是所有的電線、電源連接完成后，要進行吹掃、清潔操作，清潔過程要注意斷電防護，防止發生觸電事故；第六，導壓線的安裝質量直接影響著整個安全儀表系統的安全性，注意導壓線的外徑尺寸和壁厚要符合設計要求，以保證其承壓能力，并在安裝完成后，進行試壓、試驗操作，壓力試驗合格，并做好試驗記錄和安裝記錄，以備后續出現問題進行追溯與查找原因。為經驗積累與數據統計提供支持。

3 安全儀表系統的規格化管理

安全儀表系統的規格化管理是指防止極端惡劣的環境對安全儀表系統的穩定運行造成影響，主要包括：防止儀表安裝的環境溫度影響，防止儀表安裝的臺風暴雨影響，防止儀表安裝的極凍冰雪天氣影響。

3.1 防止儀表安裝的環境溫度影響

每一塊儀表都有一個使用的適宜溫度范圍，如果溫度過高，超出了設備所能承受的正常溫度范圍，則會影響儀表系統計數的穩定性和準確性，嚴重時還會導致儀表故障，從而影響安全儀表系統的正常運行。因此，在安裝儀表系統前，要認真閱讀儀器的使用說明書，在說明書規定的環境溫度要求范圍內使用，這就要提前選擇合適的位置安裝，確保環境溫度滿足要求。對于外界氣溫較高的地區，最好安裝在室內，且室內要加裝空調系統，對于外界氣溫不是很高，一般不超過40℃的地區，可以安裝在室外，但是也要考慮陽光直射的影響，因此，要給儀表安裝保護罩，用來遮擋陽光，降低儀表被曝曬導致溫度升高的情況發生，從而降低儀表系統故障的頻率。

3.2 防止儀表安裝的臺風暴雨影響

對于室外安裝的儀表，要注意對臺風暴雨天氣的防護，因為在這樣惡劣的天氣下，臺風過大，可能導致設備被吹壞，防護不好，暴雨過急，會滲入防護罩中，導致儀表設備進水，引起儀表故障。因此，室外儀表安裝時，一定要同時安裝防雨罩，要注意防雨罩的密閉性，一定要保證儀表不暴露在暴雨中。對于儀表的防雨罩和防曬罩，可以綜合考慮使用一種保護罩防護，起到雙重效果，將事半功倍。除了安裝防護罩來維護，還要做好管理控制，定期由專人巡檢、維護與維修，一旦發現儀器進水要及時處理，從而確保安全儀表系統的可靠運行，以保證生產安全。

3.3 防止儀表安裝的極凍冰雪天氣影響

對于有極凍冰雪天氣處安裝的儀表，比如黑龍江地區，由于受外界氣溫影響，冷凍對于儀表傷害極大，常常會造成系統起動困難、管線凍裂和儀表失靈等故障。這種環境下安裝的儀表，在安裝時，一定要設計安裝給儀表保溫、加溫的設施。此外，也要做好儀表的巡檢、維護與維修，這是儀表管理重要的工作。技術人員每天檢查儀表運行狀態，發現環境溫度過低，要及時采取措施以提高保溫效果，確保儀表的正常、安全運行。

4 結束語

綜上所述，對于安全儀表系統的全生命周期管理工作，直接影響著整個工藝過程的安全運行，對于提高生產安全有著重要意義，因此自動化安全儀表系統的全生命周期管理越來越受到重視，作為自動化儀表控制技術人員，也需要在這方面持續的關注與學習，并總結經驗，以促進技術的改進與提升。作者就自己的工作經驗，從三方面重點進行討論，闡述了安全儀表系統全生命周期管理的關注點，為安全儀表系統的正常、穩定、安全運行提供一些理論與操作建議，也為同行業的技術人員提供一些數據參考，希望能給予廣大技術工作者一定的幫助。