化工企業安全儀表系統設計及應用論文
摘要：在我國經濟不斷髮展的背景下，化工企業的規模也在不斷擴大，化工企業生產技術以及生產裝置也越來越先進，生產更加智慧化和一體化，在這一背景下，化工生產安全性引起了人們的高度重視，因此人們對安全儀表也提出了更高的重視。本文從安全儀表的功能安全入手，探討安全儀表的設計原則，旨在提高化工生產的安全性。
關鍵詞：安全儀表系統（SIS）；設計；SIL等級劃分；應用
隨著我國科學技術的不斷髮展，化工生產的智慧化和自動化水平越來越高，使化工生產更加高效便捷，但是同時對化工生產的安全性也提出了更高的要求，安全儀表系統是保證化工裝置生產安全的系統，在化工生產中得到了廣泛的運用。
1安全儀表系統SIL劃分
安全儀表系統的功能就是保證生產過程的安全性，一般採用安全完整性等級（SIL）來對安全儀表系統的安全效能進行衡量。對安全儀表系統進行安全完整性等級劃分，一般可以分為SIL1、SIL2、SIL3、SIL4，其中，安全完整性等級最高的為SIL4，因此安全完整性等級為SIL4的安全儀表系統的功能越強，也就是靈敏度最高，可以檢測和響應SIL1、SIL2、SIL3等級檢測響應不出來的危險狀況。通常情況下，化工企業的裝置安全完整性等級最高的情況下為SIL3級。
2安全儀表系統設計原則
2.1測量儀表的設計原則
測量儀表是安全儀表系統中的重要組成部分，在安全儀表系統中，一般不會採用開關儀表，而是常常採用模擬量測量儀表，例如流量和壓力的測量等。在測量儀表的設計中，可以按照不同的設定原則進行設計。如果是按照獨立設定的原則進行設計，那麼對於SIL3級的安全儀表功能，測量儀表是一個完全獨立的控制，與基本的控制系統完全分開；對於SIL2級的安全儀表功能，一般會建議測量儀表和基本的控制系統分開，但是這並不是絕對要求的；而對於SIL1級的安全儀表功能，測量儀表是可以和基本的過程控制系統共用的，這是根據獨立設定原則來進行設計的。如果按照測量儀表的冗餘設定原則來進行設計，SIL3級和SIL2級的安全儀表功能採用冗餘測量儀表，SIL1級安全儀表功能採用單一測量的儀表。
2.2最終元件設計原則
在安全儀表系統中，最終元件主要指電機、控制閥和電磁閥等。按照控制閥的冗餘設定原則來進行設計，SIL3級安全儀表功能應該採用冗餘控制閥，而SIL2級的安全儀表功能採用冗餘控制閥效果更好，SIL1級安全儀表功能可採用單一控制閥。根據控制閥的獨立設定原則，那麼對於SIL3級的安全儀表功能，控制閥應該與基本的控制系統完全分開，這樣才能使安全儀表系統可以更優先發揮作用；對於SIL2級的安全儀表功能，一般會建議測量儀表和基本的控制系統分開，從而達到更好的控制效果；而對於SIL1級的安全儀表功能，測量儀表與基本的過程控制系統共用，但是值得注意的是，應該保證安全儀表系統可以優先執行。
2.3邏輯控制器設計原則
邏輯控制器是安全儀表系統中主要發揮邏輯功能的零件，一般是採用可程式設計的電子系統進行控制的，按照邏輯控制器的獨立設計原則，SIL2級和SIL3級的安全儀表功能，邏輯控制器應該與基本的控制系統完全分開，而SIL1級的安全儀表功能，邏輯控制器應該與基本的控制系統分開更好。按照邏輯控制器的冗餘設定原則，SIL3級安全儀表功能應該採用冗餘邏輯控制器，而SIL2級的安全儀表功能採用冗餘邏輯控制器效果更好，SIL1級安全儀表功能可以採用冗餘邏輯控制器。
3安全儀表系統在化工生產中的應用
某45萬噸合成氨專案，工藝過程包括：天然氣壓縮和脫硫、一段轉化、二段轉化、CO高低溫變換、MEDA脫碳、甲烷化、氨合成、氨冷凍。該專案各主要裝置控制要求嚴格，自動化水平較高，採用了較多的集中顯示和控制迴路，並根據工藝要求設定了相應的聯鎖迴路，對儀表的.測量精度、穩定性和可靠性都有較高的要求，該裝置使用和利時K系列硬體和MACS6軟體組成的DCS過程控制系統，同時採用TRICON三重冗餘容錯技術的邏輯控制系統獨立完成安全儀表功能。安全儀表系統與過程控制相互獨立，但又不完全分離，SIL1等級的測量回路先經安全儀表系統（SIS）安全柵一進二出，一路訊號進SIS進行邏輯判斷與輸出，另一路透過盤間線進入DCS進行過程監控。SIL2、SIL3等級的迴路採用與過程控制系統（DCS）完全獨立的三取二測量、控制迴路，直接進入SIS參與邏輯判斷和輸出，既保證了系統的安全性，又保證了裝置的建設成本控制在經濟、合理區間。
4結語
在我國科學技術的推動下，我國化工企業生產智慧化程度和自動化程度越來越高，安全生產問題越來越受到人們的重視，在進行安全儀表設計的時候，應該對安全儀表迴路的每一個元器件都進行合理的設計，必須選擇最適宜的設計原則對測量儀表、最終元件和邏輯控制器進行設計，只有這樣才能保證安全儀表系統的效能。
參考文獻：
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