石油化工安全仪表系统的设计研究与可靠性分析

石油化工安全仪表系统的设计研究与可靠性分析

陈晨

中石化南京工程有限公司 江苏 南京 210000

摘要：在经济快速发展的环境下，科学技术水平也得到了有效的提高，石油化工行业的生产方式已经由传统的生产方式，转变为自动化的生产，且在科技的支持下，自动化水平越来越完善，同时在生产的过程中安全管理工作就显得愈发重要，其要求也逐渐增加，保证生产过程中石油化工设备的安全运行是安全管理工作中的重要内容。因此，为了生产中的安全性，应该对安全仪表系统加强应用，而且还要对该系统进行深入的研究，致力于仪表系统质量及安全性能的提升，减少石油化工生产过程中问题的发生，为生产中的安全性和可靠性提供基础保障。

关键词：石油化工；安全仪表；设计

引言

中国经济在这几年高速发展，社会各界随着经济的提升也有了巨大地改观。其中，石油化工业的发展十分迅速，为社会经济建设做出了巨大贡献。同时，石化产品已成为人们生活中不可缺少的产品。因此社会也非常关注石化行业的发展。然而，在石油化工行业中存在着各种具有巨大风险的操作和项目。为了避免这种情况，石化公司应在生产过程中加强各种控制机制，并努力实现。为了掌握和控制各个方面的工作，有必要加强相关设备的合理性设计，并对其进行深入研究，努力优化仪表系统的设计，以提高安全性、稳定性和可靠性。

一、建立石化安全仪表系统的基本原则

1.1确保仪表系统可靠且稳定

安全仪表系统是十分特殊的，而且它的功能也比较独特，所以在设计该系统时，第一要务就是系统安全、可靠、且稳定的运行。这是开发仪表安全系统时必须遵守的重要原则。为了实现该原则，必须仔细考虑系统设计，包括组件选择，软件编程和其他因素，以确保设备的绝对系统安全。在启动和停止生产设备测量系统的阶段以及执行和维护期间，必须能够保证人员的健康安全和设备的环境安全。对于任何可能导致故障的不可抗力因素，安全工具系统必须给出正确的判断和适当的指令，并且能够在事故出现的第一时间进行阻止，以防止事故更加严重或波及范围更大，并最大限度地减少损害和后期维护成本。

1.2安全仪表系统必须有三个特性

三个特性是指稳定、安全和科学。石化企业在生产经营过程中，必须保证系统具备这些特性，这样才能保证生产项目及时有序的完成。在企业建立初期就应建立安全仪表系统。还必须结合行业发展进度而进行适当的更新、检查和处理，以确保仪表系统更加稳定并且与时俱进，最主要的是可以满足行业标准。在开始设计系统时，就应考虑各个部分之间的特定通信措施，以及各种组件的选择，以确保每个组件都能满足安全仪表系统的具体要求。在实际设计期间，为确保安全仪表系统始终保持良好的工作状态，应充分分析特殊的工作条件对仪表的影响，并提高操作员的综合能力，以便在操作过程中做好分析工作，避免影响公司内部管理。影响安全仪表系统的因素很多，因此，在一段时间的设计中，必须首先提高石化行业仪表的稳定性，加强仪表系统本身的管理和维护，并合理控制各种可能的突发事件。

二、安全仪表系统的可靠性和容错性设计

对于仪表系统的设计，如果涉及了石油化工方面，则开发人员必须事先保护已经测试过的设备，同时对与设备操作相关的过程及行为进行彻底的分析。根据评估的内容，将详细介绍用于评估整体安全仪表以及其安全系统的工作中。此外，如果在分析和评估过程中发现了安全性较低的仪表系统，则必须将系统设计集成到DCS中，以便智能地控制系统设计的成本。另外，对于故障率高的设备及仪表，在生产中的不当使用不仅会构成很大的威胁，而且直接影响生产订单的发货，此有必要进行安全工具系统的设计。同时检查特定周期功能的安全指标，保证生产的安全性和可靠性。

三、石油化工安全仪表系统的策划与实际操作

一般情况下，安全仪表系统是传感器、编辑运算器以及最终执行元件所构成的。它是独立于DCS之外，却能够确保双方的实时联络，也能够被DCS操作站所检测出相关的数据，能够记录下来完成时间的序列，可以让停车联锁以及系统维护等等功能变得方便简单。

3.1可靠性设计

安全仪表是由五大部分所构成的，包括：传感器，逻辑计算器，执行器，安全和完整性水平和响应时间。而这个系统的稳定性，则是说一定的时间下，发生事故问题的一个概率值。在整个过程中，任何削弱可靠性的步骤都会对最终系统的正常运行产生影响。而这么久以来，大家将目光更多放置在逻辑运算性的上面，而对于其他几部分却并不重视，这使得整体的安全仪表系统的可靠性大幅度减弱，造成与降低设备风险的需求不匹配。在逻辑计算器的可靠性方面，首先要保证安全仪表系统的安全水平是一致的。那么在这种情况下，各大生产商生产出各种结构的系统。而在系统可以通过安全等级的认定，也和石油化工装置的安全相符合，那这样的一个结构下的逻辑运算器就是一个可以使用的，可以做出相应的安全保护。

3.2分类与选型设计

在安全仪表系统中，技术的选择也是多种多样的。你可以选择简单的电气技术，电子技术，可编程技术，当然，你也可以使用更复杂的混合技术。

当安全仪表系统选择电子技术和电气技术时，继电器是在这种状态下完成整个逻辑联锁过程的主要工具。可是这个只能完成比较简单的安全性需求，对于较为复杂一些的，是没有办法完成的，所以这两种技术有一定的限制。而在安全生产的重要性被越来越重视的现在，PES技术欲渐成熟，使得它成为各个系统应用的一个优先选择。通过PES技术来完成一个安全联锁功能，已经被各大生产商所采纳。但也有一定的限制性，比如以下的状态中就不可以采用继电器：定时器功能及锁定功能；高负荷运转、状态经常性改变；以及繁琐的逻辑系统等。

3.3逻辑运算设计

为了实现石油化工安全仪表的可靠性和安全性，需要一个具有SIL3容错结构或冗余结构的可编程控制器作为逻辑计算器。而这种安全等级SIL3的逻辑运算器结构较为普遍的主要有以下几种：二取一带自诊断，1oo2D；三取二，2oo3；双重化二取一带自诊断，2oo4D。在这种情况下，容错系统具有内部冗余继承逻辑和并行组件。而如果系统在运行的过程中真的产生了事故，那么系统可以首先自动的识别出事故的发生，并且会处于故障旁路的状态，然后继续完成指定功能的要求。

三、结语

综上所述，近几年经济的发展促进了石油化工行业生产水平的提高，而且在实际生产的过程中，工作人员对安全的要求越来越高，所以安全仪表系统在石油化工生产中起到了重要的作用，为了提高生产的安全性，相关人员要加强对仪表系统的研究，致力于设计的合理性、科学性，保证仪表系统的安全性和可靠性，为石油化工企业的生产提供安全保障。

参考文献：

[1]高建华.石油化工安全仪表系统的设计与可靠性分析[J].生物化工,2017,3(02):57-59.

[2]王雪云.双三重冗余容错系统架构设计和安全性研究[D].浙江大学,2015.

[3]陈存银.石化装置安全仪表系统完整性等级设计方法及应用[D].北京化工大学,2013.