金富强 段亚彬 刘艳茹
新疆广汇新能源有限公司，新疆 哈密839303
摘要：LNG装置在生产过程中具有高温、高压、易燃、易爆等特点，在生产时容易出现安全事故，从而给企业造成安全隐患和经济损失。为了保障LNG装置生产的安全性，在实际生产中普遍应用安全仪表系统协助进行监控。文章对安全仪表系统在LNG工艺装置中的应用进行了简要的分析和探讨。
关键词：LNG装置；安全仪表；SIL定级；
引言
随着我国工业生产水平的不断提高，社会各行业都逐步提高了对化工产品生产和使用安全问题的重视。而在现代化化工生产过程中，对实际工作中潜在的生产安全问题和加工风险进行防治的有效措施，便是要充分利用安全仪表系统的核心技术，为逐渐标准化和大型化的设备在运行过程中提供良好的安全保障。
1安全仪表系统简述
安全仪表系统也被称为过程控制系统，是一种用于生产的自动化控制系统。主要包括紧急停堆系统、消防及气体保护系统、仪器保护系统等等。它为石油、化工、电力、环保、储运等行业提供了一道安全屏障。一种用于生产的自动化控制系统，称为过程控制系统(BPCS)，然而，就安全仪表系统而言，它是一个完整的控制系统，与过程控制系统相对。广义的SIS 包括紧急停堆系统(ESD)、消防及气体保护系统(FGS)、燃烧器管理系统(BMS)、安全联锁系统(SIS)，仪器保护系统(IPS) 等，它是石油、化工、发电、环保、储运等行业重要的安全防护屏障之一。不像 BPCS, SIS 只关注于安全性，当所有安全预防措施都失效时， SIS 是最后的保证。国家安全局必须立即采取措施，确保所有执行者处于安全位置。
2化工装置中安全仪表系统的应用
2.1 仪表选型
该系统主要包括仪表、控制器、最终元件与软件等方面，为了保障人与生产安全，与其他系统相比要求更加严格，要求设计成故障安全型，使系统能够在故障状态下仍然确保生产装置安全。仪表的作用在于对温度、压力、流量、液位等变量进行测量；逻辑控制器具有逻辑功能，采用可编程电子系统获取功能安全认证；该系统可采用4～20mA叠加HART通讯协议的智能变送器，以免出现触电粘合、接触不良等情况；在采用冗余测量仪表时，如若对安全性有较高要求，可采用“与”逻辑结构；如若对安全性、可靠性均有较高要求时，可采用三取二逻辑结构，仪表可采用电缆硬接线的方式完成系统信号输入，尽量不采用总线通讯法；最终元件具有完成设定动作和控制器指令的作用，确保电磁阀、气动控制阀、电动机等处于安全运行状态。在采取冗余时，控制阀冗余不但可分别采用一个调节阀和切断阀，还可采用两个切断阀。
2.2严格控制安全仪表的使用周期
SIS 系统生命周期包括 HAZOP 分析、SIL 定级、方案设计、SIL 验算 / 验证、运行管理等阶段。设计人员做好安全仪表周期设计，确立安全仪表应用维护的相关措施，例如制定定期测试维护保养制度并严格执行，制定严格的 SIS 系统投用和摘除制度，制定相关部门或领导的审批权限，制定操作人员的巡回检查制度等等，这些措施能够起到延长仪表应用生命周期的作用，同时能够起到促进整体系统的安全性与可靠性逐渐增强的作用。
2.3安全仪表系统管理
(1) 测量仪表管理对于安全仪表系统的管理来讲，应该采用模拟量测量仪表，如果采用开关仪表，仪表会因为长期没有动作而出现误差。测量仪表的管理要遵循以下两个原则：①冗余设置原则，即测量仪表采用冗余测量仪表实现；②在设置测量仪表时，要保证它与基本过程控制系统之间保持独立。(2) 最终元件管理这一部分的管理主要包括气动控制阀、电机、电磁阀等。
管理时需要注意的问题包括以下三方面：①要注意控制阀附件配置，仪表中的电磁阀需保证耐高温、线圈绝缘、长期带电，隔爆等。工艺过程(非) 正常运行时确保电磁阀(非) 励磁工作。②要坚持控制阀的独立设置。SIL1 级测量仪表可与基本控制系统共用；SIL2 级测量仪表宜与基本过程控制系统分开；SIL3 级测量仪表应与基本控制系统分开。③要坚持控制阀的冗余设置。SIL1 级安全仪表功能，可采用单一测量仪表；SIL2 级安全仪表功能，宜采用冗余测量仪表；SIL3 级安全仪表功能，应采用冗余测量仪表。SIL 等级通常是由失效率、诊断覆盖率、平均恢复时间、表决形式、检验测试的时间间隔、公共实效六个主要参数决定，当前，SIL等级评估能够利用风险矩阵法、保护层分析法及风险图等方法进行确定；计算方法有事故树分析法、概率计算法、马尔可夫过程分析法等。(3) 逻辑控制器管理在安全仪表系统中，逻辑控制器的作用在于完成逻辑功能，要遵循以下两个原则：①冗余设置原则，即安全仪表功能可以采用冗余逻辑控制器实现；②独立设置原则，在设置逻辑控制器时，要保证它与基本过程控制系统之间保持相互独立。
2.4管理与维护
在系统投入使用后，还应做好管理与维护工作，确保其能够长久的健康运行。行之有效的管理与维护措施如下：一是对相关维护人员开展培训教育活动，使其掌握更多的系统软硬件维护、使用技能；二是制定管理与维护的相关规程，明确操作和维护者的职责，在停车或检修过程中对系统进行测试与检验，确保其高效运行；三是保存好系统设计、软件组态编程等资料，当出现逻辑修改或增删时，及时更新和完善相关信息，并存档备份。
2.5安全仪表系统结构约束条件的控制
硬件容错能力是在安全仪表系统结构设计过程中工作人员容易忽略的问题，但是却能够对实际的化工生产装置安全性控制效果产生重要影响的一个关键环节。而安全仪表系统的功能性发挥，则主要体现在对于化工工艺装置的精确控制和危险性检测，指的是对特定的危险性现象进行有效的监测，而并不是对所有的设备故障问题均给出警告信息和采取停车控制的安全保障措施。而这种灵活性、智能化的生产设备控制原则，则需要依靠安全仪表系统的结构达到一定的硬件故障裕度才可以实现，系统设计人员可以通过增加冗余强度和为系统配备标准合适的硬件容错能力，使该项安全仪表系统达到更高的评价水准。
3化工安全仪表系统未来的发展前景
随着我国现代社会经济的不断发展，各行各业都实现了飞速的进步。为了实现社会主义现代化建设，需要对相应的石油行业加强重视并做好相应的措施，其中化工安全仪表系统也得到了全方面的更新和发展。化工仪表系统在未来有着这几方面的发展方向，可以是自动化控制，也可以是安全生产模块等各个方向，这些都是安全仪表系统在实际运行过程中重要的环节，相应的人员要对这些环节加强重视，并且保证这些工序可以稳定发展，从而提高企业的经济收入。与此同时，还需要对生产过程中可能会出现的故障以及安全问题加以重视，并提前做好预防措施，设计相应的预防方案，更加快速便捷地解决好实际操作过程中可能出现的问题。系统的运行也会受到网络的影响，所以需要有关人员对整个网络的稳定运行提出相应的措施来支撑，让其可以在稳定的网络下操作运行。除此之外，还需要对化工安全仪表运行过程中的其他环节加强重视，这样可以实现石油生产效率的提升，不仅仅要做好数据的处理工作，同时还需要做好信息的管理工作，对各个数据做好相应的分类，并做好储存工作，将整个管理信息以及数据内容有效的结合起来，从而实现整体结构的优化和改善。
结语
安全仪表系统对化工工艺装置的运行，对化工行业的发展都至关重要。安全仪表系统应当具备安全性、可用性、智能化以及降低故障平均发生率等优越性能。注重化工工艺装置中安全仪表应用中的关键问题，提高安全仪表系统的安全性、可用性并且降低安全仪表的维修成本，为化工行业提供良好的工作环境，推动化工行业向智能化、集约化方向发展。
参考文献
[1]刘齐忠，林融.化工安全仪表系统的设计及实施探讨[J].化工自动化，2010（5）：1-6.
[2]黄步余，范宗海，马蕾.化工安全仪表系统设计规范解读[J].化工自动化，2013（6）：1-9.