浅析化工装置中仪表联锁系统的应用

陈超 赵小春

摘 要：仪表联锁是现在化工生产中比较常用的一种控制措施，可以对控制系统中检测结果进行停机控制。化工装置中仪表联锁主要是通过安全仪表系统来实现控制功能，对化工生产过程中存在的异常情况进行监测，为避免发生安全事故，一旦出现生产故障则通过控制系统直接进行停机控制，保证了生产流程的规范性，有效控制事故影响范围，提高了化工生产安全性。文章分析了化工装置中仪表联锁系统应用现状，并针对存在的问题提出了相应的解决措施。

关键词：化工生产；仪表联锁；化工装置

中图分类号：TP214 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）03-0050-02

在化工行业生产技术与设备不断更新发展的背景下，自控管理技术在应用上更为广泛，基于化工生产危险性特征，对于化工装置的生产安全性要求也越来越高，仪表联锁系统在化工装置中的应用需要做更进一步的研究。对于化工装置中仪表联锁系统的应用，需要从工艺操作、生产要求以及装置开工等方面进行研究，完成对生产过程中各设备运行安全的监测与控制，减少事故的发生，并通过有效控制事故影响范围来提高生产效率。

1 化工生产中仪表联锁的应用分析

化工生产具有一定特殊性，对生产安全管理的要求更高，为保证化工装置运行安全，选择用仪表联锁的方式进行检测管理，可以及时发现运行中存在的故障，并采取措施进行处理，减少故障造成的影响。仪表联锁装置是通过机械、电气、电子、液压以及气动等组合方式，实现整个生产工艺机械部分操控的相互联锁，即利用操控机构完成机械装置电源以及阀门的控制，这样就可以在故障发生前对其进行制约管理，同时保证多个系统的运行安全性。通过仪表联锁的应用，可以接通两个以上相互干扰的系统运行模式，有效避免了化工装置在生产流程中出现的失误，保证上一个流程在完全完成的情况下才可以进入到下一个流程。实际上就是利用控制仪表来避免出现错误操作，并实现温度、工艺参数、电压以及流速等内容的安全联锁，可以及时安全停车，对提高石油化工工艺安全性具有重要意义。

2 仪表联锁运行原理分析

仪表联锁只有在化工装置运行到特定情况下才会触发保护动作，即设备危险部位停止运行时安全装置才会进行保护。对于部分生产规模比较小的化工企业，其生产工艺与化工装置运行存在的危险性比较小，选择应用普通的联锁机构既可以满足生产要求。而对于部分生产规模较大的化工装置，应设置独立的DCS装置，对运行装置进行安全联锁与紧急制动管理，通过系统管理更安全快速的在危险中停车。按照安全设计规范，在进行仪表联锁系统设计时，应将安全系统与过程控制系统区分开进行独立设计，随着各类新型技术与设备在化工生产中的应用，专用的制动与仪表安全系统已经可以实现DCS系统的独立性，在化工装置安全运行时，机械制动与安全仪表控制系统处于静态状态，并且不需要人为干预，成为脱离于DCS系统的独立安全保护系统。相对独立安全系统，即可以长期处于在线状态，一旦化工装置出现异常即可及时向控制系统发出保护信号，这样在系统控制范围内就可以采取相应的动作，保证装置在故障中停车。

3 化工装置仪表联锁设计措施

3.1 仪表选型与检测

在对化工装置仪表联锁进行设计时，需要针对实际生产条件，就联锁条件进行检测分析，并选择合适的仪表，是保证仪表联锁系统设计可靠性的重要条件。如果没有提前就化工装置运行状态进行检测，很有可能会导致装置在运行后因为微小的问题而发生安全事故。并且要结合不同化工装置特点，来合理确定仪表类型，避免选择不当，增加危险源。另外，对于联锁切断阀的选择还应做好对阀门泄漏量的研究管理，避免因为生产工艺造成的泄露而发生爆炸。例如，少量双氧水遇到部分介质会发生剧烈反应，在生产时必须要保证选择的阀门泄漏量满足规范要求，应选择用紧密级双偏心或者三偏心切断阀。

3.2 联锁仪表安装工艺

联锁仪表安装效果也在很大程度上影响了后期系统管理的安全性与有效性，例如，塔釜压力3取2高高联锁，在进行设计时必须要保证3个测量点压力值相似，同时又可以正常反应出整个塔釜的压力值，这样就对测量点的位置有着严格的要求，必须要处于相同水平线并且相对稳定的地方。同时还应做好导压管配管的控制，气相介质导压管由取压点垂直向上接变送器不可有液袋以及U型弯，避免存在静液柱差影响导压。在化工装置仪表联锁安装完成后，为了保证其及时性与有效性，必须要保证其安装监测参数最为灵敏以及能够直接反映该装置运行状态的区域。

3.3 执行元件可靠性

在对化工装置仪表联锁系统进行设计时，需要保证联锁仪表执行元件的可靠性，这样在进行系统设计时就可以选择用双电磁阀串联的方式，采用电磁阀串联控制切断阀的开关。选择此种设计方式，只有当两个电磁阀都失电的情况时，切断阀才会失气关闭，可以避免某一个电磁阀失效而引发联锁误动作。如图1所示，当其中一个电磁阀失电后，切断阀就可以失气关闭，避免因为电磁阀失效而导致联锁条件发生时不能对制定装置进行安全保护，提高了仪表联锁系统运行的安全性。

3.4 联锁安全性

正常工况现场电磁阀带电，联锁失电，被称为失电联锁，也被称为故障安全型。在实际情况中，联锁并非一定是失电联锁，也存在着电联锁的状况，具体的判断需要根据工艺状况来判定。其中如果要考虑工艺设备安全的要求，必须失电才能联锁，这样的联锁为非故障安全性，此时要综合考虑非故障安全型可能造成的后果是否比不满足工艺条件的严重。仪表联锁是为了工艺装置服务，首先要最大限度地满足工艺装置的安全，当然，如果不是为了满足工艺要求，就可以采用得电联锁。在实际具体的应用中，如某装置工艺要求切断阀正常处于关闭状态，联锁打开切断阀，仪表风故障时，切断阀必须处于全开位置才能保证设备的安全，在此联锁回路设计中必须满足故障安全性原则，满足工艺安全无干扰的运行。

3.5 分布式控制

DCS系统是利用工业计算机对系统进行全面控制，即为分散性控制系统。其是建立在网络技术与通信技术基础上的，针对分布于现场的各个控制点、采集点与控制点联系起来，并且把数据交由系统进行统一，一旦出现故障就会做出相应的处理动作，这类系统控制被称为分布式控制。另外，还可以选择用现场总线模式进行设计，即利用现场总线技术，建立完善开放型的自动化控制系统，对生产流程中各工控领域进行管理，是一种相对新型的管理模式。其中，安全型总线管理模式，应用到化工装置检测与控制中，可以更好的提高其运行安全性，减少系统故障的发生几率。

4 结 语

随着化工行业的快速发展，更多新型的技术与设备被应用到生产中，虽然生产效率得到了一定的提高，但是所面临的安全问题并没有得到完全的解决。仪表联锁是提高化工装置生产流程管理控制的重要措施之一，其设计效果如何，在很大程度上决定了化工装置故障发生后处理的及时性与影响效果。通过良好的设计，提高仪表联锁对整个生产流程中化工装置的管理，对降低安全事故带来的影响，提高生产效率具有重要意义。

参考文献：

[1] 蔡伟.仪表联锁在化工装置中的应用研究[J].黑龙江科学，2014，（5）.