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安全仪表系统在化工生产中的应用

本文摘要:章节 化工生产一般来说具备典型的易燃、易爆、剧毒及高温高压的生产特征,归属于高危行业。随着化工设备装置及生产能力的大型化,由事故造成的危害对社会诸多方面导致的严重后果日益引发人们的注目。尽管我们可以通过继续执行严苛的规章制度、准确的操作方法、恢复性的年度检修和日常确保等方式来增加或防止事故和灾害的再次发生,但没意味著安全性的化工生产。 因此,在化工生产装置中总是另设各种有所不同类型的安全设备及措施,以尽量地减少事故或灾害对人身安全、设备安全性和环境保护导致的影响。

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章节 化工生产一般来说具备典型的易燃、易爆、剧毒及高温高压的生产特征,归属于高危行业。随着化工设备装置及生产能力的大型化,由事故造成的危害对社会诸多方面导致的严重后果日益引发人们的注目。尽管我们可以通过继续执行严苛的规章制度、准确的操作方法、恢复性的年度检修和日常确保等方式来增加或防止事故和灾害的再次发生,但没意味著安全性的化工生产。

因此,在化工生产装置中总是另设各种有所不同类型的安全设备及措施,以尽量地减少事故或灾害对人身安全、设备安全性和环境保护导致的影响。化工生产中的安全性维护系统按专业主要分成机械、电气和仪表三类,而近几年安全性仪表系统SIS(safetyinstrUmentsystem)发展较慢并获得广泛应用。由于大型化工生产装置中对生产安全性有较高拒绝,新项目一般来说独立国家配备安全性仪表系统,已完成过去由继电器、PLC或DCS已完成的逻辑掌控功能。

为进一步提高装置仪表的安全性防水等级,保证仪表故障或事故状态下人身设备和环境的安全性,超过并符合国家及安监部门的拒绝,需对现有系统展开改建改建的目标是构建逻辑掌控与倒数掌控功能的独立国家最大限度地防止过去同一系统下掌控功能同时过热带给的风险,构建合成氨装置维护系统的高安全性。一、安全性仪表系统的选型 安全性仪表系统的自由选择应该合乎国际电工委员会(IEC)2000年公布的IEC61508《电气/电子/可编程电子安全性涉及系统的功能安全性》标准,报请TUV证书。作为取决于电气/电子/可编程电子设备(E/E/PE)功能安全性的标尺,IEC61508标准的公布,为危险性工业、安全性仪表系统用户、系统集成商和设备供应商获取了一个统一的、为各方所拒绝接受的标准规范。

自由选择经过TUV证书且合乎IEC61508标准的系统,用户将不必须依赖长年的实际经验或展开测试就能取得所选系统在安全性可靠性、有效性、可确保和管理性上的严苛确保。 1.1SIS与DCS的主要差异 按照IEC61508和IEC61511标准,安全性仪表系统和DCS系统是两种有所不同类别的系统,但两者互为补充和联系,主要差异如下。 ①设计标准规范有所不同 安全性仪表系统产品是按照IEC61508标准设计、生产生产的,产品应用于也要遵循IEC61511明确提出的拒绝,具有统一的国际(国内)标准规范,并为制造商、用户各方所拒绝接受。DCS系统只必须超过用于国家及地区的标准规范拒绝、满足用户明确提出的拒绝才可。

用户在自由选择和综合评估有所不同制造商的DCS系统时,更加多考虑到的是根据市场调查获得的其他用户的用于经验和供应商获取的资料数据。 ②产品定位有所不同 安全性仪表系统用作生产过程中的安全性防水,功能安全性是其核心定位,拒绝具备较高的可靠性和可用性。DCS系统则是用作生产中的过程控制,掌控功能是其核心定位,拒绝符合和构建生产过程中必须的各种掌控功能,并通过各项生产指标的优化掌控,构建生产装置的节能降耗和增效。

 ③工作特性有所不同 DCS系统是一个动态的过程控制系统,它动态收集现场大量的各种工艺数据,根据预计的控制策略展开运算(一般来说更为简单耗时)处置后掌控现场继续执行元件(调节阀)的动作。这个过程常常常有操作者人员的人工干预,号召处理速度一般在几百毫秒到一秒之间。安全性仪表系统可以看做是一个静态的系统,长时间工况下,它是惯性的,会收到掌控输入指令,一旦超过或多达临界点,则较慢号召展开逻辑运算(一般较为简单)处置后掌控继续执行元件(电磁阀、两位式慢动阀等)的动作,使装置正处于所需的安全性状态。这个过程一般没人工操作者介入,号召处理速度一般在几十到几百毫秒,高于DCS系统。

 ④产品认证有所不同 安全性仪表系统(或该系统中的子系统及部件)必须经过独立国家普遍认为的第三方权威安全性机构的严苛证书,如在世界范围内被接纳的德国TUV证书。DCS系统则可以不必须通过这种证书,只需获得标准化的证书才可,如UL、CE等。

因此,在SIS选型时,要特别注意SIS与DCS的差异,无法按DCS的选型思路来自由选择安全性仪表系统,且必须重点注目SIS全系统的安全性、可用性与可靠性。 1.2安全性完整性等级的确认 安全性完整性等级SIL(safetyintegritylevel)是所指在一定时间、一定条件下,安全性涉及系统继续执行其所规定的安全性功能的可能性。自由选择安全性仪表系统时,必须确认安全性仪表系统的安全性完整性等级。

安全性完整性等级是对安全性仪表系统安全性能的拒绝级别,一个装置的危险性越高,对安全性仪表系统拒绝的安全等级就越高,取得对应级别安全性性能所代价的安全性成本也越高。生产装置的危险性由下式要求: Risk=Probability*Consequences式中:Risk回应装置有可能的危险性;Probability为危险性再次发生的概率;Consequences回应危险性的后果 危险性再次发生的概率为危险性事件再次发生概率与安全性仪表系统的过热概率的乘积,而SIL与过热概率具有对应关系。

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因此,SIL体现了安全性功能对整体风险水平减少的起到程度。在评估和确认安全性完整性等级时,根据生产装置的特点、工艺的危险性、国家和企业涉及法规所拒绝超过的安全等级,由具备资质的专门机构展开,也可由企业根据自己实践经验分析确认,一般来说大型化工、石化和电力行业所需的安全等级为SIL3级。合成氨装置作为我公司在当地的根本性危险源之一,对企业和周边地区人身、设备和环保有根本性的影响。

按照一般来说大型化工装置的安全等级防水拒绝,确认合成氨装置的安全性完整性等级为SIL3。必须特别强调的是,安全性完整性等级是对整个系统而言,还包括输入输出环节上的所有串联设备(部件)都应当划入考虑到的范畴。

然而,现阶段输入输出设备需要超过SIL3并经过TUV证书的并不多,输入输出设备中的变送器(传感器)、安全栅、继电器、电磁阀和阀门等多为SILI或Sl砚。用户可以根据明确用于情况和安全性拒绝展开评估后自由选择,尽量搭配相似所拒绝安全性完整性的产品,或在关键电路中尽可能搭配SIL低的产品,或通过其他方法来提升SIL等级,如在安全性仪表系统中用于的变送器,单台用于的情况下,SIL有可能不能超过SILI或SlU,如果必须超过SIL3,就必须用于多台变送器,通过投票表决给定(三中选二、变化率自由选择或其他方式)来构建。改建过程中,我们对最重要关键电路(如压缩机润滑油力等)保有了过去三中选二的配备和处置。 1.3SIS产品本身安全性的辨识 行驶联锁拒动与误动是系统运营中不存在的关键问题。

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误动带给的风险是企业短时局部经济效益的损失,拒动带给的风险则有可能造成企业人身、设备和环境的极大灾难,后果影响是长年根本性的。化工安全性仪表系统的功能是安全性防水,其主要用途之一是化工生产过程中的安全性防水,即行驶联锁掌控,此时,也将安全性仪表系统称作紧急停车系统ESD(emergencyShutdown)。

功能安全性是安全性仪表系统的核心特征,设计理念与应用于需遵循IEC61508/61511标准,且必需是故障安全型的控制系统。 安全性仪表系统本身必需具备很高的安全性。

当系统检测到装置工艺变量超过或多达临界值时,必需已完成安全性维护动作,防止事故或危险性不断扩大,这是它的长时间功能。另一方面,安全性仪表系统必需有很强的临床功能,系统中局部故障或过热产生单点故障时,故障会不断扩大并可切除或隔绝;当系统中的故障充足相当严重(非工艺参数变量引发),如系统无法长时间工作,或者因为系统中的故障造成安全性仪表系统的安全性完整性等级下降时,安全性仪表系统将宕机,系统中独立国家的临床模块(看门狗)将启动时故障安全维护动作,保证系统会因为根本性仪表系统故障产生拒动的风险而丧失安全性,从而确保了工艺装置的安全性。

如本次改建使用霍尼韦尔SM系统集中于已完成全部输出逻辑处置运算和输出设备的掌控,集中度低、风险低,对SIL的等级不应低于输入输出。这种SIL级别的拒绝还包括系统内部逻辑处理器的输入输出模块、处理器(CPU)、电源、总线、通信接口和软件系统,且必需是通过TUV证书的。FSC2OO4D系统结构如图1右图。

掌控处理器由校验的两块CPU卡包含,每个CPU卡有两个微处理器,安全性降级模式为4-2-0,长时间工作时为SIL3;当一个CPU卡经常出现故障时,仍为SIL3;当两块都怕时,系统将宕机,故障安全维护将动作图。二、SIS在化工装置中的应用于 在本次改建中,将关键电路的逻辑掌控与ESD系统从TPS中独立国家出来,从而提高逻辑掌控与主要化工设备与装置的安全性。由于搭配的SM系统本身是SIL3系统,因此,改建的关键在于输入输出环节的可用性与可靠性的处置。

 2.1强化SIS的可用性 应用于在安全性仪表系统中,可用性也是系统的一项最重要指标和性能。非常简单地说道,可用性是指系统不因单点故障的产生而失去系统功能(或用于)的性能。

在DCS系统中,一般来说使用冗余技术来取得系统的可用性,安全性仪表系统也不值得注意。对于我公司大型倒数生产的化工生产装置―合成氨装置,无法因为系统单点的故障影响到系统的可用性,高可用性是必需的。为了取得高可用性,在合成气压缩机掌控中依然按全校验展开配备,还包括电源等硬件。


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