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化工安全仪表系统SIS的工程设计分析王清凯

发表时间：2021/4/27 来源：《基层建设》2020年第33期作者：王清凯

[导读] 摘要：作为高风险行业，化工生产过程中经常需要易燃易爆材料，且生产过程具有高温高压的特点，容易发生安全事故。

        山东中天科技工程有限公司山东淄博 255000
        摘要：作为高风险行业，化工生产过程中经常需要易燃易爆材料，且生产过程具有高温高压的特点，容易发生安全事故。为了加强对化工生产过程的监控和管理，通过开发化工安全仪表系统SIS，为生产人员和设备提供安全保护。只有在配置系统时做好SIS的工程设计，才能满足化工安全生产管理的需求。
        关键词：化工安全；仪表系统；SIS；工程设计
        引言
        SIS在现代化工生产中得到了广泛应用。在此基础上，本文介绍了化工安全仪表系统，讨论了化工安全仪表系统SIS工程设计方法，分析了化工工程施工中的安全管理措施，为关注这个话题的人提供参考。
        1安全仪表的概述
        欧美发达国家安全仪表系统技术一直处于领先地位。最早的安全仪表系统标准出现在德国，与锅炉开关控制有关。从那时起，为了适应不断提高的各种性能要求，仪表控制技术和控制系统技术不断地发展，安全系统的标准也在不断地改进和完善。改革开放以后，随着我国微电子技术和控制系统可靠性技术的发展，我国自主研发的专用于安全系统的控制器系统得到迅速发展。
        一般而言，根据安全仪表系统的设计和使用所涉及的性能，该系统的安全性可分为四个级别。与该系统中的其他数据不同，这种安全级别是在特定操作期间衡量整个系统质量的标准。也就是说，衡量该系统的安全等级不同将使系统质量的衡量结果产生很大差异，其中第四和第三级别之间的差异最明显。因此，根据这种特殊性质，安全仪表系统可以应用于不同的化学工业部门。
        2化工安全仪表系统SIS工程设计方法
        2.1系统选型分析
        系统选型应结合系统工程设计原则，还应根据化工生产安全管理需求，以保证满足相关技术标准要求。首先，系统应符合IEC61580SIL或TUVAK体系认证，并根据配套设备确定系统级别。按照相关标准要求，系统硬件、软件和仪表应当为已经商业化的正式版本，并且获得国家防爆、计量等方面的强制认证。其次，为保证系统具有较强的可用性，还应确保选择的紧急停车系统具备自诊断功能，能够完成故障自动测试和记录，以便在应对危险情况时及时启动报警。在工艺联锁控制方面，系统能够针对各信号完成维护旁路开关设置，以便使由系统测试维护引发的停车概率得到减少。为避免因误动作造成生产装置产生故障，应禁止为系统输出信号设置旁路开关。此外，系统应当与过程控制系统保持相互独立，能够实现安全保护技术独立运作。借助数据通信技术接口，系统则能相互通信。在数据连接方面，需要采取只读方式，禁止由通信接口向系统写信息。采用独立网络交换机、工程师站等构成通信网络，能够保证信号及时、可靠传输。
        2.2系统设备配置
        在系统设备配置方面，重点是需要完成检测设备和执行设备的配置，以便构成可靠的安全功能回路，使系统能够稳定发挥安全保护作用。系统传感器配置应保证灵敏度和精度达到较高要求，并按照安全级别划分为多个等级，完成相应冗余设置。针对一级安全仪表，应配置单独传感器，但是能够与DCS系统共用。二级仪表应设置采用冗余技术的传感器，与DCS分离设置。三级仪表需要采用与二级仪表相同的传感器的同时，能够采用信号偏差报警结构。按照“三选二”原则，各传感器输出技术指令信号分别经过独立信号分配器，然后传递至控制器进行表决。在执行设备配置上，需要完成拥有独立路径的切断阀。具体来讲，就是在控制阀上完成经过SIL认证的安全定位器组件，能够实现跳车动作控制。在阀门组件配置方面，同样需要重视冗余配置问题。针对一级仪表，需要完成单一阀门配置。二级仪表除了采用单独阀门，还要利用电磁阀完成冗余配置。三级仪表直接配置冗余阀门，并完成独立开关设置。电磁阀应处于定位器的位置，以免出现跳车问题。而保证各执行组件与主控系统相互分离，能够在系统发生程序紊乱时保证执行组件正常运行，使执行设备应对突发问题的能力得到提高。

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        2.3逻辑优化设计
        现阶段，常用逻辑运算符主要包含可编程电子系统和中继系统。如果系统逻辑运算较为简单，可以采用中继系统。如果需要实现复杂运算，需要采用可编程电子系统。考虑到化工生产安全仪表管理需要实现复杂功能，因此需要采用可编程电子系统。实际在系统逻辑布局方面，需要采用带有冗余或容错结构的可编程控制器，用于实现系统逻辑运算，保证系统能够安全、可靠发出逻辑命令。从运算器结构上来看，包含二取一带、三取一带、双重化二取一带等多种，内部包含冗余继承逻辑和变形组件。一旦系统发生故障，可以先行对事故进行识别，然后将其调整为旁路状态，确保指定功能可以完成。实际在逻辑形式选择时，需要结合系统运行工况确定。值得注意的是，优化设计应保证表决器逻辑设计合理，能够与控制器相匹配。在旁路设计中，还应保证开关位置能够为后期调整和维护提供便利。适当提高冗余配置，使测试周期得到延长，并利用手动旁通阀在事故状态下关闭阀门，能够使系统可用性得到提高。
        3化工工程施工中的安全管理措施
        3.1 提高施工单位和从业人员的安全管理意识
        良好的安全管理意识是保障化工工程安全管理措施的首要，只有从思想意识上对安全管理措施的高度重视，才能真正的建立有效的安全管理措施，并且能够把这些安全管理措施进行践行。在具体的安全管理中，我们的施工单位要经常的、重点把安全管理意识提出来，让相关人员真正的从思想让重视起来。施工单位要定期对相关从业人员进行培训，让他们明白安全管理的重要性，而不是走形式的去听和学。在日常的施工管理和安全管理中，要真正的去践行这些措施，让相关的技术人员从心底感受这种安全管理意识。
        3.2 提高施工单位技术人员的专业素养
        施工单位的技术人员的专业素养对化工工程的施工质量有着重要的影响。尤其是对化工工程来说，近些年来化工设备的复杂性不断提升，施工工艺和之前也有很多区别，这就需要我们的技术人员不断的提高专业素养以应对当前的复杂情况。施工单位或者化工单位要加强对相关技术人员的培训，让这些技术人员走出去了解当前的技术发展状况，以适应当前的新技术和发展需求。同时，我们的企业要想办法把大学毕业生留住，建立良好的大学生技术人员晋升机制，让他们能够看到希望，能够有晋升的途径，只要这样他们才会有更多的精力去专研技术，才能有效的为企业进行服务。
        3.3 完善监管制度和监督措施
        完善的监管制度和监督措施是保证施工措施顺利进行的有效保障。完善的监管制度和监督措施可以时时提醒施工单位的工作人员的安全意识，以鞭策他们按照监管制度和监督措施的要求进行施工。在整个施工的过程中，监察管理人员应该对施工现场有较为全面的了解，要尽到自身职责，对这个施工过程实行监督以及管理工作，从而保证施工中的各个环节衔接科学合理。尤其是在对施工材料进行检测的时候，应该抓住材料检测的重点，保证其材料质量符合标准。此外，监察人员还应该时刻提醒施工技术人员注意安全施工。
        3.4 安全技术交底要保证实施
        在完成安全技术交底后，编写人员要组织相关的技术人员对安全技术交底进行学习，充分地认识这份交底的重要性和可行性。实施技术交底的过程中，相关人员必须按照安全技术交底的方案进行操作，一旦出现特殊情况要及时向相关的领导进行汇报以及时处理安全技术问题。
        结束语
        在化工生产中，安全仪表系统SIS发挥重要管理作用。在实际进行工程设计时，还应保证系统运行可靠性和稳定性，并从便捷性角度加强系统设计，保证系统价值充分发挥。通过做好系统选型，并合理完成系统设备布置和逻辑优化，能够使系统有效保证仪表安全性，因此能够为推动化工企业的发展提供工程技术保障。
        参考文献：
        [1]张文学.石油化工安全仪表系统的设计及实施[J].化工设计通讯，2019，45（09）：111-112.
        [2]侯良玉，王明森.化工安全仪表系统设计探讨[J].化工管理，2019（25）：71-72.