摘要：对于企业日常运营、经济效益而言，生产安全十分重要，密切联系着员工生命财产安全，因此需入手于各个角度，推动企业运营安全性的全面提升。应用安全仪表系统，可帮助企业对生产过程进行更好的监控，提前预防危险或是发生安全事故后可第一时间将产生安全事故的原因找出，并予以合理的解决措施，最大限度降低负面影响。故而安全仪表系统近年来得到了更为广泛的应用。本文就化工领域中安全仪表系统的应用进行简要的分析和论述。
关键词：化工领域；安全仪表系统；应用
1安全仪表系统简述
随着科技发展，化工装置的自动化水平得到了极大的提高，目前正在朝着全流程自动化和无人化工厂的趋势发展。用于生产用的自动化控制系统，我们称之为过程控制系统（BPCS），但是就安全仪表系统而言，其本身就是一个完整的控制系统，它与过程控制系统相对立。广义上的SIS包括紧急停车系统（ESD），火灾和气体防护系统（FGS），燃烧器管理系统（BMS），安全联锁系统（SIS），仪表保护系统（IPS）等，是石油、化工、发电、环保、储运等行业重要的安全保护屏障之一。与BPCS不同，SIS只关注于安全方面，当所有的安全防护失效时，作为确保安全的最后屏障，SIS一定要在第一时间采取办法来确保全部的执行元件都在安全位置上。
2化工中SIS的必要性分析
化工中常用到的化学反应有加氢反应、硝化反应、氯化反应、氧化反应等数十种。就硝化反应而言，硝化反应是向大分子有机物中加入硝基的过程，反应过程中需要用到的原料有高腐蚀性的浓硫酸和浓硝酸的混酸，甲类可燃液体甲苯等，硝化反应本身也是一个放热反应，同时如果温度有所提升的话，也会导致硝化反应速率提高，所产生的热量自然也会随之增加，以至于造成反应温度无法得到有效的控制而产生爆炸的情况。硝化产品一般为多硝基化合物和硝酸酯，一旦受到撞击、摩擦或者是温度过高的话都会有爆炸情况产生，因此硝化反应从原料到成品可谓是危险重重，稍有不慎就会导致严重的后果。不但硝化反应具有一定的危险，在国家安监总局公布的《重点监管的危险化工工艺目录》当中所提到的一些工艺也同样具有很高的危险性。
随着社会的进步，对物质水平的需求也越来越高。化工作为国民经济的支柱产业，规模也越来越大，装置的危险性也越来越高。社会各个方面都高度重视化工企业的安全性，始终坚持安全生产。SIS的产生使事故的发生几率降低了许多，从根本上确保了装置的可靠运行，因此SIS已经成为保证企业安全生产的主要手段之一。
3安全完整性等级和保护层分析
3.1安全完整性等级
安全完整性等级SIL（SafetyIntegrityLevel）是指在一定时间、一定条件下，安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性。选择安全仪表系统时，需要确定安全仪表系统的安全完整性等级。安全完整性等级是对安全仪表系统安全性能的要求级别，一个装置的危险性越高，对安全仪表系统要求的安全等级就越高，获得对应级别安全性能所付出的安全成本也越高。生产装置的危险由下式决定：Risk=Probability×Consequences
式中：
Risk表示装置可能的危险；
Probability为危险发生的概率；
Consequences表示危险的后果。
危险发生的概率为危险事件发生概率与安全仪表系统的失效概率的乘积，而SIL与失效概率有着对应关系。因此，SIL反映了安全功能对整体风险水平降低的作用程度。在评估和确定安全完整性等级时，根据生产装置的特点、工艺的危险性、国家和企业相关法规所要求达到的安全等级，由具有资质的专门机构进行，也可由企业根据自己实践经验分析确定，通常大型化工、石化和电力行业所需的安全等级为SIL3级。如图1所示。
3.2保护层分析（LOPA）
保护层分析（LOPA）是简化的风险评估工具，我们针对HAZOP结果，找出事故发生的初始原因，按照时间顺序发挥找出所有的独立保护层，在假设所有的独立保护层都失效的情况下，根据各个保护层失效概率计算出事故后果出现的可能性。LOPA是一种半定量分析，是进行SIL定级的最常用的方法之一。
4化工装置中SIS的应用
4.1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。
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4.2系统与SIS逻辑设计
SIS的逻辑运算系统是SIS的核心和灵魂，合理可靠的硬件配置是保证SIS系统安全有效的基础，SIS的逻辑控制器在软件出现故障时，必须要做到可以自行诊断，可以根据设计的预定办法，来确保能够顺利进入到安全状态当中。除了正常条件触发联锁，在现场和操作台上都应配备紧急切断按钮，当紧急切断按钮按下时，执行机构能够执行相应的安全联锁，紧急切断按钮应该具有防误触的措施，另外软件的检修旁路不应接入紧急切断按钮中。
4.3软件和硬件的冗余设计
根据我们确定的SIL等级，SIS对冗余性的要求也不同。SIF回路安全完整性等级为1级时，可采用单一测量仪表；2级时，宜采用冗余设置；等级大于3级时，必须采用冗余设置；冗余方式根据系统对可用性和可靠性要求的差异性采用“与”或“或”逻辑要求。冗余技术还被应用于逻辑控制器的电源、中央助理、通信以及输入输出等单元当中。
4.4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，让其能够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。
结语
综上所述，在化工企业生产当中加强安全仪表系统的应用，对于提高生产效率质量以及安全防范具有重要的促进作用，提高人员素质，培训，加强对风险及危险的辨识，合理利用安全仪表来实现减少危险事件的发生或保持过程安全状态，为化工企业形成良好的安全生产、增创经济的良好局面打下良好的基础。
参考文献
[1]张海涛,戚新华.化工安全仪表系统设计探讨[J].山东工业技术,2016,(16):36.
[2]刘璋.石油化工安全仪表系统的设计与可靠性分析[J].商品与质量,2017,(46):110.
论文作者:秦瑞敏,王美丽,王代红
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/29
标签：仪表论文; 系统论文; 危险论文; 等级论文; 化工论文; 保护层论文; 冗余论文; 《基层建设》2020年第2期论文;