【石油化工安全仪表系统的功能探析与评价探究7400字（论文）】

石油化工安全仪表系统的功能分析与评价研究TOC\o"1-3"\h\u7759摘要 11958关键词 122491.引言 1221082.安全仪表系统的概念及特点 285482.1安全仪表系统的概念 2289162.2安全仪表系统的特点 2195782.3安全仪表系统的评价要点 217242.3.1稳定性 2120752.3.2科学性 3141262.3.3安全性 3180163.石油化工常见安全仪表类型 3249633.1流量仪表 3150063.2压力仪表 4250113.3温度仪表 4326313.4物位测量仪表 5119244.石油化工安全仪表主要功能分析 59414.1自动化系统可编辑作用 5107584.2仪表记忆功能 579974.3数据处理能力 6151695.石油化工安全仪表功能改善的建议 658675.1对传感器的冗余进行科学设计 6196445.2对安全仪表系统进行全面设计 723135.3做好融入配置工作 7210775.4加强相应管理工作 8300886.石油化工安全仪表系统应用案例分析 8249856.1项目概况 8300406.2改造内容 10311036.3效果评估 11325027.总结 1216126参考文献 12石油化工安全仪表系统的功能分析与评价摘要：石油化工业对我国的经济发展有着直接的影响。跟随中国石油化工企业规模的不断扩大，相应的储罐区也在不断增加。最近，罐区火灾和爆炸造成了重大的社会后果。石油化工生产过程中存在着各种各样的项目和风险较大的项目。想要减少此状况，石化公司应寻求在生产流程中增强和引入不同的控制机制。为了管理与控制各方面的工作，有必要增强相应设备的合理设计，使之进一步研究，并努力优化仪表系统的设计，以增加安全性、稳定性与可靠性。石油化工安全设备功能分析与评价的基础上，分析了安全仪表系统的概念、特点及评价要点。其次，我们研究了安全仪表系统的一般类型、功能分析和改进建议。最后，本文通过具体的工程实例说明了安全仪表系统的功能和评价，期望本研究对石油化工企业的安全行车安全起到重要的作用。关键词(中文):石油化工；安全仪表系统；功能分析1.引言于经济飞快发展的背景下，科技也获得了提升。石油化工行业的生产方式已由传统生产方式变化成自动化生产方式。石油化工，又称石油化工，是我国经济的重要分支。它是国民经济的中心，为交通、电子、其他行业和人类生活提供广泛的服务。石油化工行业环境复杂危险。过去，化工行业制造化工产品的传统工具数量相对较少，操作结构相对简单，他们的工作通常由制造工程师执行。20世纪中叶以来，科学技术飞速发展，自动化技术获得了进步。自动化控制工具是在电力和自动化技术有效集成的技术背景下创建的。在我国目前的化工、生产、计量控制等方面，自动控制系统被广泛使用，自动化水平越来越全面。在生产过程中，安全管理变得越来越重要，需求逐渐增加，石油化工设备在制造过程中的安全运行是安全管理的重要内容。因此，为了保证安全生产，有必要加强安全仪表系统的应用，并对其进行深入研究，为生产安全可靠提供基本保证[1]。2.安全仪表系统的概念及特点2.1安全仪表系统的概念从通常来讲，按照安全联锁系统的性能，系统的安全性划分成四个等级。该保护级别衡量给定操作期间系统的整体质量，区别于别的系统数据。换句话说，测量系统不一样的安全等级可以使测量结果产生很大差异，其中第四级与第三级间的区别十分显著。因此，这种特殊性能可以应用于不同化学工业的安全设备系统[2]。2.2安全仪表系统的特点安全仪表系统的逻辑控制器是由电气、电子和可编程电子技术组成的逻辑运算处理器。安全联锁系统里逻辑控制器的产生给重点控制与安全保障应用供应了可靠的技术支持。逻辑控制器的显著技术特征应为，如果系统未能具有高可靠性，并通过冗余或其他方式避免整个系统的故障，则会出现特定的故障状态。安全仪表系统的逻辑控制器不同于常规PLC，必须采用早期预警和安全方法，确保能够测试到组件99%以上的潜在危险障碍；由第三方权威认证，此设备适合国际功能安全标准的严格性与可靠要求。三大特点是稳定性、安全性和科学性。在生产经营过程中，石油化工公司必须确保系统具有这些特性，来保证生产项目的按时有效的达成。要在公司初期设立安全联锁系统。同样重要的是，确保仪表系统必须在更稳定、及时和及时的基础上进行处理，以确保仪表的进步和发展更稳定、时间和速度满足行业标准。在系统设计开始时，考虑为每个过程的每个部分选择特定的通信措施和各种组件，以确保每个装置满足特定安全装置的规定。为保障安全装置在事实设计时间里持续好的的运转情况，特定的工作条件对设备影响的分析足以扩展操作员的整体实力。为减少公司内部管理良好的影响，完成讨论工作。影响安全联锁系统的原因有很多。所以周期设计中，首先需要提高石油化工行业设备的稳定性，加强管理体系的管理和维护，合理控制一切可能发生的突发事件[3]。2.3安全仪表系统的评价要点2.3.1稳定性在设计石油化工安全设备时，应首先考虑稳定性。在现代石油工业中，安全管理是最重要的内容。因此，在相应设备和设备的设计过程中，可以保证整个设备的稳定性，有效地保障相应人员的安全，有效地开展各种采油活动。这是开发设备安全系统时一定要听从的关键准则。为了达到此准则，一定要具体思考系统的设计，以保障设备十足的系统安全。在生产设备测量系统的开始与结束时期，能够在实践与保护时期保障人体健康和稳定性以及设备的环境稳定性。对于任何可能导致故障的电源，稳定工具系统必须给出正确和适当的说明，事故可以首先防止事故发生，防止事故变得更严重或更广泛，并且可以将维护成本降至最低[4]。2.3.2科学性科学性主要是指石油化工安全防护装置的设计，根据科学原则，不应违反科学原则。您必须考虑每个系统中每个组件的连接，确保每个工作链接的良好工作、科学连接和有效操作，确保整个组件在高效和高效的状态下工作并满足设备的最新生产需求。提高安全设备市场占有量，加强有关公司是重点竞争力。2.3.3安全性安全是石油化工安全防护设计一定要达到的基本准则。设计流程一定要保障人的安全，坚守且落实以人为先的观点。这种方法本身就是整个设计结构，更加人性化、一致性，符合现代人对本仪器系统的要求。简言之，这三项基本原则必须符合石油化工保障措施的设计。同时，结合实际情况分析了几种特殊情况和影响因素，确定了前进目标。有必要不断提高相关人员的专业知识，以便在越来越多的设备故障情况下，安全设备系统能够重新生成问题，从而重新生成其价值，并确保整个石油行业的增长和进步[5]。3.石油化工常见安全仪表类型3.1流量仪表流量仪表的主要工作是进行液体流量检测和流量检测，必须根据测试数据确定液体输入和其他参数。十分普通的是电磁流量计与超声波流量计。图3.1流量仪表示意图3.2压力仪表必须有压力计来监控压力波动与化学品生产情况，影响生产质量和效率的化学因素各不相同，因为许多因素影响内部压力。在实际化工生产过程中，使用压力表检测生产过程的压力状态，并根据恢复压力值调整压力表。图3.2压力仪表示意图3.3温度仪表由于化工生产对温度要求较高，因此有必要使用温度计严格控制温度范围。温度计可接收热源信号，反馈实际生产温度。因此，可以控制化学生成中的环境温度。此外，温度计还可以采集温度并记录在系统里。图3.3温度仪表示意图3.4物位测量仪表物位测量仪表的仪表是掌控化工生产原材料的导入。物位测量仪表划分成导波雷达、回波反射器和其他设备。制造商可根据实际精度要求进行选择。在化工生产过程中，原料的配比直接影响到产品的质量。因此，为了控制原材料水平，有必要使用料位测量仪，这不仅可以确保产品质量，而且可以提高制造的安全性。图3.4物位测量仪表表示意图4.石油化工安全仪表主要功能分析4.1自动化系统可编辑作用如今的化学夹具一般将电子控制软件与电气和电子设计技术互相结合，以达到自动化作用。全新的自动控制系统的控制模块采用可编程控制模块，使自动仪表的操作和控制具有灵活的编程能力，保证了逻辑单元的控制灵活性优化。4.2仪表记忆功能记忆功能结合了自动控制系统功能和自动信息存储技术。传统的化工生产设备通常使用逻辑电路和时序电路记录设备信息，但这种方式是在信息记录过程中，因此在下一条信息记录出现后，会直接覆盖上一条信息记录，有一个明显的缺陷，因此，无法跟踪和总结信息。该仪器将化工设备自动化与信息技术相结合，具有一个小型信息插槽，能够储存经过信息形成的随机记忆，防止信息遗失，还有被修改后以防信息损失。另外如今的化工仪表能够添加算术运算模块，以实现装置信息的极值计算[6]。4.3数据处理能力在当前的化工生产中，信息数据的生成速度非常快，对这些信息的操作和分析是化工设备科学调整的基础。目前的自动化化工仪表具有很高的信息处理功能，化工设备可以对化工设备的信息进行校正，利用数据处理技术对化工设备的信息进行校正，不记录化工生产信息。另外，仪器信息收集的准确性得到了提高[7]。5.石油化工安全仪表功能改善的建议为了提高仪表系统的功能，在涉及石油化工系统时，对已开发的设备进行保护，并对与设备运行相关的过程和行为进行深入分析。根据评估内容，详细介绍了整个安全装置及其安全系统的评估工作。另外，如果分析与评估流程里，确定设备系统安全性低，就是系统设计必须集中在DCS里，来智能化操控系统设计本钱。另外，故障频发的配置来说，在制作过程中的不良应用不但可能造成极大的威胁，还会影响直接的生产订单。因此，有必要改进安全工具系统。同时检查某些循环功能的安全指标，确保生产安全可靠[8]。5.1对传感器的冗余进行科学设计冗余是仪表的关键构成部分，同时是系统设计的关键构成部分。但是，在冗余配置中，并不是全部的传感器都适应此配置。SIL是传感器故障概率的前提标准。若是安全系统的传感器达到此要求，人员应选择传感器的集成，以导致安全系统达到设计要求。若是传感器不符合SIL要求，在此阶段应加强冗余传感器的应用。然而，当应用冗余传感器的时候，设计者必须充分思考系统的安全性，同一时间把增多的功能数量与堵塞时间作为合理应用逻辑结构的根基，并充分思考系统的适配性。于这种情况下，也必须保证测量设备系统的可靠安全性。因此，在实践中，需要正确使用三取二形式的逻辑结构[9]。5.2对安全仪表系统进行全面设计而对石油化工防护装置来说，SIL是与整个系统功能相关的最重要的内容，经常用各种部件来补充和实现安全设备的功能，以保证整个设备的完整性。主要部件应包括控制器、执行器、传感器等。每个组件之间都有密切的关系。负责人要多注意这些连接，了解并了解相关的SIL内容，以确保每个组件都是最新的。例如，在检查和分析逻辑控制时，首先将设备SIL确定为3级，以最大限度地提高整体控制效率并将控制故障率控制在0.1%以内。如果SIL为2，此时的典型故障率通常控制在1%以内，以更好地匹配整个组织的特点，在实际运行中更加合适和高效。在实际运行中，整个系统的稳定性受到逻辑控制的影响，但根据实际石油化工公司的研究，了解到很多工人特别关注逻辑控制的内容。如果整个安全相关系统的管理不安全，系统不稳定。因此，在设计系统时，负责人必须考虑多方面的问题，以确保设备符合相关标准，标准的水平可以保障了系统的平稳运转与发展。5.3做好融入配置工作石油化工安全仪表系统在实际设计中存在很多失效。因此，系统设计过程要求相应人员充分了解各设备的故障率，并通过并联方式分析整个系统的故障率。例如，如果逻辑控制器具有3级失效率，它将满足某些系统要求。在实际设计过程中，设计者还对实际逻辑控制器的故障率进行三级监控，同时对传感器与执行器出现问题开展监视。速度调节成2级，如今系统的错误率在2级计算与分析。在这种情况下，如果整个系统的故障率为2级，则不能按照自动安全系统的具体要求降低系统的故障率。在这种情况下，正确的开发人员需要采取正确的措施来解决问题。为了改进传感器，一般会选择冗余配置。经过讨论上面几点并引入冗余方法，能够提升系统的安全级别。同一时间，设计人员能够在配置备份期间配置执行器与螺线管。此时，为了保证安全，就需要根据这两个特点进行科学合理的配置。全系统级别有效。将您的系统升级到符合SIL3标准，使系统更安全，满足生产经营人员的具体要求。不同的仪表系统条件对执行机构有不同的要求，执行机构的类型和功能也有一定的差异，所以在实际设计过程中产生了不一样的执行机构、要求与标准。如今，系统里的两个执行器联结使用。这种方法可以有效地提高SIL。因此，设计过程要求设计人员根据系统的真实状况开展讨论，借此是根基选择驱动器，并根据驱动器的功能特点创建合适的备份配置，这是提高SIL值的唯一途径。5.4加强相应管理工作每个项目的发展都与相应的行政工作密切相关。在设计石油化工设备系统时，管理工作是一项持续的任务。由于我国石油化工工业的快速发展，人们的生产生活与石油资源的维护息息相关，对石油的需求不断变大。在石油开采中，化学仪表系统十分关键，需要进行适当的研究和分析，并全面实施整个系统的保护和运行。在提供保护和风险意识方面，特定流程中存在一些挑战，目前无法满足人们的需求。选择正确的计算方法可能会导致整个设备出现问题，因此在执行各种评估任务时应使用科学的方法。除了最终设计结果的呈现之外，图纸与方案也有着相应过失，此过失的发生与管理不科学有关，非常重要。只有通过全过程的科学管理，才能提高整体工作效率。这使人们能够快速制定相应的管理计划，有效地保证设备整个安全系统的安全稳定，以及每个员工在生产过程中的行为。这让每位员工都能按照相关标准工作，确保整个系统的安全稳定运行。6.石油化工安全仪表系统应用案例分析6.1项目概况某石油化工公司储运车间更换了汽油组分罐。改造后的流程如图6.1所示。在安全相关系统的改革过程中，经过HAZOP分析和SIL评估后，下一个SIF被评估为SIL1。（1）储罐液位监控器关闭相应储罐进口管路的气压截止阀。（2）储存容器的液位开关关闭相应输出管路上的气压截止阀，同时关闭泵。图6.1改造后的汽油组分罐流程示意安全仪表系统（SIS）的安全完整性等级（SIL）验证工作主要验算安全仪表功能（SIF）能否达到安全完整性等级（SIL）分级报告中确定安全完整性等级（SIL）等级的要求。SIS的SIL验证工作主要如下安全仪表系统（SIS）中每一个子系统的安全完整性等级（SIF）的安全系统失效概率（PFDavg）计算是将该SIF分解为传感器、逻辑控制器、执行器等子系统，然后将各子系统的PFDavg相加，根据表１判断其结果满足的相应SIL级别。计算如式（１）所示：（1）对于每一个子系统，其（2）其中λＤ为元件的危险失效率，该值与元件类型、服役条件、诊断覆盖率、现场管理水平等因素密切相关；MOON为各部分的表决方式；MTTR为平均恢复时间；β为共因因子；PTC为检测测试覆盖率。PFDavg可采用可靠性框图、故障树或马尔科夫模型进行建模计算。表6.1安全完整性等级定义：低要求模式SIL等级PFDavg目标风险降低因子（RRF）4≥10-5且<10-4>1×104且≤1×1053≥10-4且<10-3>1×103且≤1×1042≥10-3且<10-2>1×102且≤1×1031≥10-2且<10-1>10且≤1×102硬件结构约束的安全完整性由仪表类型（逻辑控制器、传感器、最终元件）、安全失效分数（SFF）和硬件故障裕度（HFT）共同决定。其中SFF计算如式（3）所示：（3）表6.2，6.3分别给出了IEC61508规定的Ａ类和Ｂ类安全相关子系统的结构约束判断标准。一般传感器、电磁阀为Ａ类安全相关子系统；逻辑控制器为Ｂ类安全相关子系统。表6.2A类安全相关子系统的结构约束SFFHFT012<60%SIL1SIL2SIL360%-90%SIL2SIL3SIL490%-99%SIL3SIL4SIL4≥99%SIL3SIL4SIL4表6.3B类安全相关子系统的结构约束SFFHFT012<60%不允许SIL1SIL260%-90%SIL1SIL2SIL390%-99%SIL2SIL3SIL4≥99%SIL3SIL4SIL46.2改造内容GB/T50770-2013《石油化工安全仪表系统设计规范》和《中国石油化工易燃可燃液体气压罐面积调整导则》依照第4.1.3和4.1.4条内容:安全锁用电磁阀。与原气动耦合阀的入口和出口管道串联。按照SIL分类，新电磁阀一定要达到SIL1要求，电磁阀配置就像图6.2表示。一个新的电磁阀能够在紧急状况下关闭安全系统。原装电磁阀用于控制正常操作条件下的阀门更换。新的电磁阀的DO信号来自安全相关系统，原电磁阀的DO信号来自SCADA系统。连接安全系统后，气动切换阀的阀门复位信号发送至SCADA系统并显示，阀门复位信号线作为原件使用。图6.2电磁阀配置示意图6.3效果评估一般石化企业大修为4年1次，因此传感器子系统检测测试时间间隔TI1＝48个月，逻辑控制器子系统的检测测试时间间隔TI2＝48个月，执行器子系统的检测测试时间间隔TI3＝４８个月；汽油组分罐回路组件MTTR＝8h；传感器使用寿命为10a、逻辑控制器使用寿命为15a、执行元件使用寿命为10a。汽油组分罐回路子系统各元件的失效率数据选用PHAMS平台中相应元件对应的通用失效率数据,对比改造前与改造后的系统可靠性与可用性。表6.4PHAMS平台验证结果SIF回路信号SIL定级SIL验证PFDavg误跳车率MTTF/a是否满足需求SIL需求RRF验证SIL结构约束验证RRFSIF01SIL2120SIL1SIL161.501.63×10-25.60否从以上结果可以看出，阀门的PFDavg占PFDSYS比重最高，约98.8%，是系统中最薄弱的环节。表6.5改进方案PHAMS平台验证结果SIF回路信号SIL定级SIL验证PFDavg误跳车率MTTF/a是否满足需求SIL需求RRF验证SIL结构约束验证RRFSIF1001SIL2120SIL2SIL2793.501.26×10-25.23是通过以上SIL验证分析可以看出，并不是设置冗余结构就能使SIS满足目标SIl，为了保证SIS系统的安全可靠性，必须在设计阶段进行SIF回路各子系统的冗余结构合理化设计，并避免过度设计；同时，在安装、调试、运行维护中应严格执行IEC611511功能安全管理的相关规定，做好各个阶段的功能安全评估工作。由于污油罐的安装没有预留接口，并且考虑到成本和