鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)設計分析

孫交成

【摘 要】電廠是我國相關的生產性企業(yè)的重要組成部分，對促進我國國民經濟的快速發(fā)展發(fā)揮著不可替代的作用。鍋爐作為電廠的重要設備，其運行效率和安全性能對機組的運行能否實現經濟化具有重要意義。安全儀表系統(tǒng)，又稱為安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，主要為工廠控制系統(tǒng)中報警和聯(lián)鎖部分，對控制系統(tǒng)中檢測的結果實施報警動作或調節(jié)或停機控制，是工廠企業(yè)自動控制中的重要組成部分。本文主要分析了鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)設計。

【關鍵詞】鍋爐保護；安全儀表系統(tǒng)；特點；設計；

在發(fā)電機組中，鍋爐是發(fā)電廠的重要設備之一，受生產環(huán)境以及自身因素影響，鍋爐常出現各種問題，影響了電廠的正常生產，繼而影響了電廠為社會的供電效率。近年來，電力行業(yè)頻發(fā)重大安全事故，給人民群眾生命財產造成了重大損失，給社會發(fā)展造成了惡劣影響。因此，探討鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)設計，做好鍋爐保護工作就顯得尤為重要和緊迫了。當前，鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計問題有數據分析不足，缺少設計維護等，筆者結合實際經驗，從安全儀表系統(tǒng)的特點、設計原則等入手，對鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)設計提出了幾點優(yōu)化策略。

1安全儀表系統(tǒng)的特點

1.1 安全儀表系統(tǒng)的安全性

安全性通常以IEC61508/61511 中定義的安全完整性等級（Safety Integration Level，SIL）來衡量，指“在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內，安全相關系統(tǒng)成功實現所要求安全功能的平均概率”。SIL 共分為1，2，3，4 四個等級，數字越大，安全完整性等級越高，SIL 等級需要經過專門機構認證后方能被認可，SIL 等級的選擇是由工藝流程或生產裝置的安全要求決定的。

1.2 安全儀表系統(tǒng)的整體性

安全儀表系統(tǒng)的整體性既包括安全控制器，還包括所有跟控制器接口的部件，如安全型儀表等檢測裝置以及安全型執(zhí)行器等輸出部件。整體性還體現在其整個生命周期的規(guī)范，如設計、施工調試、運行評估、維護、拆除等，都需要接受第三方認證機構的審查。操作人員行為的可用性和可靠性也必須納入安全要求規(guī)范和性能考慮。據統(tǒng)計，安全儀表系統(tǒng)全生命周期故障比例中，安裝調試、工程實施、操作維護所引起的故障比例達到56%。

1.3安全儀表系統(tǒng)的可用性

安全儀表系統(tǒng)的可用性是指系統(tǒng)在冗余配置的條件下，當某一子系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)在保證安全功能的前提下仍能保證生產過程不中斷的能力。安全性與可用性是矛盾的兩個方面，某些措施會提高安全性，但會導致可用性下降，反之亦然。例如冗余系統(tǒng)采用二取二邏輯時，則可用性提高，安全性下降；而當采用二取一邏輯時，則正好相反；采用故障安全原則設計的系統(tǒng)安全性高，采用非故障安全原則設計的系統(tǒng)可用性好。

2 鍋爐安全儀表系統(tǒng)配置方案

火力發(fā)電廠安全儀表系統(tǒng)的配置和安全完整性等級的選擇，需要對工藝生產過程進行危險辨識和風險評價，如采用化工行業(yè)中常用的HAZOP（危險性與可操作性分析）方法，通過系統(tǒng)、詳細地對工藝過程和操作進行檢查，以確定過程的偏差是否會導致不希望的后果。安全完整性等級也需要通過SIL 風險評估，大多采用簡化計算、故障樹分析或者馬爾可夫過程分析等方法進行確定，而目前火力發(fā)電廠工藝過程的安全需求、安全完整性等級分析等還基本處于剛起步狀態(tài)，我們可以通過借鑒石化行業(yè)設計規(guī)范以及GB50660 的規(guī)定，火力發(fā)電廠安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級選擇SIL3，同時配置應遵循一定的原則和方法。

3 鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計原則

當代的工業(yè)發(fā)展速度不斷加快，而且國家頒布的規(guī)范和條文也在不斷增加，想要在鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計過程中取得更好的成績，必須堅持按照一定的原則來開展，這樣才能在問題的綜合處理、解決上，不斷取得更好的成績。首先，鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計初期，必須統(tǒng)籌規(guī)劃有效的方案，簡單的設計理念、設計方法，雖然能夠在成本上適當降低，但是對于問題的綜合解決而言，并不能取得良好效果，甚至會造成嚴重的內部矛盾，無法維持鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的合理進步。其次，設計工作的實施過程中，必須按照靈活的調整手段來進行，一些簡單的模式應用，并不能取得較高的成績，而且容易造成工作的前后沖突現象，對于既有的工作成果，也會造成很不好的影響。

4 鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計對策

4.1 加強數據分析

從客觀的角度來看，鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計工作開展，既有的一些問題雖然不少，但是各項問題保持在可控范圍內，采用正確的方法和手段，能夠確保其良好解決。首先，鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的數據搜集，必須通過一些新的手段和方法來完成，如大數據分析方法的應用，能夠對鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的冗雜數據，開展有效的分類處理，并且解決一些潛在性的問題，以及為各項工作的科學布置等提供較多的保障，整體上不會造成新的疏漏現象。其次，鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的數據分析過程中，應加強云計算技術的有效應用，該項技術的優(yōu)勢在于，能夠最大限度地促使鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)工作開展，得到足夠的依據和基礎，針對一些細節(jié)上的問題，可以選用正確的方法和手段來解決，基本上不會造成新的挑戰(zhàn)。

4.2 加強維護設計

現如今的工業(yè)項目不斷增加，鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計，不可能按照單一的模式來進行，應堅持在自身的可靠性、可行性方面不斷加強。本文認為，維護設計的有效完善，可以促使鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的綜合效用更好提升。第一，鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的維護工作，必須預留出一定的空間來完成。如有些設計單位對于系統(tǒng)的維護重視程度較低，因此，在預留空間上較少，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，維護工作的進行異常艱難，耗費較多時間的同時，難以在維護質量上大幅度提升，造成的潛在性損失較多。第二，鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的維護設計，必須考慮到不同條件、不同方法維護的結果，一些特殊問題的發(fā)生，會導致鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的正常維護工作，無法按照預期設想來完成，這就必須加強模擬分析，從而減少維護的缺失和疏漏。

4.3 完善仿真模擬

對于鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)來講，設計工作的進行，不可能總是按照理論的方法來開展，必須堅持在實踐力度上大幅度提升，這是非常重要的組成部分，而且能夠產生的影響力是非常突出的。仿真模擬的有效應用可以確保鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計，進一步提升安全性、穩(wěn)定性。例如，當鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)完成以后，可以按照樣品分析的方法，在實驗室的不同條件下，結合國家的規(guī)范和標準，以及合作企業(yè)的要求，開展差異性的測試分析，并對相關的臨界值數據開展搜集和分析，觀察鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的哪些地方需要繼續(xù)修改，從而促使將來的工作順利進行，能夠得到更多的肯定與保障。從這一點來看，仿真模擬分析的有效應用，對于鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計，能夠提供較多幫助。

4.4 加強備案

通過對鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)開展有效設計，很多工業(yè)項目的研發(fā)、運行等，都可以得到較多的幫助和指導，在問題的綜合解決上，并沒有表現出嚴重的疏漏現象。備案的有效加強，能夠確保鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的日后發(fā)展、進步，得到足夠的依據。例如，當行業(yè)內研發(fā)出新的零部件，或者是提出新的理念后，可根據鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的相關設計備案，觀察是否能夠進行相應的優(yōu)化處理，從而促使鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)的設計工作能夠得到較多的參考依據，在內部的優(yōu)化和外部影響因素的應對、解決過程中，獲得持續(xù)性的幫助和肯定。

參考文獻：

[1]鍋爐保護安全儀表系統(tǒng)設計[J].田小兵.電力勘測設計.2017（02）

[2]安全儀表系統(tǒng)在鍋爐保護中的設計與實現[J].劉華.自動化儀表.2016（11）

（作者單位：方快鍋爐有限公司）