安全仪表系统安全完整性等级（SIL）评估技术应用

1、安全仪表系统安全完整性等级（SIL）评估技术应用本期主题?石油化工自动化CHINAINSTRUMENTATION中阈俄嚣夏表安全仪表系统安全完整性等级(SIL)评估技术应用ApplicationofSafetyIntegrityLevelofSafetyInstrumentedSystemi_姜巍巍李玉明王春利张卫华中国石油化工股份青岛安全工程研究院:(山东青岛266071)11,1f1f11_,1_j摘要:介绍安全仪表系统sIL等级评估过程,并对iPTA装置氧化反应器尾氧超8%联锁回路进行评估.通过评估可以合理,有效地设置安全仪表系统,保障石化装置安全完整性.关键词:安全仪表系统SIL等级安

2、全仪表功能危险风险Abstract:Thispaperintroducessafetyintegritylevel(SIL)processofsafetyinstrumentedsystem,andassessesmorethan8%interlockcircuitoftrailoxygenoftheoxidationreactioninPTAunit.SafetyinstrumentedsystemcanbemorereasonableandavailabletoensuresafetyintegritylevelofpetrochemicalunitsbySILassessment.Key

3、words:SafetyinstrumentedlevelSILSaltyinstrumentedfunctionHazardRisk2009年第2期1前言典型事故案例分析表明,绝大多数事故的发生都与安全仪表系统的设置有关.尽管大多数石化装置均安装了安全仪表系统,但由于安全仪表系统设置的针对性,合理性,有效性等方面的问题造成当灾难性事故发生时安全仪表系统却失去了作用.在石化装置开展安全仪表系统SIL评估,合理,有效地设置安全仪表系统,实现安全仪表系统SIL等级,保障石化装置安全,已经成为目前迫切需要解决的问题.本文以PTA装置氧化反应器为例,介绍安全仪表系统SIL等级评估的过程.2安全仪表系统

4、SIL等级评估过程当美国ANsI/IsA决定放弃ANsI/ISA一84.011996,转而采纳IEC6151l时,引入了OSHA1910.119的”宗亲条款(GrandfatherClause)”,使之成为ANSI/ISA一84.01-2004,见ANSI/ISA一84.012004-1,条款1.0y.宗亲条款解决了功能安全标准从ANSI/ISA一84.011996向ANSI/ISA一84.012004过渡遇到的问题,即对于已经存在的SIS,如何满足或遵循新的标准?宗亲条款的中心含义是对于按照以前的标准规范和工程实践设计,建造的,已经存在的SIS系统,业主或操作者应论证”设备是以安全的方式设计

5、,维护,检验,测试和操作”.有两个基本的评判步骤:(1)确认进行了危险和风险分析,以定量的或定性的方式,确定SIS中的每个SIF所应具有的风险降低叶,阆俄嚣俄表CHINAINSTRUMENTATION2009年第2期本期主题?石油化工自动化水平要求;(2)确认对已经存在的SIF进行了评估,确定它们满足了所需要的风险降低要求.遵循了这一原则,整个安全仪表系统SIL等级评估过程包括:(1)搜集工艺流程资料;(2)危险分析,确定安全仪表系统的安全仪表功能;(3)风险分析,确定安全仪表系统的安全仪表功能的目标SIL等级;(4)安全仪表系统操作模式的确定;(5)安全仪表系统结构约束的确定;(6)安全仪表

6、系统可靠性数据的确定;(7)安全仪表系统SIL等级的计算;(8)安全仪表系统SIL等级的评估.图1给出了安全仪表系统SIL评估的过程.低要求或高要求操作模式传感器,逻辑控制器及最终元件技术冗余:1ool,loo2,2OO3,1002D搜集工艺流程资料危险分析l(HAZOP)1.】1.一风险分析l(LOPA)l_一霎蜜噩卜_堇>卫_厂需sIL等级?/1二苎!.竺图1安全仪表系统sIL等级评估过程3PTA装置氧化反应器安全仪表系统SIL等级评估3.1工艺流程氧化反应器TD一20l反应温度为185l95,反应压力为0.88-1.08MPa.对二甲苯(PX),醋酸,催化剂和消泡剂按比例控

7、制流量进入反应器中.氧化用空气由多级离心式空气压缩机TC.201和英格索兰压缩机TC.202供给,另有一路氧气管道可以实施富氧氧化.两路气体压力控制在相同压力,由各自流量调节阀调节汇合后再分4路从TD一20l底部吹入反应器.反应尾气中的氧含量要进行监控,按照其正常范围(2.5%-4.3%)调节空气流量,一旦超出指标8%,TD一201停车联锁动作,以保证反应器安全.图2为氧化反应器的简图.纯图2氧化反应器衙视图3.2尾氧联锁回路安全仪表功能(SIF)及表决形式描述清晰地,准确地辨识SIF,是安全仪表系统SIL等级评估的首要工作之一.IEC61511定义安全仪表功能为”为达到功能安全所必需的具有特

8、定安全完整性水平的电子/电气/可编程电子安全功能,安全仪表功能可以是安全仪表保护功能,也可以是安全仪表控制功能”.换句话说,安全仪表功能就是当潜在危险发生时安全仪表系统为了整个过程的安全所采取的动作.利用HAZOP分析,辨识出尾氧联锁回路的安全仪表功能是为了防止因异常反应而造成反应器内堕蕙本期主题?石油化工自动化CHINAINSTRUMENTATION中团俄露曩表爆炸,当尾气中氧气浓度(ARZ1201A,B,C)3点中2点如果达到设定值(VH)8VOL%以上,关闭阀fFCV1201A,B和HCV120lA,B,C,D;关闭阀门SDV1201C和FCSV1201C.其中,输入信号:ARZ1201A,B,C(2003)表决;逻辑单元:HoneywellFSC(1oo2D);输出信号:阀门FCV1201A,B,阀组SDV1201C和FCSVl201C(1002).这3个阀组之间是(3003)表决.阀组HCV1201A,B,C,D4个阀门是(4004)表决,这两个大组之间是(1oo2)表决,如图3所示.表1为尾氧