化工企業(yè)安全儀表系統設計及應用論文

化工企業(yè)安全儀表系統設計及應用論文

　　摘要：在我國經(jīng)濟不斷發(fā)展的背景下，化工企業(yè)的規模也在不斷擴大，化工企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)以及生產(chǎn)設備也越來(lái)越先進(jìn)，生產(chǎn)更加智能化和一體化，在這一背景下，化工生產(chǎn)安全性引起了人們的高度重視，因此人們對安全儀表也提出了更高的重視。本文從安全儀表的功能安全入手，探討安全儀表的設計原則，旨在提高化工生產(chǎn)的安全性。

　　關(guān)鍵詞：安全儀表系統（SIS）；設計；SIL等級劃分；應用

　　隨著(zhù)我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，化工生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化水平越來(lái)越高，使化工生產(chǎn)更加高效便捷，但是同時(shí)對化工生產(chǎn)的安全性也提出了更高的要求，安全儀表系統是保證化工裝置生產(chǎn)安全的系統，在化工生產(chǎn)中得到了廣泛的運用。

　　1安全儀表系統SIL劃分

　　安全儀表系統的功能就是保證生產(chǎn)過(guò)程的安全性，一般采用安全完整性等級（SIL）來(lái)對安全儀表系統的安全性能進(jìn)行衡量。對安全儀表系統進(jìn)行安全完整性等級劃分，一般可以分為SIL1、SIL2、SIL3、SIL4，其中，安全完整性等級最高的為SIL4，因此安全完整性等級為SIL4的安全儀表系統的功能越強，也就是靈敏度最高，可以檢測和響應SIL1、SIL2、SIL3等級檢測響應不出來(lái)的危險狀況。通常情況下，化工企業(yè)的裝置安全完整性等級最高的情況下為SIL3級。

　　2安全儀表系統設計原則

　　2.1測量?jì)x表的設計原則

　　測量?jì)x表是安全儀表系統中的重要組成部分，在安全儀表系統中，一般不會(huì )采用開(kāi)關(guān)儀表，而是常常采用模擬量測量?jì)x表，例如流量和壓力的測量等。在測量?jì)x表的設計中，可以按照不同的設置原則進(jìn)行設計。如果是按照獨立設置的原則進(jìn)行設計，那么對于SIL3級的安全儀表功能，測量?jì)x表是一個(gè)完全獨立的控制，與基本的控制系統完全分開(kāi)；對于SIL2級的安全儀表功能，一般會(huì )建議測量?jì)x表和基本的控制系統分開(kāi)，但是這并不是絕對要求的；而對于SIL1級的安全儀表功能，測量?jì)x表是可以和基本的過(guò)程控制系統共用的，這是根據獨立設置原則來(lái)進(jìn)行設計的。如果按照測量?jì)x表的冗余設置原則來(lái)進(jìn)行設計，SIL3級和SIL2級的安全儀表功能采用冗余測量?jì)x表，SIL1級安全儀表功能采用單一測量的儀表。

　　2.2最終元件設計原則

　　在安全儀表系統中，最終元件主要指電機、控制閥和電磁閥等。按照控制閥的冗余設置原則來(lái)進(jìn)行設計，SIL3級安全儀表功能應該采用冗余控制閥，而SIL2級的安全儀表功能采用冗余控制閥效果更好，SIL1級安全儀表功能可采用單一控制閥。根據控制閥的獨立設置原則，那么對于SIL3級的安全儀表功能，控制閥應該與基本的控制系統完全分開(kāi)，這樣才能使安全儀表系統可以更優(yōu)先發(fā)揮作用；對于SIL2級的安全儀表功能，一般會(huì )建議測量?jì)x表和基本的控制系統分開(kāi)，從而達到更好的控制效果；而對于SIL1級的安全儀表功能，測量?jì)x表與基本的過(guò)程控制系統共用，但是值得注意的是，應該保證安全儀表系統可以?xún)?yōu)先運行。

　　2.3邏輯控制器設計原則

　　邏輯控制器是安全儀表系統中主要發(fā)揮邏輯功能的零件，一般是采用可編程的電子系統進(jìn)行控制的，按照邏輯控制器的獨立設計原則，SIL2級和SIL3級的安全儀表功能，邏輯控制器應該與基本的控制系統完全分開(kāi)，而SIL1級的安全儀表功能，邏輯控制器應該與基本的控制系統分開(kāi)更好。按照邏輯控制器的冗余設置原則，SIL3級安全儀表功能應該采用冗余邏輯控制器，而SIL2級的安全儀表功能采用冗余邏輯控制器效果更好，SIL1級安全儀表功能可以采用冗余邏輯控制器。

　　3安全儀表系統在化工生產(chǎn)中的應用

　　某45萬(wàn)噸合成氨項目，工藝過(guò)程包括：天然氣壓縮和脫硫、一段轉化、二段轉化、CO高低溫變換、MEDA脫碳、甲烷化、氨合成、氨冷凍。該項目各主要裝置控制要求嚴格，自動(dòng)化水平較高，采用了較多的集中顯示和控制回路，并根據工藝要求設置了相應的聯(lián)鎖回路，對儀表的測量精度、穩定性和可靠性都有較高的要求，該裝置使用和利時(shí)K系列硬件和MACS6軟件組成的DCS過(guò)程控制系統，同時(shí)采用TRICON三重冗余容錯技術(shù)的邏輯控制系統獨立完成安全儀表功能。安全儀表系統與過(guò)程控制相互獨立，但又不完全分離，SIL1等級的測量回路先經(jīng)安全儀表系統（SIS）安全柵一進(jìn)二出，一路信號進(jìn)SIS進(jìn)行邏輯判斷與輸出，另一路通過(guò)盤(pán)間線(xiàn)進(jìn)入DCS進(jìn)行過(guò)程監控。SIL2、SIL3等級的回路采用與過(guò)程控制系統（DCS）完全獨立的三取二測量、控制回路，直接進(jìn)入SIS參與邏輯判斷和輸出，既保證了系統的安全性，又保證了裝置的建設成本控制在經(jīng)濟、合理區間。

　　4結語(yǔ)

　　在我國科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，我國化工企業(yè)生產(chǎn)智能化程度和自動(dòng)化程度越來(lái)越高，安全生產(chǎn)問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，在進(jìn)行安全儀表設計的時(shí)候，應該對安全儀表回路的每一個(gè)元器件都進(jìn)行合理的設計，必須選擇最適宜的設計原則對測量?jì)x表、最終元件和邏輯控制器進(jìn)行設計，只有這樣才能保證安全儀表系統的性能。

　　參考文獻：

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