安全儀表系統在成品油罐區安全管理中的應用研究

［摘 要］安全儀表系統作為現代工業安全領域的重要組成部分，其在成品油罐區安全管理中發揮著至關重要的作用。文章對成品油罐區安全儀表系統進行了分析，探討了安全儀表系統在成品油罐區的應用，旨在提升成品油罐區的安全性，為成品油罐區的安全管理提供強有力的技術支持，確保企業的穩健發展。

［關鍵詞］安全儀表系統；成品油罐區；安全管理

［中圖分類號］TH712 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）07–0191–03

成品油罐區作為石油化工行業的重要組成部分，其安全運營不僅關系到企業的經濟利益，更直接影響著周邊環境和居民的安全。安全儀表系統（SafetyInstrumented System，以下簡稱“SIS”）作為一種主動的安全保護措施，在現代工業安全領域扮演著至關重要的角色。在成品油罐區中引入SIS，不僅可提高安全管理的效率和準確性，還能顯著降低潛在的安全風險。

1 安全儀表系統概述

SIS 又稱安全聯鎖系統，是工廠企業自動控制中的重要組成部分，主要為工廠控制系統中的報警和聯鎖部分提供支撐，對控制系統中檢測的結果實施報警動作或調節、停機控制，安全儀表系統如圖1 所示。SIS 是一種能夠自動執行安全聯鎖動作的系統，可監測生產過程中的關鍵參數，如溫度、壓力、流量等，一旦這些參數超出安全范圍，系統會觸發相應的安全聯鎖動作。

SIS 以IEC 61508 作為基礎標準，符合國際安全協會規定的儀表安全標準。系統能夠檢測并預防潛在的危險，具有覆蓋面廣、安全性高的特點。為了提高系統的硬件故障裕度，SIS 一般采用多重冗余結構，確保單一故障不會導致SIS 安全功能喪失。系統的響應時間一般在10～50 ms，確保在異常情況發生時能夠迅速作出反應。安全儀表系統包括傳感器、邏輯運算器和最終執行元件，即檢測單元、控制單元和執行單元。這些組件共同協作，確保生產過程的穩定性和安全性。

2 成品油罐區安全儀表系統的設計

2.1 設計原則和要求

安全性原則：設計應確保儀表系統能夠在潛在的危險情況下及時、準確地觸發安全動作，以防止事故發生或減輕事故后果。符合相關的國際和國內安全標準，如IEC 61508《電氣/ 電子/ 可編程電子安全系統的功能安全》、IEC 61511《功能安全—過程工業安全聯鎖系統》及GB/T 50770—2013《石油化工安全儀表系統設計規范》等，確保系統的安全性能達標。

可靠性原則：系統應具有高可靠性，能夠在各種環境條件下長時間穩定運行而不出現故障。應通過冗余設計、選用高質量元器件和嚴格的制造工藝來保障系統的可靠性。

可用性原則：系統設計應考慮易用性和可維護性，確保操作簡便，降低人為操作失誤的風險。應提供清晰的用戶界面和必要的操作指導，以便工作人員能夠迅速熟悉并掌握系統的使用方法。

2.2 關鍵參數的選擇與設定

2.2.1 測量參數

液位測量：選用高精度的液位計進行連續測量，使用雷達液位計確保準確監測儲罐內的油品量，并預防溢油事故的發生。

溫度測量：選擇精確的溫度傳感器，實時監測儲罐內的油溫，并預防因溫度過高而引發的風險。

壓力測量：選用可靠的壓力傳感器，以監測儲罐內部的壓力變化，并及時發現潛在的泄漏或超壓情況。

2.2.2 報警與聯鎖參數

高液位報警與聯鎖：當液位達到儲罐安全容量的上限時，應觸發高液位報警，并與進料閥門進行聯鎖，自動關閉進料閥門以防止溢油。

低液位報警：為確保泵的正常運行并防止抽空，應設定低液位報警值，當液位低于此值時觸發報警。

溫度與壓力報警：當溫度或壓力超過安全范圍時，應觸發相應的報警，以便操作人員及時采取措施。

2.3 儀表的選型與配置

2.3.1 傳感器選型

液位儀表配置：每個儲罐都應配置至少1 個高精度的磁致伸縮液位計（圖2），確保準確監測液位變化。磁致伸縮液位計配備罐旁指示儀，并在控制系統中設置高、低液位報警。對于大型儲罐，可能需要配置兩個或更多的液位測量儀表，以提高測量的可靠性和準確性。

溫度儀表配置：成品油罐區應配置溫度傳感器（圖3），用于實時監測罐內油溫。傳感器應均勻分布在儲罐的不同位置，以獲取準確的平均溫度讀數。溫度傳感器應與控制系統連接，當溫度超過預設的安全閾值時，系統應能自動觸發報警和相應的安全措施。

壓力儀表配置：為了監測儲罐內部的壓力變化，成品油罐區配置壓力傳感器（圖4）。傳感器安裝在儲罐的頂部和底部，以檢測可能的壓力異常。壓力傳感器與控制系統相連，當檢測到異常壓力時，系統應能迅速響應并采取措施，防止事故發生。

2.3.2 儀表配置

（1）邏輯控制器。選擇Siemens 的S7 系列高性能PLC，確?？刂破骶哂凶銐虻妮斎? 輸出點數和內存容量，以滿足罐區監控需求。掃描周期應小于10 ms，確?？焖夙憫＿x擇滿足SIL 3 等級的邏輯控制器。采用三模冗余配置，確保系統的高可用性。

（2）執行器。選用符合API、ANSI 標準的緊急切斷閥和放空閥，執行器的動作時間小于3 s，以確保在緊急情況下能夠迅速響應。在成品油罐區等易燃易爆環境中，執行器的防爆等級為ExdIICT6。支持標準的控制接口和信號，確保與控制系統的兼容性良好，以實現準確的控制功能。

3 安全儀表系統在成品油罐區的應用

3.1 實時監測與預警

安全儀表系統通過高精度傳感器對成品油罐區進行實時監測，檢測液位、溫度、壓力等關鍵參數，并將數據實時傳輸到中央控制系統，對這些數據進行分析，一旦發現異常，如液位過高、溫度過高或壓力異常等，立即觸發預警系統。預警系統通過聲光報警、短信通知或郵件提醒等方式，及時告知操作人員或管理者潛在的安全風險，使得他們可迅速采取措施，防止事故發生。

3.2 自動控制與調節

安全儀表系統還能根據監測到的數據進行自動控制與調節。系統內置的智能算法會根據當前的環境參數和設備狀態，自動調整相關設備的運行，以確保罐區處于最佳和安全的工作狀態。當系統檢測到某個儲罐的液位過高時，可以自動控制閥門，減少液體的輸入，防止溢出。同樣，當溫度過高時，系統可以自動啟動冷卻裝置，將溫度控制在安全范圍內。

3.3 緊急切斷與隔離

在緊急情況下，如發生泄漏、火災或爆炸等事故時，安全儀表系統能夠迅速切斷與危險源相關的設備，并進行隔離。系統通過緊急切斷閥等執行器，在數秒內關閉相關的管道和閥門，防止事故擴大。同時，系統還可以自動啟動應急程序，如開啟消防系統、啟動應急照明和通風設備等，以確保人員和設備的安全撤離和事故處置。

3.4 數據記錄與分析

安全儀表系統還具備強大的數據記錄與分析功能，能夠實時記錄罐區的各項運行數據，包括液位、溫度、壓力等關鍵參數的實時變化。通過數據分析，管理人員可了解罐區的運行狀況，發現異常模式，并及時采取措施進行改進。

4 結束語

安全儀表系統的引入對于提升成品油罐區的安全管理水平和降低潛在風險具有重要意義。系統通過實時監測與控制關鍵工藝參數，如液位、溫度和壓力等，能夠及時預警和采取應急措施，有效防止事故的發生或減輕事故后果。安全儀表系統的設計遵循了安全性、可靠性和可用性原則，確保了系統在各種環境下的穩定運行。同時，系統還具備數據記錄與分析功能，為管理者提供了全面的運行數據，有助于進一步優化安全管理策略。未來，隨著技術的進步，安全儀表系統將在成品油罐區安全管理中發揮更大作用。

參考文獻

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