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石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)的設計
在石油化工裝置生產過程中,，安全儀表系統(tǒng)對石油化工裝置安全運行負有重要監(jiān)測,、預警及保護作用,，因此,，在設計時必須堅持科學、高標準,，提高安全等級,，在確保系統(tǒng)自身安全運行的同時，提高儀表系統(tǒng)的監(jiān)測精度,，縮短安全狀態(tài)預警響應時間,。
一、安全儀表系統(tǒng)設計應遵循的基本原則
1.1確保儀表系統(tǒng)可靠準確
由于石油化工裝置安全儀表的*作用,，設計的儀表系統(tǒng),，必須確保系統(tǒng)能夠長期安全、可靠,、穩(wěn)定運行,，這是設計石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)應當遵循的一條重要原則。這就要求在進行設計時,，要在系統(tǒng)設計,、元器件選擇、軟件編程上要統(tǒng)籌全面考慮,，以確保儀表系統(tǒng)安全可靠,。比如：必須確保儀表在正常條件下可以安全運行，同時,，在誤操作,、出現(xiàn)供電故障等非常情況下，系統(tǒng)也能夠安全運行,。
1.2確保儀表功能健全穩(wěn)定
充分發(fā)揮石油化工裝置安全儀表的功能,，大限度地滿足化工行業(yè)對儀表監(jiān)測數(shù)據(jù)、安全預警等方面的需求，確保石油化工裝置安全儀表功能健全,、系統(tǒng)穩(wěn)定,，這也是石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)設計的重要原則之一。在進行石油化工裝置安全儀表設計時,，相關設計人員必須要深入研究系統(tǒng)的基本情況,，對生產現(xiàn)場進行現(xiàn)場查看，準確把握儀表工作現(xiàn)場的基本情況,，以確保所設計儀表功能完備,，具有良好的適應性。
1.3安全故障型原則
SIS應該是安全故障型的,。SIS的檢測元件以及終執(zhí)行元件在系統(tǒng)正常時應該是勵磁的,，在系統(tǒng)不正常時應該是非勵磁的,，即非勵磁停車設計,。一個理想的SIS應該具有100%可用性。但由于系統(tǒng)內部的故障概率不能等于零,，因此不可能可用性為100%。SIS的設計目標應該為：當出現(xiàn)故障時,，系統(tǒng)能自動轉入安全狀態(tài),，即故障安全系統(tǒng)，從而可以避免由于SIS自身故障或因停電,、停氣而使生產裝置處于危險狀態(tài),。
1.4確保儀表易于維護與擴展
石油化工行業(yè)對安全性具有特殊的要求，這就要求必須要加強對儀表的維護與保養(yǎng),，所選用的儀表要易于安裝,、便于使用，安全運行周期長,、維護簡便,。在滿足儀表監(jiān)測、預警要求的前提下,，要盡可能減少系統(tǒng)儀表安裝數(shù)量,，而且要降低系統(tǒng)安裝建設成本，提高系統(tǒng)的經濟效益,。
1.5確保儀表系統(tǒng)安全
石油化工工業(yè)是基于流程的特殊行業(yè),，所選用的生產材料一般均為危險化學品，產品也多為易燃易爆品,，生產環(huán)境較為惡劣,，大多為高溫高壓環(huán)境，極易引發(fā)各類安全事故。隨著石油化工裝置的自動化,、現(xiàn)代水平越來越高,，對產品的精細化作業(yè)越來越廣泛，生產作業(yè)條件越來越安全臨界點,，從而可能引發(fā)危險的可能性也在不斷增加,，這種嚴峻形勢下,，對石油化工儀表系統(tǒng)提出了更高的安全要求,。在進行儀表系統(tǒng)設計時，必須確保儀表系統(tǒng)安全,，進而確保整個系統(tǒng)的安全。
二,、石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)的設計策略
2.1檢測傳感元件設計安全
安全儀表系統(tǒng)的安全度等級越高,，安全系統(tǒng)實現(xiàn)所要求的安全功能失敗的可能性就越低。IEC61508標準根據(jù)安全系統(tǒng)滿足安全要求的程度將安全系統(tǒng)分為4個等級：SIL1-SIL4,，SIL1低,，SIL4。儀表系統(tǒng)檢測,、傳感元件是石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)的重要組成部分,，其性能直接決定著整個系統(tǒng)的安全與檢測精度,。在進行檢測傳感元件設計時，要遵循獨立設置原則,，就是1級SIS傳感器可與DCS共用,，2級SIS傳感器宜與DCS分開,，3級SIS傳感器應與DCS分開,。遵循冗余設置原則，即1級SIS傳感器可采用單一的傳感器,，2級SIS傳感器宜采用冗余的傳感器,，3級SIS傳感器應采用冗余的傳感器。同時要遵循冗余選擇原則,，即保證系統(tǒng)的安全性時,，采用“或”邏輯結構；保證系統(tǒng)的可用性時,，采用“與”邏輯結構,；當系統(tǒng)的安全性和可用性均需保證時,，采用“三取二”邏輯結構,；傳感器宜采用4～20mA疊加HART傳輸信號的智能變送器,，不宜采用開關型傳感器；傳感器由SIS系統(tǒng)供電,。
2.2系統(tǒng)的邏輯運算器設計與選用
SIS邏輯運算器主要包括：繼電器系統(tǒng),，可編程序電子系統(tǒng)，混合系統(tǒng)三種類型,。繼電器主要用于邏輯功能較簡單的場合,；可編程電子系統(tǒng)用于邏輯功能復雜，與DCS,、MES通信等場合,；可編程電子系統(tǒng)可以是經TUV認證的PLC系統(tǒng)，也可是DCS和其他系統(tǒng),。依據(jù)獨立設置原則：1級SIS邏輯運算器宜與DCS分開,；2級SIS邏輯運算器應與DCS分開；3級SIS邏輯運算器必須與DCS分開,。依據(jù)冗余設置原則：1級SIS可采用單一的邏輯運算器,；2級SIS宜采用冗余或容錯邏輯運算器；3級SIS應采用冗余容錯邏輯運算器,。
2.3執(zhí)行元件的聯(lián)鎖保護設計
保護系統(tǒng)是系統(tǒng)安全的保護傘，可以在發(fā)生相關危險時,，快速做出反應,，采取相應措施減少發(fā)生事故的概率。執(zhí)行元件聯(lián)鎖保護機構主要用于對相關工藝設備及產品流程控制上,，實現(xiàn)對過程流量的監(jiān)測與控制,。一旦出現(xiàn)外部條件或過程參數(shù)超出了安全操作范圍，執(zhí)行元件聯(lián)鎖保護裝置將對動作,，自動調整相關機構,，使流量等回歸安全態(tài)勢，以確保系統(tǒng)安全,。
2.4SIS的系統(tǒng)評價
SIS是為生產過程的安全而設置的,，在工藝參數(shù)偏離允許范圍時系統(tǒng)必須正確無誤地執(zhí)行安全程序。其可靠性（可用度）和安全性（故障安全）是評價SIS好壞的兩個重要指標,。但是可用度并不代表系統(tǒng)故障安全,。它們的區(qū)別在于：可用度是基于導致系統(tǒng)停車的故障進行計算的，可是對引起系統(tǒng)進入安全狀態(tài)的故障和引起系統(tǒng)進入危險狀態(tài)的故障是不區(qū)別的,，它是系統(tǒng)故障頻度的度量,；故障安全是指系統(tǒng)在故障時按己預知的方式進入安全狀態(tài),。高可用度的重要性在于系統(tǒng)很少出現(xiàn)進入安全狀態(tài)或危險狀態(tài)的故障；故障安全的重要性在于即使系統(tǒng)出現(xiàn)故障,，也不會出現(xiàn)災難性事故,。一個好的SIS，既應該有較高的可靠性,，又具有很高的安全性,。
三、結束語
綜上所述,，隨著我國社會和經濟的快速發(fā)展,，科學技術也在不斷進步，在SIS系統(tǒng)設計中,，引入了安全等級的概念,，就是要求設計人員在對一個具體生產裝置SIS設計時，首先應該對其安全等級要求進行評估,，確定其安全等級范圍,，以避免設計的盲目性，造成不必要的浪費,，這樣一來不僅有利于石油化工裝置安全儀表系統(tǒng)設計的進步,，還為我國經濟的整體發(fā)展奠定良好的基礎。