摘要：随着现代科技的发展，各类新技术逐渐被应用到传统行业中，化工生产自动化程度也在不断提高，温度仪表、流量仪表、压力仪表以及物位仪表的应用大大提高了企业的核心竞争力，在当今日趋激烈的市场竞争环境下，综合提升了企业的可持续发展能力。
关键词：安全仪表系统；化工企业；设计与应用
随着我国工业发展的进程不断加快，安全问题是不容忽视的首要问题。因此，我们需要通过科学合理的方法，选择安全仪表系统，从而最大限度的减少生产过程中存在的隐患，为作业提供一个良好的环境，并保证企业能够长远的发展。
1安全仪表系统的等级划分
在某一特定的时空范围内，安全功能可以被成功执行的概率称为安全等级系数。安全仪表盘的安全等级越高，则其可靠性越强。按照梯度划分，我们人为地分为4个等级。安全等级为一级，装置发生事故的可能性较小，对周边环境、人身安全及企业的经济损失的威胁较小。安全等级为二级的则偶尔会发生事故，相对于一级而言，出现人员伤亡的可能性较高，并伴随着经济效益的损失扩大。安全等级为三级是指装置本身发生事故的可能性较高，对周边环境、人身安全及企业的经济损失产生较大的影响。安全度等级为四级的则是所有情况中最为严重的级别。因此，针对不同装置，我们应采用不同级别的安全仪表装置，从而满足企业生产的日常需求，同时，也减少对不必要的安全装置的过度投入。
2安全仪表系统设计原则
2.1测量仪表的设计原则
测量仪表是安全仪表系统中的重要组成部分，在安全仪表系统中，一般不会采用开关仪表，而是常常采用模拟量测量仪表，例如流量和压力的测量等。在测量仪表的设计中，可以按照不同的设置原则进行设计。如果是按照独立设置的原则进行设计，那么对干SIL3级的安全仪表功能，测量仪表是一个完全独立的控制，与基本的控制系统完全分开；对于SIL2级的安全仪表功能，一般会建议测量仪表和基本的控制系统分开，但是这并不是绝对要求的；而对于SIL1级的安全仪表功能，测量仪表是可以和基本的过程控制系统共用的，这是根据独立设置原则来进行设计的。如果按照测量仪表的冗余设置原则来进行设计，SIL3级和SIL2级的安全仪表功能采用冗余测量仪表，SIL1级安全仪表功能采用单一测量的仪表。
2.2最终元件设计原则
在安全仪表系统中，最终元件主要指电机、控制阀和电磁阀等。按照控制阀的冗余设置原则来进行设计，SIL3级安全仪表功能应该采用冗余控制阀，而SIL2级的安全仪表功能采用冗余控制阀效果更好，SIL1级安全仪表功能可采用单一控制阀。根据控制阀的独立设置原则，那么对于SIL3级的安全仪表功能，控制阀应该与基本的控制系统完全分开，这样才能使安全仪表系统可以更优先发挥作用；对于SIL2级的安全仪表功能，一般会建议测量仪表和基本的控制系统分开，从而达到更好的控制效果；而对于SIL1级的安全仪表功能，测量仪表与基本的过程控制系统共用，但是值得注意的是，应该保证安全仪表系统可以优先运行。
2.3逻辑控制器设计原则
逻辑控制器是安全仪表系统中主要发挥逻辑功能的零件，一般是采用可编程的电子系统进行控制的，按照逻辑控制器的独立设计原则，SIL2级和SIL3级的安全仪表功能，逻辑控制器应该与基本的控制系统完全分开，而SIL1级的安全仪表功能，逻辑控制器应该与基本的控制系统分开更好。按照逻辑控制器的冗余设置原则，SIL3级安全仪表功能应该采用冗余逻辑控制器，而SIL2级的安全仪表功能采用冗余逻辑控制器效果更好，SIL1级安全仪表功能可以采用冗余逻辑控制器。
3安全仪表系统在化工装置中的应用
3.1安全仪表系统产品的安全性识别
安全仪表系统的用途之一就是在生产的过程中提供保护装置，即停车连锁控制。然而，工厂在生产中由于误动或拒动而直接导致系统运行出现紊乱，继而给操作人员带来身体上的伤害，甚至影响企业的长远发展。安全仪表系统的安全系数很高，当超过一定的界限时，就会迅速的采取一系列的措施，切断危险源。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而另一方面，即使是还未发生危险时，安全仪表系统也能准确的做出诊断，判断故障点，例如：
系统中出现较严重的错误而导致整个安全级别下降时，安全仪表系统就会立即做出判断，触发保护装置，从而提高安全性。
3.2提高安全仪表系统的可用性
可用性是指：安全系统不会因为系统中存在的某一点错误，而直接崩溃，并丧失整体功能。它是鉴别安全仪表系统的重要指标。例如：合成氨装置。其对工程的流畅性的要求较高，不能因为工程中的小问题而停止运行。因此，必须提高安全仪表系统的可用性。在控制合成气压缩机中，我们一般进行全冗余配置。
3.3对安全仪表系统安全性的提高
在很多工业生产的流程中需要采用安全稳定的装置，从而实现企业的利润最大化。但是，化工生产安全必须在有限的度内进行，防止与生产发展相冲突。在考虑安全方面，不能仅仅只考虑安全仪表盘自身方面，还要顾全大局，从多方面共同作用。
3.3.1完善设计
将原有的联锁功能移入SM中时，逻辑功能可以正常使用，而模拟处理器则需要根据实际情况进行修改或测量，以弥补由于外界环境的变化而带来的差异。其具体的措施如下：采用自定义的方式进行小信号切除等操作；正确运用算数器，避免由于计算错误而导致系统出现故障。
3.3.2提高输入输出正确性
根据数据显示，系统出现故障的原因主要来自于输入输出端的错误。因此，在系统运行过程中我们应该选用质量和可靠性较高的产品。另外，采取的措施如下：（1）在输入端采用信号浪涌保护器。（2）相关的回路不能分配在相同的I/O卡上。（3）对于干扰性较大的回路安装隔离装置等，从而减小噪音的产生。
3.3.3可视化操作界面
采用SM系统后，其操作界面简洁，在正常运作是不需要过多的人为操作，虽自动化程度较高，但不利于人为的监控和操作，并容易引发事故。因此，我们需要对界面进行可视化操作：按照人的操作习惯设计工作界面；重新设计操作按钮，通过改变按钮的颜色、字样等，提高安全系数；在操作的过程中需要配有文字和图表说明；设置紧急切除开关，防止事态的恶化。
4安全仪表系统在化工生产中的应用实例
某化工企业主要进行氨项目的合成生产，其主要工艺流程为：天然气压缩以及脱硫处理→一段转化→二段转化→CO高低温的变换→MEDA脱碳→甲烷化→氨合成→氨冷冻。
在该化工企业中，为确保安全生产，降低安全事故，企业重点打造了较高水平的自动化生产设备。并设置了集中显示以及控制回路，同时依据工艺的需求，设置了相应的联锁回路，提升了测量的精度、稳定性和可靠性。该化工装置主要采用了和利用K系列的硬件以及MACS软件构成的DCS过程控制系统，并运用TRICON三重冗余容错技术的逻辑控制系统，实现了安全仪表的相关功能。
安全仪表系统和基本过程控制系统相互独立，但是并非完全分类。SIL?1级的测量回路首先经由安全仪表系统（SIS）安全栅一进二出，一路信号进入SIS，通过逻辑判断之后输出，而另外一路则经过盘间线进入到DCS系统中，实现对过程的全面监控。SIL?3级以及SIL?2级采取了和过程控制系统（DCS）完全独立的设计方式，采取的是三取二测量的控制回路，直接进入到SIS中进行逻辑的判断以及输出。不仅能够确保整个化工系统的安全性，还能够最大限度的降低化工装置的成本，实现了较好的经济效益。
结语
自动化和智能化是化工企业装置未来的重要发展趋势，尤其是安全仪表系统当属典型代表之一。为确保安全仪表系统的功能得到有效发挥，必须严格遵循相应的设计原则，科学合理设计每一个元器件，做好测量仪表以及逻辑控制器的设计工作，从而充分发挥出安全仪表系统的安全保障功能。
参考文献
[1]郭毅.化工企业中仪表自动控制系统应用[J].电子世界，2014，（14）：82-82，83.
[2]夏鹏.化工企业中仪表自动控制系统应用[J].商品与质量，2015，（16）：126-126.
论文作者:贺刚峰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/19
标签：仪表论文; 系统论文; 功能论文; 测量论文; 冗余论文; 逻辑论文; 控制系统论文; 《基层建设》2019年第3期论文;