工厂安全仪表系统设计要求及实现

    1　引　言

    现代石油化工厂和煤化工厂的规模越来越大,对自动化控制的要求越来越高,采用大量的仪表用于工艺控制和安全联锁。特别是安全仪表系统,广泛用于避免工艺危 险的发生。但是安全仪表设计中存在以下问题:设计的安全仪表功能是否必要?安全仪表功能的设计是否过于保险?过于保险的设计将导致不必要的投资,同时也意 味着系统维护成本和维护工作增加。安全仪表功能的设计是否能满足安全功能的需要,不能满足将意味着有潜在的重大安全隐患^{[1 3]}。

    为解决上述的问题,需要有一个科学的理论来指导安全仪表回路的设计。借助国际电工协会IEC 61508和IEC 61511这两个标准就可以系统化地解决上述问题。步骤如下:

    a)在项目的基础设计阶段,对P&ID进行危险和可操作性研究HAZOP(Hazards & OperabilityStudy)评估,分析工艺系统内存在的各种隐患,同时确定是否需要考虑使用安全仪表系统对工艺隐患进行控制。

    b)根据HAZOP评估提出的建议,对工艺系统的图纸进行修改,在认为需要安全仪表系统的地方,增加安全仪表功能。

    c)根据HAZOP报告,对相关的安全仪表功能进行安全完整性等级(SIL)评估,确定每个安全仪表功能的SIL等级,如果确定了该安全仪表功能的SIL等级为0,则可以删除掉此安全仪表功能。

    d)依据安全仪表功能的SIL等级,从设计角度对安全仪表功能冗余进行分析,并确定该安全仪表功能是否能满足安全需求。

    e)项目详细设计阶段,在采购仪表设备时,从可靠性的角度,来验证安全仪表功能是否能满足SIL等级,并提出将来生产运行和检修阶段的建议。

    通过上面的步骤,将可以很好地解决工艺系统设计,或装置生产过程中的安全仪表设计问题,从而达到安全仪表系统设计的合理性和可靠性要求。

    2　HAZOP评估

    2.1　HAZOP概念

    HAZOP是当今国际上很流行的一种对工艺设计进行系统分析的工具。HAZOP一般在项目的基础设计阶段70%完成时进行,需要具备下列资料:物料平衡表,P&ID,因果图,设备数据表,仪表数据表,安全阀数据表,生产操作程序。

    进行HAZOP分析时,要求有一个独立的HAZOP组长和各个专业的工程师组成的HAZOP小组来进行。它把整个工艺装置分成不同的系统(也称节点),在 工艺工程师介绍每个系统的工艺设计意图后,HAZOP组长将利用一系列的引导词,例如高流量,低温,高压等,对系统偏差的原因进行共同的分析和讨论,以识 别出这些偏差可能带来的潜在的隐患和后果,并一一识别出现有设计中的控制办法。如果在HAZOP分析中发现现有控制措施不足以控制工艺系统里的隐患时,将 会提出解决问题的建议。最后输出HAZOP报告。