浅谈设计安全仪表系统提升化工装置安全

刘刚

摘  要：近几年经济的发展促进了化工行业生产水平的提高，而且在实际生产的过程中，工作人员对安全的要求越来越高，所以安全仪表系统在化工生产中起到了重要的作用，为了提高生产的安全性，相关人员要加强对仪表系统的研究，致力于设计的合理性、科学性，保证仪表系统的安全性和可靠性，为化工企业的生产提供安全保障。本文主要就安全仪表系统的组成、设计进行分析探讨。

关键词：设计;安全仪表系统;化工装置

中图分类号：TQ056    文献标识码：A

1.安全仪表系统概述

安全仪表系统是专门用于保证安全的相关系统。安全仪表系统的作用是根据用于生产的机械装置或设备在生产过程中可能发生的危险进行及时的反映，使该装置或设备进入一个事先设置好的安全工况，从而将危险避免或者损失减小，来保证生产过程的安全。在工厂的实际生产中，会对安全管理划分不同的等级，划分等级的标准核心是工艺的生产过程或生产设备的问题，最开始要建立一个有针对性的控制系统，就像某些设备中涉及的分散控制系统。这个系统由传感器、逻辑运算单元和控制元件交互组成，当这个系统感受到周围生产环境有任何危险时，会及时反映迅速自动停止工作，使整个生产环境不受到破坏。生产条件环境会受到很多因素的影响，例如当前的设备工作压力、温度等。一旦安全仪表察觉到了工作状态出现危险的信号时，控制系统会通过可以控制的逻辑器来决定设备开关是否处于切断或导通的状态，从而达到保护设备和操作人员的目的。

2.安全仪表系统设计

2.1对传感器的冗余进行科学设计

就冗余配置而言，其在仪表系统中有着重要的地位，是系统设计中的主要内容[1]。将SIL作为传感器失效的主要概率要求，如果安全仪表系统中的传感器达到了此要求，就需要相关人员，对一体传感器进行选择，这样才能够使安全仪表系统满足设计的要求。当传感器满足不了SIL的要求，此时应该加强冗余传感器的使用。但是在进行冗余传感器的应用时，需要设计人员充分考虑系统的安全性问题，同时将联锁动作、次数的加强作为基础，进行逻辑结构的合理使用，既要对系统的适用性进行全面的考虑，还要保证仪表系统具有可靠的安全性，所以，在实际应该中，应该对逻辑结构中的三取二形式的结构适当使用。

2.2对安全仪表系统进行全面的性设计

SIL是仪表系统的功能的安全性和完整性的主要要求，然而安全仪表系统的功能并非一个设备决定的，而是由多个設备在运行的过程中一同决定的，这些设备主要包括：传感器、执行器和逻辑控制器。同时各个仪器之间有着相应的联系，三者之间的SIL与逻辑传感其的SIL有着重要的联系，此时相关工作人员要加强重视，尤其是相关仪器的失效率，该失效率与SIL的等级存在一定的对应关系。比如，对相关的逻辑控制进行分析，如果控制单元的SIL等级为3级，那么该控制器的实效率就会在0.1%以内，就传感器而言，当其SIL的级别为2级时，其失效率在1%以内。同时对相应的执行系统进行分析，此时该结构为1级SIL，执行结构的失效率就会在10%以内[2]。然而，在实际应用中，安全仪表系统运行的可靠性会受到逻辑控制器直接的影响。另外，根据化工企业的生产过程中的调查得知，许多工作人员对逻辑控制器的可靠性过于依赖，这也是实际生产过程中的主要问题，由于对其较为重视，忽视了对执行器的重视，如果不对执行器的失效率等级加强重视，就会导致整个安全仪表系统的功能出现问题，甚至会使仪表的安全性失去作用。所以，相关设计人员在进行安全仪表系统的设计中，需要从客观的角度进行分析，重视系统的全面性设计，保证在设计过程中各种仪器能够符合失效率等级的标准，为系统的安全性等级的提高提供保障，使其安全性能符合安全等级标准。

2.3做好融入配置

相关人员在进行系统设计的过程中，需要对各个仪器的失效率等级进行充分的研究，并通过并联关系对整体系统的失效率等级进行分析。例如，当逻辑控制器的失效率等级为3级，其符合系统的具体要求，在实际设计的过程中，设计人员将其实际失效率同样控制在3级，同时分别将传感器、执行器的失效率控制在2级，那么此时整体系统的失效率通过计算和分析同样为2级，这种情况下根据安全仪表系统的具体要求，如果整体系统的失效率等级为2级，无法使系统的标准得到满足。如果出现这种情况，相关设计人员应该采取相应的措施应对，通常情况下对选用冗余配置对传感器进行改善。比如，在冗余配置的应用时，根据传感器失效率的特点选用合适的方式进行配置，通过对上述内容分析，利用二取一冗的方法，能够使系统的安全等级得到有效的提升。由于仪表系统中不同的情况对于执行器的需求也不相同，同时执行器的种类、功能也存在一定的区别，所以在实际设计过程中，不同的执行器，冗余配置的方式、要求和标准都有所不同。

3.安全仪表系统的实施提升化工装置安全

3.1HAZOP分析在某些方面具有一些不确定性的因素

HAZOP分析的作用是用来分析温度的高低、流速的快慢和压力大小等相关的参数发生变化带来的影响，但是对于设备或管子的损坏、应力出现疲劳、人为因素等带来的坏处可能会无法完全分析或者分析得不彻底，因此这个分析不能分析出所有的安全风险类型。除此之外，不同的操作工人、工人们异常的经验和储备知识会导致HAZOP分析结果也有一定差别。

3.2SIS系统仅是提升化工安全的手段之一

LOPA的分析可以发现，工人们是可以采取不同的方法来维持化工设备的安全工作的。这些方法既有来自于技术知识层面的，还有包含管理层面的方法;既包括事发之前的，也包括发生过程中的以及事情发生以后的。通过安全仪表系统来提升系统的安全只是保证安全的众多方法之一。

3.3仪表的SIL定级的基础是规范使用

具备SIL等级证书的仪表装置要根据具体的技术要求来安装与调试，还要正确的使用和维护它，这样失效概率才能有效地发挥作用。如果失效概率不正常的话其产生的后果可能最终会影响SIF回路出现错误的反应。错误动作的发生会导致的装置临时停止动作或者重新启动过程，在重启与停止的过程中会产生安全风险，这要引起操作人员的注意和采取对付措施，才不会发生由于安全仪表系统的问题反而增加了风险[3]。

3.4规范的运行维护是SIS系统可靠运行的基础

SIS系统对于运行有严格的要求，要制定有效的管理与落实好相关规定，才可以保证SIS系统的可靠性能。第一，现场安装时，要确保仪表的正确安装、密封好、按时进行准确性检查，保证能够准确地进行输入。第二，安装逻辑单元的部分时要保证运行环境具备好的湿度与温度，要求接地，还要求各个单元的硬件部分、通讯功能、报警系统、自我诊断等功能要可以正常运行。

结束语

在经济快速发展的环境下，科学技术水平也得到了有效的提高，化工行业的生产方式已经由传统的生产方式，转变为自动化的生产，且在科技的支持下，自动化水平越来越完善，同时在生产的过程中安全管理工作就显得愈发重要，其要求也逐渐增加，保证生产过程中化工设备的安全运行是安全管理工作中的重要内容。因此，为了生产中的安全性，管理工作应该对安全仪表系统加强应用，而且还要对该系统进行深入的研究，致力于仪表系统质量及安全性能的提升，减少化工生产过程中问题的发生，为生产中的安全性和可靠性提供基础保障。

参考文献

[1]  孟芳园，董康.安全仪表系统在化工装置中的设计应用[J].天津化工，2019，33（01）：53-54.