安全仪表系统在精细化工中的应用

陈晓亮

摘 要：伴随着我国经济的发展，各个行业都在快速进步，生产活动向着智能化与自动化方向发展。精细化工生产时存在多种产品，本身存在一定的危险性与风险性，安全仪表系统的运行质量直接影响到化工生产活动的顺利进行。通过分析精细化工中安全仪表系统的作用，探讨安全仪表系统的具体应用。

关键词：安全仪表系统;精细化工;应用

0 引言

在企业生产过程中，生产安全对经济效益、社会效益、人员安全具有重大影响。对此，许多企业将安全仪表系统应用到生产环节中，对生产状况进行实时监控，当发现危险因素时能够及时采取措施避免危险事件发生，在石油、化工等工业领域中得到广泛应用。

1 安全仪表系统概述

安全仪表系统的作用是根据用于生产的机械装置或设备在生产过程中可能发生的危险进行及时的反映，使该装置或设备进入一个事先设置好的安全工况，从而将危险避免或者损失减小，来保证生产过程的安全。

安全仪表系统在企业安全控制中是不可或缺的系统。在工厂的实际生产中，会对安全管理划分不同的等级，划分等级的标准核心是工艺的生产过程或生产设备的问题，最开始要建立一个有针对性的控制系统，就像某些设备中涉及的分散控制系统。这个系统由传感器、逻辑运算单元和控制元件交互组成，当这个系统感受到周围生产环境有任何危险时，会及时反映迅速自动停止工作，使整个生产环境不受到破坏。生产条件环境会受到很多因素的影响，例如当前的设备工作壓力、温度等。一旦安全仪表察觉到了工作状态出现危险的信号时，控制系统会通过可以控制的逻辑器来决定设备开关是否处于切断或导通的状态，从而达到保护设备和操作人员的目的。

安全仪表系统是最开始的防护，用于监控化工设备运行过程中的状态，判断危险发生的可能，及时执行一些保护功能，防止危险的发生，做到减轻危险事件造成的损失，保护工人和生产设备的安全。因此，安全仪表系统的设计要合理规范。

2 现有化工安全仪表系统的特点

SIS安全仪表系统（ESD系统）中的逻辑控制器是由电气、电子、可编程电子技术构成的逻辑运算处理设备。SIS安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器的出现，为关键控制和安全保护的应用提供了可靠的技术保证。传统的PLC称为常规PLC，SIS称为安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器称为安全PLC。在研发的安全理念上，与常规PLC截然不同。

SIS安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器在技术上的显著特点是：系统必须有极高的可靠性，通过冗余等措施避免整个系统的功能失效;如果出现某种失效状态，它必须是可以预警的、安全的方式出现，保证能够检测出99%以上的内部元器件潜在的危险失效;SIS安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器与常规PLC的不同，还体现在通过第三方的权威认证，例如，德国的TUV的认证，仪表满足国际功能安全标准严格的安全和可靠性要求。当今世界的SIS安全仪表系统（ESD系统）的逻辑控制器一般采用硬件冗余和故障容错为基础的表决技术，如2outof3，或者采用基于诊断技术，如1oo1D，1oo2D，以及2oo4D等。

3 安全仪表系统在精细化工中的应用

3.1 仪表元件设计

硝化反应的特点就是反应过程产生的大量的热量，因此稳定的温度是保证反应在可控状态下进行的关键。在反应釜上设置温度变送器，用来检测反应温度。另外反应釜搅拌电机的工作状态是保证物料温度均匀的关键因素。当反应温度超过设定值，或者搅拌电机停止或故障时，将进料阀门尽数切断，同时打开应急冷冻水管道降温，同时还要及时打开应急槽阀门，待物流排入之后将应急处理工作做好。所有阀门在故障状态时都应处于安全位置。需要注意的是，为了保证变送器、阀门的失效概率数据的可靠性，我们选用的变送器、阀门均需要具有经过TUV认证的SIL等级。

3.2 等级确定

SIL为安全完整性等级，主要是指在特定时间、条件下，相关安全系统执行其规定功能的可能性。在确定安全仪表系统等级时，应以SIL为衡量标准，如若装置的危险性较高，对系统安全等级的要求也随之提升，获取安全性能付出的成本也较高。生产装置的危险由以下公式判定：

Risk=Probability×Consequences

式中，Risk代表的是装置潜在危险;Probability代表的是危险发生概率;Consequences代表的是危险带来的后果。其中，危险发生概率的计算方式为危险事件爆发率与安全系统失效率的乘积，SIL与失效率之间存在对应联系。对此，SIL体现出安全功能对整体风险降低的作用程度。在对安全完整性等级进行评估时，结合生产装置特点、工艺危险性、现行法律等，由专门机构或者企业自身进行确定，一般情况下，大型化工、电力、石化企业选择的安全等级为三级。以合成氨装置为例，其作为化工企业重大危险源之一，对企业、员工、设备安全构成严重威胁，根据大型化工装置安全等级防护规定，将该装置的安全等级确定为三级。值得一提的是，该等级对于整体系统来说，包括输入输出环节中全部设备，但是现行的传输设备能够通过认证，并达到三级的不多，企业可根据实际情况，最大限度的选择与要求相贴近的产品，采取多种措施提高安全等级，例如，将变送器引入安全仪表系统中等等，通过表决取值，对重要回路进行改造。

3.3 安全仪表系统调试技术

安全仪表系统安装工作完成之后，技术人员为保证设备能够在生产环境中发挥应有的作用，需要严格按照相关的要求对比相应的调试技术指标，从而保证总体的平稳性。仪器在安装过程中不可避免地会受到外界因素的影响，这些因素将会导致仪器部件的损失和损坏，一旦出现这种情况，就会影响设备的工作状态甚至会造成设备的损坏，造成不同程度的经济损失。因此技术人员需要充分考虑温度、阻力等环境因素对设备的影响，做好相关的调试工作。

对于气动阀的调试工作，需要结合实际情况做好相关的调试工作。具体而言，第一应该打开空气源球阀，观察设备的情况;第二，对气动截止阀进行调试，并对照设备的反应做好相关的记录;第三，在自动状态下改变参数进行测试观察，通过增加电磁阀的电压观察设备的变化情况。一旦在调试过程中发现问题需要及时进行处理。

3.4 安全仪表系统的管理、维护

在正式投入使用之后，要想有效确保安全仪表系统的稳定运行，就必须对其进行良好的管理。总的来讲可以从以下几点来进行：首先，做好维护人员的培训工作，让其能夠真正地掌握维护安全仪表软、硬件的能力以及具体的操作步骤;其次，结合实际情况来进行维护条例以及相关管理制度的制定，同时在系统进行检修或者是停止运行的时间内对其进行检查和测试，从根本上保证其正常实施;最后，一定要保存好安全仪表系统的相关设计程序以及软件组态编程等，记入需要进行逻辑修改等情况时，需要在第一时间将相关的信息进行更新处理，同时做好备份工作。

4 安全仪表系统在化工工艺装置中未来的发展趋势

科技的进步，使安全仪表系统在化工工艺装置中得到广泛的应用，未来安全仪表系统的发展趋势将是智能化、集约化和自动化，这是化工业发展的必然趋势。通过智能化的传感器和数字阀门的使用，最大程度上减少行业对人力、物力和财力的投入，智能化的安全仪表系统使其能自行诊断来维护自身的稳定运行。同时，采用可视化界面，实现操作方便简单，在日常操作过程中减少工作人员的工作强度。

5 结语

我国经济不断发展，相信未来我国化工相关行业也会蓬勃发展，其化工装置设备的发展方向也必然是大型的和智能的，化工生产过程中的安全问题就不容忽视，本文所探讨的安全仪表系统是会影响到化工过程设备的安全运行的，如今过程工业蓬勃发展，过程工业复杂，使得SIS的设置特别重要。以后，化工行业和研究技术人员在设计和使用安全仪表系统过程中要综合考虑各方面影响，确保安全仪表系统的正确合理性，防止设计不当带来的后果。

参考文献：

[1]周鸿，吕小杰.安全仪表系统的维修策略优化及应用[J].化工设计通讯，2019，45（10）：131-132.

[2]王阳阳.化工装置安全仪表系统设计探讨[J].石化技术，2019，26（9）：204，207.

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