1、    石油化工安全儀表系統設計    張將【摘 要】隨著經濟的不斷發展，石油化工企業的規模和生產設備的自動化都在不斷擴大和更新。與此同時，石油化工的安全問題就暴露出來了，由于化工企業危害性比較大，這就需要引起人們的高度重視。與此同時，隨著科學技術的進步，應用自動化儀表和控制設備技術來控制安全的手段也日益豐富。本文介紹了石油化工安全儀表系統設計的基本原則，探討了安全儀表系統的設計與實施，展望了安全儀表系統的未來發展趨勢。【關鍵詞】石油化工；安全儀表；系統；設計隨著我國社會和經濟的快速發展，科學技術也在不斷進步，在安全儀表系統設計中，引入了安全等級的概念，

2、就是要求設計人員在對一個具體生產裝置設計時，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設計的進步，還為我國經濟的整體發展奠定良好的基礎。1安全儀表系統的綜述所謂的安全儀表系統就是保證儀表安全運行的系統，主要是由邏輯運算器、傳感器、執行軟件以及配套的軟件系統。一旦生產過程中出現報警，儀表的安全系統就會自動響應，自動執行安全保護程序，使得生產人員和裝備處于安全的狀態。在系統正常檢測的時候，不同的參數表示不同安全程度，此時就要用安全度等級來表示，簡稱sil。sil實際上就是根據定額時間內和相同的條件下，安全儀

3、表系統正常運行功能的概率情況，是國際上普遍采用的表征儀表系統可靠度的參數。根據國際電工委員會（iec）的要求，將安全程度的等級分為4類，分別為sil1、sil2、sil3、sil4。石油化工儀表的安全系統就是生產工藝的保護層，其處在第一層，能夠有效地監測和預防危險事件的發生，因此合理的設計儀表系統就顯得格外重要。2安全儀表系統設計應遵循的基本原則2.1確保儀表系統可靠準確由于石油化工裝置安全儀表的獨特作用，設計的儀表系統，必須確保系統能夠長期安全、可靠、穩定運行，這是設計石油化工裝置安全儀表系統應當遵循的一條重要原則。這就要求在進行設計時，要在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要統籌全面考慮，以

4、確保儀表系統絕對安全可靠。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、出現供電故障等非常情況下，系統也能夠安全運行。2.2確保儀表功能健全穩定充分發揮石油化工裝置安全儀表的功能，最大限度地滿足化工行業對儀表監測數據、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、系統穩定，這也是石油化工裝置安全儀表系統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的基本情況，對生產現場進行現場查看，準確把握儀表工作現場的基本情況，以確保所設計儀表功能完備，具有良好的適應性。2.3安全故障型原則sis應該是安全故障型的。sis的檢測元件以及最終執行元

5、件在系統正常時應該是勵磁的，在系統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：當出現故障時，系統能自動轉入安全狀態，即故障安全系統，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。2.4確保儀表易于維護與擴展石油化工行業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，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。在滿足儀表監測、預警要求的前提下，要盡可能減少系統儀表安裝數量，而且要降低系統安裝建設成本，提高系統的經濟效益

6、。2.5確保儀表系統絕對安全石油化工工業是基于流程的特殊行業，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，生產環境較為惡劣，大多為高溫高壓環境，極易引發各類安全事故。隨著石油化工裝置的自動化、現代水平越來越高，對產品的精細化作業越來越廣泛，生產作業條件越來越安全臨界點，從而可能引發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提出了更高的安全要求。在進行儀表系統設計時，必須確保儀表系統絕對安全，進而確保整個系統的絕對安全。3安全儀表系統的設計安全儀表系統是由不同的硬件組裝起來的，其能夠快速地實現安全儀表所要執行的功能要求。根據功能要求的不同，我們將其分為傳感器類的檢

7、測元件、邏輯運算器類的處理元件以及執行的元件。3.1傳感器的設計傳感器的精確程度直接影響著系統的安全和靈敏度，因此對其進行設計有著非常重要的意義。為了不受到其他元件的干擾，采用獨立設計原則和冗余設置原則，也就是第1級安全儀表傳感器采用單一的，并且與dcs公用；第2級的安全儀表傳感器采用冗余的，并且與dcs是分開的；第3級的安全儀表傳感器采用冗余的，并且與dcs是分開的。對于邏輯結構的選擇，我們可以設置為應用性能時，采用或結構；當為安全性能時，采用與結構；當兩者的性能都需要保證的時候，就需要采取三取二的格式。3.2邏輯運算器的設計常用的邏輯運算器主要是由3種類型組成的，分別是可編程的電子系統、繼

8、電器系統以及二者的混合系統。當所選運算器為繼電器系統時，整個系統的邏輯計算比較簡單；當所選運算器為可編程的電子系統時，其可以很好地實現復雜功能的設計，并且與其他通信系統進行匹配。因此，很多的石油化工企業都配備了sil3級的冗余或容錯可編程控制器。此邏輯運算器常用的結構為二取一的自帶診斷性能、三取二結構以及雙重化的二取一等。根據上面的設計要求，邏輯運算器的容錯性能可以很好的識別和排除故障，保證系統按照正確的程序執行。4安全儀表系統供電方案的探討在石油化工的供電系統中，經常采用的是交流220v、交流110v、直流24v電源供電。如果不能正確地采用供電方式，就會導致一定的安全事故，影響系統運行。根據

9、設計的要求研究了以下3種方式的供電情況。4.1dcs系統與plc系統組成的雙回路供電系統分散的回路供電系統，能夠保證整個監測系統的正常運行。除此之外，對關鍵部位的供電都要采取冗余和容錯原則，分別獨立的供電來源，不會發生一個出現故障而另外一個就不能工作的情況，使得系統的整體穩定性得到很大的提高。4.2直流供電的冗余配置為了保證供電的經濟性和安全性，對其設備供應的24v直流電采用不同電源來獲得，兩者之間是并聯形式和相互隔離的，并且加上解耦二極管。兩路的電源分別來自不間斷的穩壓電源和市電。4.3單相交流220v安全儀表供電方案在石油化工企業中，所運用的監控儀表大多為分析儀表、位移儀等。對供電要求相對

10、較低，從經濟性來考慮的話，可以用市電的單相供電，降低了線路的復雜程度。在供電的時候，采取sts靜態開關，其能很好地切換電源，提升了供電的可靠性。5結語自改革開放以來，我國社會和經濟的發展越來越快，生產事故的頻發使得安全生產受到越來越多的關注，為確保工廠生產過程的安全，安全儀表系統已越來越多地得到重視并應用。安全儀表系統（sis）是一種安全系統，其應用于工業生產過程中，對設備可能發生的危險或不采取措施將繼續惡化，按照規定及時響應和保護使生產裝置按程序退出，使風險降低到最低限度，以確保人員安全，防護設備或避免對周圍環境的污染。基于此，本文主要闡述了安全儀表系統設計應遵循的基本原則、石油化工裝置安全儀表系統的設計策略參考文獻：1