安全儀表系統(tǒng)在精細化工中的應用

陳曉亮

摘 要：伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，各個行業(yè)都在快速進步，生產活動向著智能化與自動化方向發(fā)展。精細化工生產時存在多種產品，本身存在一定的危險性與風險性，安全儀表系統(tǒng)的運行質量直接影響到化工生產活動的順利進行。通過分析精細化工中安全儀表系統(tǒng)的作用，探討安全儀表系統(tǒng)的具體應用。

關鍵詞：安全儀表系統(tǒng);精細化工;應用

0 引言

在企業(yè)生產過程中，生產安全對經(jīng)濟效益、社會效益、人員安全具有重大影響。對此，許多企業(yè)將安全儀表系統(tǒng)應用到生產環(huán)節(jié)中，對生產狀況進行實時監(jiān)控，當發(fā)現(xiàn)危險因素時能夠及時采取措施避免危險事件發(fā)生，在石油、化工等工業(yè)領域中得到廣泛應用。

1 安全儀表系統(tǒng)概述

安全儀表系統(tǒng)的作用是根據(jù)用于生產的機械裝置或設備在生產過程中可能發(fā)生的危險進行及時的反映，使該裝置或設備進入一個事先設置好的安全工況，從而將危險避免或者損失減小，來保證生產過程的安全。

安全儀表系統(tǒng)在企業(yè)安全控制中是不可或缺的系統(tǒng)。在工廠的實際生產中，會對安全管理劃分不同的等級，劃分等級的標準核心是工藝的生產過程或生產設備的問題，最開始要建立一個有針對性的控制系統(tǒng)，就像某些設備中涉及的分散控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)由傳感器、邏輯運算單元和控制元件交互組成，當這個系統(tǒng)感受到周圍生產環(huán)境有任何危險時，會及時反映迅速自動停止工作，使整個生產環(huán)境不受到破壞。生產條件環(huán)境會受到很多因素的影響，例如當前的設備工作壓力、溫度等。一旦安全儀表察覺到了工作狀態(tài)出現(xiàn)危險的信號時，控制系統(tǒng)會通過可以控制的邏輯器來決定設備開關是否處于切斷或導通的狀態(tài)，從而達到保護設備和操作人員的目的。

安全儀表系統(tǒng)是最開始的防護，用于監(jiān)控化工設備運行過程中的狀態(tài)，判斷危險發(fā)生的可能，及時執(zhí)行一些保護功能，防止危險的發(fā)生，做到減輕危險事件造成的損失，保護工人和生產設備的安全。因此，安全儀表系統(tǒng)的設計要合理規(guī)范。

2 現(xiàn)有化工安全儀表系統(tǒng)的特點

SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）中的邏輯控制器是由電氣、電子、可編程電子技術構成的邏輯運算處理設備。SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器的出現(xiàn)，為關鍵控制和安全保護的應用提供了可靠的技術保證。傳統(tǒng)的PLC稱為常規(guī)PLC，SIS稱為安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器稱為安全PLC。在研發(fā)的安全理念上，與常規(guī)PLC截然不同。

SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器在技術上的顯著特點是：系統(tǒng)必須有極高的可靠性，通過冗余等措施避免整個系統(tǒng)的功能失效;如果出現(xiàn)某種失效狀態(tài)，它必須是可以預警的、安全的方式出現(xiàn)，保證能夠檢測出99%以上的內部元器件潛在的危險失效;SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器與常規(guī)PLC的不同，還體現(xiàn)在通過第三方的權威認證，例如，德國的TUV的認證，儀表滿足國際功能安全標準嚴格的安全和可靠性要求。當今世界的SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器一般采用硬件冗余和故障容錯為基礎的表決技術，如2outof3，或者采用基于診斷技術，如1oo1D，1oo2D，以及2oo4D等。

3 安全儀表系統(tǒng)在精細化工中的應用

3.1 儀表元件設計

硝化反應的特點就是反應過程產生的大量的熱量，因此穩(wěn)定的溫度是保證反應在可控狀態(tài)下進行的關鍵。在反應釜上設置溫度變送器，用來檢測反應溫度。另外反應釜攪拌電機的工作狀態(tài)是保證物料溫度均勻的關鍵因素。當反應溫度超過設定值，或者攪拌電機停止或故障時，將進料閥門盡數(shù)切斷，同時打開應急冷凍水管道降溫，同時還要及時打開應急槽閥門，待物流排入之后將應急處理工作做好。所有閥門在故障狀態(tài)時都應處于安全位置。需要注意的是，為了保證變送器、閥門的失效概率數(shù)據(jù)的可靠性，我們選用的變送器、閥門均需要具有經(jīng)過TUV認證的SIL等級。

3.2 等級確定

SIL為安全完整性等級，主要是指在特定時間、條件下，相關安全系統(tǒng)執(zhí)行其規(guī)定功能的可能性。在確定安全儀表系統(tǒng)等級時，應以SIL為衡量標準，如若裝置的危險性較高，對系統(tǒng)安全等級的要求也隨之提升，獲取安全性能付出的成本也較高。生產裝置的危險由以下公式判定：

Risk=Probability×Consequences

式中，Risk代表的是裝置潛在危險;Probability代表的是危險發(fā)生概率;Consequences代表的是危險帶來的后果。其中，危險發(fā)生概率的計算方式為危險事件爆發(fā)率與安全系統(tǒng)失效率的乘積，SIL與失效率之間存在對應聯(lián)系。對此，SIL體現(xiàn)出安全功能對整體風險降低的作用程度。在對安全完整性等級進行評估時，結合生產裝置特點、工藝危險性、現(xiàn)行法律等，由專門機構或者企業(yè)自身進行確定，一般情況下，大型化工、電力、石化企業(yè)選擇的安全等級為三級。以合成氨裝置為例，其作為化工企業(yè)重大危險源之一，對企業(yè)、員工、設備安全構成嚴重威脅，根據(jù)大型化工裝置安全等級防護規(guī)定，將該裝置的安全等級確定為三級。值得一提的是，該等級對于整體系統(tǒng)來說，包括輸入輸出環(huán)節(jié)中全部設備，但是現(xiàn)行的傳輸設備能夠通過認證，并達到三級的不多，企業(yè)可根據(jù)實際情況，最大限度的選擇與要求相貼近的產品，采取多種措施提高安全等級，例如，將變送器引入安全儀表系統(tǒng)中等等，通過表決取值，對重要回路進行改造。

3.3 安全儀表系統(tǒng)調試技術

安全儀表系統(tǒng)安裝工作完成之后，技術人員為保證設備能夠在生產環(huán)境中發(fā)揮應有的作用，需要嚴格按照相關的要求對比相應的調試技術指標，從而保證總體的平穩(wěn)性。儀器在安裝過程中不可避免地會受到外界因素的影響，這些因素將會導致儀器部件的損失和損壞，一旦出現(xiàn)這種情況，就會影響設備的工作狀態(tài)甚至會造成設備的損壞，造成不同程度的經(jīng)濟損失。因此技術人員需要充分考慮溫度、阻力等環(huán)境因素對設備的影響，做好相關的調試工作。

對于氣動閥的調試工作，需要結合實際情況做好相關的調試工作。具體而言，第一應該打開空氣源球閥，觀察設備的情況;第二，對氣動截止閥進行調試，并對照設備的反應做好相關的記錄;第三，在自動狀態(tài)下改變參數(shù)進行測試觀察，通過增加電磁閥的電壓觀察設備的變化情況。一旦在調試過程中發(fā)現(xiàn)問題需要及時進行處理。

3.4 安全儀表系統(tǒng)的管理、維護

在正式投入使用之后，要想有效確保安全儀表系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，就必須對其進行良好的管理?？偟膩碇v可以從以下幾點來進行：首先，做好維護人員的培訓工作，讓其能夠真正地掌握維護安全儀表軟、硬件的能力以及具體的操作步驟;其次，結合實際情況來進行維護條例以及相關管理制度的制定，同時在系統(tǒng)進行檢修或者是停止運行的時間內對其進行檢查和測試，從根本上保證其正常實施;最后，一定要保存好安全儀表系統(tǒng)的相關設計程序以及軟件組態(tài)編程等，記入需要進行邏輯修改等情況時，需要在第一時間將相關的信息進行更新處理，同時做好備份工作。

4 安全儀表系統(tǒng)在化工工藝裝置中未來的發(fā)展趨勢

科技的進步，使安全儀表系統(tǒng)在化工工藝裝置中得到廣泛的應用，未來安全儀表系統(tǒng)的發(fā)展趨勢將是智能化、集約化和自動化，這是化工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。通過智能化的傳感器和數(shù)字閥門的使用，最大程度上減少行業(yè)對人力、物力和財力的投入，智能化的安全儀表系統(tǒng)使其能自行診斷來維護自身的穩(wěn)定運行。同時，采用可視化界面，實現(xiàn)操作方便簡單，在日常操作過程中減少工作人員的工作強度。

5 結語

我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，相信未來我國化工相關行業(yè)也會蓬勃發(fā)展，其化工裝置設備的發(fā)展方向也必然是大型的和智能的，化工生產過程中的安全問題就不容忽視，本文所探討的安全儀表系統(tǒng)是會影響到化工過程設備的安全運行的，如今過程工業(yè)蓬勃發(fā)展，過程工業(yè)復雜，使得SIS的設置特別重要。以后，化工行業(yè)和研究技術人員在設計和使用安全儀表系統(tǒng)過程中要綜合考慮各方面影響，確保安全儀表系統(tǒng)的正確合理性，防止設計不當帶來的后果。

參考文獻：

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