天然气净化厂安全仪表系统设计

王云

摘要：我国对于天然气的需求量一直在增加，作为清洁能源，天然气成为人们日常生活不可缺少的一部分。而天然气净化厂使用的原料气都属于是有毒有害的，而生产出来的天然气本身也具有易燃性，基于这些问题，对于天然气净化厂安全仪表系统的设计就有了更高的要求。本文通过对安全仪表系统设计原则的介绍，对天然气净化厂安全仪表系统详细内容的了解，基于这几点，对安全仪表系统的设计进行讨论。

关键词：天然气净化厂；安全仪表系统；设计

引言

天然气本身具有易燃、易爆的特点，因此对于其处理装置的各方面设计提出了高要求。同时，天然气处理装置在工艺上极其复杂，并且在安全性上的要求也较高。为了避免处理装置而引发安全问题，对安全仪表系统的设计变得尤为重要。设计一套安全仪表系统，能保证天然气在生产过程中的稳定性。同时，对生产过程中的安全性也有保证。本文以安全系统的设计原则为出发点，对设计安全仪表系统的设计进行研究和讨论。

1. 安全仪表系统的介绍

安全仪表系统简单来说就是一个有逻辑运算器以及传感器等等

组成的为保护仪表运行安全的系统。而安全仪表系统在正常运行时会对仪表安全性的检测，并通过不同的等级对安全性进行表示。安全仪表系统一般以SIL1 至SIL4 作为系统的四个等级，等级越高表示安全程度也越高。同时，仪表运行过程中如果出现警报声，安全系统的保护程序便会自动执行，对装置以及正在生产的人员进行保护，避免危险的发生。

2. 设计原则

2.1 设计的可靠原则

设计一个安全的仪表系统，那么其系统就应该保证系统本身在运行上能够保持长时间且稳定的去运行，同时也需要具备能根据仪表运行的实际情况，拥有与之相符合的完整的安全等级。这两个方面是关于安全仪表系统可靠性的体现。

2.2 设计的可用原则

安全仪表系统在设计上，需要保证在系统自身出现错误的时候， 能够自行进行相关错误的修正。而在因为突发情况失去了供电的时候，也需要能确保系统能够继续运行并且自行学习。

2.3 故障安全原则

安全仪表系统的设计需要保障在安全仪表系统其中任一部分出现故障的情况下，在生产过程中的设备能保证其运行上的安全或者是处于相对安全的状态。安全仪表系统发生故障后的安全性，也是设计一个安全仪表系统重要的考量。

2.4 方便维护原则

安全仪表系统设计上要简单方便，并且保证系统的运行足够稳定。同时有效的对仪表的维护以及保养，以便于日常工艺生产过程运行的顺利。

3. 关于天然气净化厂安全仪表系统的设计

3.1 传感器

传感器的设计为了避免受到其他的元件影响，设计上采用独立和冗余的方式进行设计，能有效的保护好传感器的灵敏度。传感器的设计上分为三级：第一级的传感器采用与DCS共用的形式，并且是独立的。第二级则是冗余的，在DCS上要与其分开。第三级也是冗余的， 与DCS进行分开。

逻辑结构的选择：逻辑的结构一般有采用和结构。在当前的设置是安全性能的时候，选择采用和结构。在当前设置的是应用性能的时候，可在采用和结构上二选一即可。在安全性能和應用性能需要同时保证的情况下，选择上则需要采取三选二的格式。

3.2 紧急关断系统

紧急关断系统级别上分为ESD1、ESD2、ESD3 三个级别，这三个级别共同操纵着关断系统。在三个级别按钮的操作上，ESD3 级别只能控制此级别的关断，不能对ESD1、ESD2 这两个级别进行关断。ESD2 级别则能对ESD2、ESD3 两个级别进行关断，不能对ESD1 级别进行关断，ESD2 在操作上可以是操作人员使用操作盘手动启动，也可以是由工艺参数触发自动启动。ESD1 级别就能分别对ESD1、ESD2、ESD3 三个级别的关断进行控制，但在操作上需要注意，ESD1 级别只能由操作人员手动启动，不能自动启动。同时在关断按钮旁要设置上显眼的警示标志和为了防止操作错误而设置的操作保护装置。在操作台上需设置由指示灯、钥匙开关等组成的硬手操作盘，对基本的关断进行控制，同时针对指示灯，还需要设置能对所有指示灯进行测试的测试按钮。

3.3 火气监控系统

火气监控系统主要是通过在现场的火气检测设备，火气检测设备负责对现场发生火灾或者气体泄漏进行实时检测。火气检测设备主要有手动的报警站以及火焰和气体探测器等等。然后是安全监控系统。安全监控系统则是在火气检测设备检测到火灾或者气体泄漏情况时对其发出信号，安全监控系统负责接受其信号后，采用声音和光的形式进行报警，提醒现场的操作人员对现场的情况进行核实，启动天然气净化厂的消防系统和报警系统，完成关断。

3.4 逻辑运算器

逻辑运算器的类型比较多，常用的类型主要是以下三种。第一种是可编程的电子系统。使用可编程的电子系统时，此类型的逻辑运算器能和其他的通信系统进行匹配，能对设计上复杂的功能进行实现。第二种则是继电器系统。继电器系统相比较下系统在逻辑计算上比较简单。第三种是可编程电子系统和继电器系统两者结合的混合系统。该系统实际选用上一般是SIL3 三级的冗余或者是容错的可编程控制器。逻辑运算器具备容错性便于对故障进行识别和排除，保证系统的根据程序正常的去运行。

3.5 供电系统

安全仪表系统的供电系统设计。对于供电系统的设计上采用DCS 和PLC，DCS系统和PLC系统的组合形成双回路供电系统，回路系统的分散，对监控系统的正常运行提供保障。同时，关键位置的供电都采用单独的供电来源，保证关键位置供电的独立性，提高系统运行时的稳定性，防止一个位置发生故障另一个位置跟着发生故障不能工作的状况发生。

结束语

安全仪表系统能控制天然气净化厂在工艺生产过程中的风险，起到保护作用。该文就对安全仪表系统以及安全等级的介绍，遵循设计的可靠性、可用性、故障安全性、方便维护性等原则，对安全仪表系统的传感器、紧急关断系统、火气监控系统、逻辑运算器、供电系统进行了设计。同时，合适的安全仪表系统的选择，工程实际情况的结合，才能使安全仪表系统在运行过程中的稳定性有保障，并且控制相关装置的风险。

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