石油化工装置安全仪表系统的设计之我见

李玉德，刘宝峰(中国石油天然气第七建设有限公司，山东 青岛 266061)

1 关于安全仪表相关内容的介绍

分别从关于安全仪表系统概念，安全度，等级划分，安全仪表系统的发展过程，这几个角度对安全仪表的相关内容进行简单介绍。安全仪表系统概念是根据安全仪表系统设计和使用进行定义的产品，它涉及的内容较为复杂，整个系统的安全性可以分为4个不同的等级。安全级别的划分则是在特定的安全系统下特定时间和特定条件成功执行其安全功能的概率，它可以对整个系统的可靠性进行有效的衡量。安全仪表系统的发展过程表现为欧美发达国家的系统技术发展一直处于领先的地位，最早的安全相关系统标准出现在德国，当时该标准的提出与锅炉开关控制等内容相关[1]。我国对安全系统研究的内容是在改革开放之后主要应用于微电子技术和控制系统当中。

2 安全仪表系统的设计

安全仪表的安全度是整个仪表系统设计的关键因素。当然除此项指标之外，工作人员对安全仪表系统进行管理时，还对其运行模式当中的故障运行模式和故障的安全模式进行深入的研究，才可以保证安全仪表系统设计的科学性及合理性。工作人员在进行安全仪表系统设计工作时，必须保证系统的可靠性，可用性，逻辑设计合理性。在保证以上性能的同时，还需重视传感元件，设计逻辑运算器设计，以及联动保护设计的相关功能，只有在重视以上性能的前提下，才可以保证整个安全仪表系统得以稳定运行。

3 安全仪表系统设计遵循的原则

3.1 可靠准确性

石油化工装置的安全仪表可发挥的作用具有一定的独特性，要想保证石油生产过程的安全性及有效性，在对安全仪表系统的相关内容进行设计时，就必须要保证仪表系统自身运行的状态，能够长时间保持安全运行的模式。所以相关设计人员就需要根据石油生产过程的相关内容，以及系统设计各类元件的选择等多个数据，为安全仪表系统设计的内容进行综合考量，保证仪表系统的安全性及可靠性。如果仪表能够在正常的情况下长期处于安全平稳的运行状态当中，那么工作人员因其他因素而出现操作失误的情况或因为固定故障的问题，使得其系统受到其他因素的影响，那么系统也可以保证安全运行状态。

3.2 功能健全稳定

安全仪表装置的价值要想得到完整的体现，在进行安全仪表系统设计工作时，工作人员就需要针对石油化工产业的仪表监测数据信息等多项内容进行深入的了解，通过分析相应的要求，尽可能在安全仪表系统的设计上满足石油化工产品生产期间的各个安全预警，以及人们对安全预警等各个层面的需求。为了保证化工装置安全仪表性能的稳定性，使得各个系统在做工时始终处于稳定的状态当中，设计人员应该对系统进行深入的分析，并开展基础工作操作，在必要的情况下还需要深入到生产的现场进行生产现场的勘察工作，保证石油化工装置，安全仪表，在使用时可以对信息数据进行准确的分析，也可以整体提高仪表的适应程度。

3.3 安全故障性原则

石油化工企业安装的装置，安全仪表应该是安全故障型的装置，如果安全仪表的系统无法正常运行，那么现场工作人员就需要进行非历史停车设计操作。简单地说就是高品质的SIS的可用性可以达到100%的数值标准，但是受到多种因素的影响会使得它的故障发生问题难以避免，因为系统内部故障发生问题的概率根本无法和零相同。从该角度分析它的可用性不可能达到100%这一数值。一旦SIS出现故障问题之后，它的系统可以自行进入到安全的状态当中去，也就是故障安全系统当中，这样可以保证 SIS的故障问题得以保障，避免因为停电等事故，使得生产装置出现进入危险境地。

3.4 维护以及扩展

石油化工产品在生产的过程当中，各个指标的参数必须要控制在一定的范围之内，也就是说人们对石油产品生产的安全性具有较高的要求，所以安全仪表系统的设计工作也需要以安全性要求作为基础，保证安全仪表使用的正常效果。在安全仪表系统日常使用期间，相关工作人员应该重视仪表的维护和保养工作，保证仪表的安装工序尽可能简单保证它使用过程的便捷性，安全性和运营时间的长度，这样才可以使得它的维护过程比较方便简单。所有的安全仪表系统都需要以仪表监测和预警要求作为基础，所以工作人员需要在最大限度上将整个系统仪表的安全数量进行严格的控制，减少系统安装的成本费用，从而达到提高系统经济收益的目的[2]。

4 石油化工装置安全仪表系统的设计策略

4.1 检查传感元件设计安全

安全等级越高的安全仪表系统，它在实际运营的过程当中就可以实现更多的安全功能，而且安全功能失败的可能性也越低。在石油化工装置的安全仪表系统当中，仪表系统检测和传感元件都是非常重要的组成部分，这两个组成零件的性能直接决定了整个系统的安全性能以及检验的准确性能。所以设计人员在针对传感元件进行检测和设计操作时，必须要始终遵循独立设置的原则。这一原则就是将一级SIS的传感器与DCS共用，将二级SIS的传感器尽量与DCS分开使用，三级的SIS传感器必须与DCS分开使用。除此之外，还需要遵循冗余设置原则，此原则可以更好地保证系统的安全性以及可用性。

4.2 系统的逻辑运算器设计与选用

继电器系统，可编程序电子系统以及混合系统是SIS逻辑运算器的主要三种类型，这三种不同的系统需要承担的作用，以及它的设置原则具有较大的差距。首先，继电器一般使用于逻辑功能较为简单的场合，可编程序电子系统，则是用于逻辑功能比较复杂的场合。一般情况下在DCS以及MIS的通信场合当中，均会选择可编程序电子系统，它需要经过TUV认证的PLC系统作为基础，除此之外它也可以用于其他的专用系统[3]。在对这些系统进行设计以及选用时，工作人员必须要始终遵循独立设置原则。除此之外，在对安全仪表设计系统的相关内容进行研究时，设计人员也需要先对逻辑进行优化，确保逻辑设计的优化与最初安全仪表设计系统的目的性以及可用性保持一致性的原则。只有在保证可用性和目的性一致的前提下，才可以使得安全仪表设计系统经过逻辑设计优化工作之后可以继续使用。

4.3 执行元件的联锁保护设计

整个系统的安全性能对于石油化工装置安全仪表系统来说是非常重要的，其中保护系统就是它的系统安全性保护伞，它可以在出现相关的危险因素时及时地做出保护反应，避免外界因素对系统产生的消极影响，并且在获取相关的危险数据之后，可以及时地采取应对措施，控制事故的发生概率。系统在日常运行的过程当中，保护系统会对运行时的各个参数变化情况进行监测和控制，一旦外部条件或过程的相应参数不在安全控制的范围之内，那么执行元件联锁的保护装置就会开展相应的动作，将相关的机构进行自动调整，使得相应的参数马上回归安全状态。

4.4 SIS的系统评价

为了保证生产过程的安全性，设置SIS是非常必要的，它可以保证产品在生产的过程当中相关的工艺参数在偏离允许的范围之后，仍然能够正确无误地进行安全系统的执行。 SIS系统的评价指标主要有可靠性和安全性，也就是系统使用的可用度和故障安全。但是可用度的相关指标并不能真正代表系统故障的安全性，它们的区别在于可用度是以系统停车故障的相关数据作为基础进行计算的。它不能对引起系统进入安全状态的故障和引起系统进入危险状态的故障进行有效的区分。所以从某一个角度来说，它是系统故障频度的量度。而故障的安全则是指系统在发生故障时故障已经按照预知的方式进入安全的状态[4]。如果说SIS系统的高可用度指标比较高，那么就可以说明系统很少进入安全状态或危险状态的故障。

5 安全仪表系统的未来发展趋势

5.1 与BPCS的集成

石油化工安全仪表系统与BPCS的集成是计算机与网络时代快速发展的背景之下，各种工艺技术的出现而带动的趋势。在确保安全生产的基础之上，对石油化工生产的过程进行全自动化控制操作，将各个生产环节引入到安全生产的模块当中，是安全仪表系统与BPCS集成的主要目标。它可以使得各个产品在生产时及时地对生产期间产生的各种数据进行监控分析以及预警，在发现数据方面的问题之后及时处理问题。但是集成SIS和集成BPCS系统时，工作人员应该将安全区域与非安全区域进行严格的划分，保证网络安全需求。

5.2 与数据信息的集成

数据信息技术最近这几年发展速度非常快，在进行石油化工产品生产的过程当中，信息的管理是非常重要的一个组成部分，它对数据的分类以及集成比较关注。在进行产品生产期间，生产控制信息和管理信息的有效整合完成一体化构架，可以更好地改善石油化工企业的信息孤岛现象，同时还可以将企业内部的专项安全网络数据库进行完善。利用网络平台，石油化工企业可以按照实际需求安装摄像头，对摄像画面进行智能化处理，从而避免安全隐患的出现。

6 结语

文章针对安全仪表的相关内容进行了简单的介绍，并且得出石油化工安全装置仪表系统在设计时必须要有一套自己的基本原则，通过收集化工企业内部生产的相关数据之后保证安全装置仪表系统的稳定性和可靠性。此外我们还针对安全仪表系统设计的相关知识进行了简单分析，通过安全等级划分的方式，避免安全仪表设计的盲目性，以及避免了时间物质资金上的浪费问题，这对于石油化工企业而言，可以产生积极的作用，对经济的推动也可以起到积极影响。