石油化工裝置安全儀表系統的設計之我見

李玉德，劉寶峰(中國石油天然氣第七建設有限公司，山東 青島 266061)

1 關于安全儀表相關內容的介紹

分別從關于安全儀表系統概念，安全度，等級劃分，安全儀表系統的發展過程，這幾個角度對安全儀表的相關內容進行簡單介紹。安全儀表系統概念是根據安全儀表系統設計和使用進行定義的產品，它涉及的內容較為復雜，整個系統的安全性可以分為4個不同的等級。安全級別的劃分則是在特定的安全系統下特定時間和特定條件成功執行其安全功能的概率，它可以對整個系統的可靠性進行有效的衡量。安全儀表系統的發展過程表現為歐美發達國家的系統技術發展一直處于領先的地位，最早的安全相關系統標準出現在德國，當時該標準的提出與鍋爐開關控制等內容相關[1]。我國對安全系統研究的內容是在改革開放之后主要應用于微電子技術和控制系統當中。

2 安全儀表系統的設計

安全儀表的安全度是整個儀表系統設計的關鍵因素。當然除此項指標之外，工作人員對安全儀表系統進行管理時，還對其運行模式當中的故障運行模式和故障的安全模式進行深入的研究，才可以保證安全儀表系統設計的科學性及合理性。工作人員在進行安全儀表系統設計工作時，必須保證系統的可靠性，可用性，邏輯設計合理性。在保證以上性能的同時，還需重視傳感元件，設計邏輯運算器設計，以及聯動保護設計的相關功能，只有在重視以上性能的前提下，才可以保證整個安全儀表系統得以穩定運行。

3 安全儀表系統設計遵循的原則

3.1 可靠準確性

石油化工裝置的安全儀表可發揮的作用具有一定的獨特性，要想保證石油生產過程的安全性及有效性，在對安全儀表系統的相關內容進行設計時，就必須要保證儀表系統自身運行的狀態，能夠長時間保持安全運行的模式。所以相關設計人員就需要根據石油生產過程的相關內容，以及系統設計各類元件的選擇等多個數據，為安全儀表系統設計的內容進行綜合考量，保證儀表系統的安全性及可靠性。如果儀表能夠在正常的情況下長期處于安全平穩的運行狀態當中，那么工作人員因其他因素而出現操作失誤的情況或因為固定故障的問題，使得其系統受到其他因素的影響，那么系統也可以保證安全運行狀態。

3.2 功能健全穩定

安全儀表裝置的價值要想得到完整的體現，在進行安全儀表系統設計工作時，工作人員就需要針對石油化工產業的儀表監測數據信息等多項內容進行深入的了解，通過分析相應的要求，盡可能在安全儀表系統的設計上滿足石油化工產品生產期間的各個安全預警，以及人們對安全預警等各個層面的需求。為了保證化工裝置安全儀表性能的穩定性，使得各個系統在做工時始終處于穩定的狀態當中，設計人員應該對系統進行深入的分析，并開展基礎工作操作，在必要的情況下還需要深入到生產的現場進行生產現場的勘察工作，保證石油化工裝置，安全儀表，在使用時可以對信息數據進行準確的分析，也可以整體提高儀表的適應程度。

3.3 安全故障性原則

石油化工企業安裝的裝置，安全儀表應該是安全故障型的裝置，如果安全儀表的系統無法正常運行，那么現場工作人員就需要進行非歷史停車設計操作。簡單地說就是高品質的SIS的可用性可以達到100%的數值標準，但是受到多種因素的影響會使得它的故障發生問題難以避免，因為系統內部故障發生問題的概率根本無法和零相同。從該角度分析它的可用性不可能達到100%這一數值。一旦SIS出現故障問題之后，它的系統可以自行進入到安全的狀態當中去，也就是故障安全系統當中，這樣可以保證 SIS的故障問題得以保障，避免因為停電等事故，使得生產裝置出現進入危險境地。

3.4 維護以及擴展

石油化工產品在生產的過程當中，各個指標的參數必須要控制在一定的范圍之內，也就是說人們對石油產品生產的安全性具有較高的要求，所以安全儀表系統的設計工作也需要以安全性要求作為基礎，保證安全儀表使用的正常效果。在安全儀表系統日常使用期間，相關工作人員應該重視儀表的維護和保養工作，保證儀表的安裝工序盡可能簡單保證它使用過程的便捷性，安全性和運營時間的長度，這樣才可以使得它的維護過程比較方便簡單。所有的安全儀表系統都需要以儀表監測和預警要求作為基礎，所以工作人員需要在最大限度上將整個系統儀表的安全數量進行嚴格的控制，減少系統安裝的成本費用，從而達到提高系統經濟收益的目的[2]。

4 石油化工裝置安全儀表系統的設計策略

4.1 檢查傳感元件設計安全

安全等級越高的安全儀表系統，它在實際運營的過程當中就可以實現更多的安全功能，而且安全功能失敗的可能性也越低。在石油化工裝置的安全儀表系統當中，儀表系統檢測和傳感元件都是非常重要的組成部分，這兩個組成零件的性能直接決定了整個系統的安全性能以及檢驗的準確性能。所以設計人員在針對傳感元件進行檢測和設計操作時，必須要始終遵循獨立設置的原則。這一原則就是將一級SIS的傳感器與DCS共用，將二級SIS的傳感器盡量與DCS分開使用，三級的SIS傳感器必須與DCS分開使用。除此之外，還需要遵循冗余設置原則，此原則可以更好地保證系統的安全性以及可用性。

4.2 系統的邏輯運算器設計與選用

繼電器系統，可編程序電子系統以及混合系統是SIS邏輯運算器的主要三種類型，這三種不同的系統需要承擔的作用，以及它的設置原則具有較大的差距。首先，繼電器一般使用于邏輯功能較為簡單的場合，可編程序電子系統，則是用于邏輯功能比較復雜的場合。一般情況下在DCS以及MIS的通信場合當中，均會選擇可編程序電子系統，它需要經過TUV認證的PLC系統作為基礎，除此之外它也可以用于其他的專用系統[3]。在對這些系統進行設計以及選用時，工作人員必須要始終遵循獨立設置原則。除此之外，在對安全儀表設計系統的相關內容進行研究時，設計人員也需要先對邏輯進行優化，確保邏輯設計的優化與最初安全儀表設計系統的目的性以及可用性保持一致性的原則。只有在保證可用性和目的性一致的前提下，才可以使得安全儀表設計系統經過邏輯設計優化工作之后可以繼續使用。

4.3 執行元件的聯鎖保護設計

整個系統的安全性能對于石油化工裝置安全儀表系統來說是非常重要的，其中保護系統就是它的系統安全性保護傘，它可以在出現相關的危險因素時及時地做出保護反應，避免外界因素對系統產生的消極影響，并且在獲取相關的危險數據之后，可以及時地采取應對措施，控制事故的發生概率。系統在日常運行的過程當中，保護系統會對運行時的各個參數變化情況進行監測和控制，一旦外部條件或過程的相應參數不在安全控制的范圍之內，那么執行元件聯鎖的保護裝置就會開展相應的動作，將相關的機構進行自動調整，使得相應的參數馬上回歸安全狀態。

4.4 SIS的系統評價

為了保證生產過程的安全性，設置SIS是非常必要的，它可以保證產品在生產的過程當中相關的工藝參數在偏離允許的范圍之后，仍然能夠正確無誤地進行安全系統的執行。 SIS系統的評價指標主要有可靠性和安全性，也就是系統使用的可用度和故障安全。但是可用度的相關指標并不能真正代表系統故障的安全性，它們的區別在于可用度是以系統停車故障的相關數據作為基礎進行計算的。它不能對引起系統進入安全狀態的故障和引起系統進入危險狀態的故障進行有效的區分。所以從某一個角度來說，它是系統故障頻度的量度。而故障的安全則是指系統在發生故障時故障已經按照預知的方式進入安全的狀態[4]。如果說SIS系統的高可用度指標比較高，那么就可以說明系統很少進入安全狀態或危險狀態的故障。

5 安全儀表系統的未來發展趨勢

5.1 與BPCS的集成

石油化工安全儀表系統與BPCS的集成是計算機與網絡時代快速發展的背景之下，各種工藝技術的出現而帶動的趨勢。在確保安全生產的基礎之上，對石油化工生產的過程進行全自動化控制操作，將各個生產環節引入到安全生產的模塊當中，是安全儀表系統與BPCS集成的主要目標。它可以使得各個產品在生產時及時地對生產期間產生的各種數據進行監控分析以及預警，在發現數據方面的問題之后及時處理問題。但是集成SIS和集成BPCS系統時，工作人員應該將安全區域與非安全區域進行嚴格的劃分，保證網絡安全需求。

5.2 與數據信息的集成

數據信息技術最近這幾年發展速度非?？?，在進行石油化工產品生產的過程當中，信息的管理是非常重要的一個組成部分，它對數據的分類以及集成比較關注。在進行產品生產期間，生產控制信息和管理信息的有效整合完成一體化構架，可以更好地改善石油化工企業的信息孤島現象，同時還可以將企業內部的專項安全網絡數據庫進行完善。利用網絡平臺，石油化工企業可以按照實際需求安裝攝像頭，對攝像畫面進行智能化處理，從而避免安全隱患的出現。

6 結語

文章針對安全儀表的相關內容進行了簡單的介紹，并且得出石油化工安全裝置儀表系統在設計時必須要有一套自己的基本原則，通過收集化工企業內部生產的相關數據之后保證安全裝置儀表系統的穩定性和可靠性。此外我們還針對安全儀表系統設計的相關知識進行了簡單分析，通過安全等級劃分的方式，避免安全儀表設計的盲目性，以及避免了時間物質資金上的浪費問題，這對于石油化工企業而言，可以產生積極的作用，對經濟的推動也可以起到積極影響。