安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級（SIL）評估技術(shù)應(yīng)用

1、安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級（SIL）評估技術(shù)應(yīng)用本期主題?石油化工自動化CHINAINSTRUMENTATION中閾俄囂夏表安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級(SIL)評估技術(shù)應(yīng)用ApplicationofSafetyIntegrityLevelofSafetyInstrumentedSystemi_姜巍巍李玉明王春利張衛(wèi)華中國石油化工股份青島安全工程研究院:(山東青島266071)11,1f1f11_,1_j摘要:介紹安全儀表系統(tǒng)sIL等級評估過程,并對iPTA裝置氧化反應(yīng)器尾氧超8%聯(lián)鎖回路進行評估.通過評估可以合理,有效地設(shè)置安全儀表系統(tǒng),保障石化裝置安全完整性.關(guān)鍵詞:安全儀表系統(tǒng)SIL等級安

2、全儀表功能危險風(fēng)險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,絕大多數(shù)事故的發(fā)生都與安全儀表系統(tǒng)的設(shè)置有關(guān).盡管大多數(shù)石化裝置均安裝了安全儀表系統(tǒng),但由于安全儀表系統(tǒng)設(shè)置的針對性,合理性,有效性等方面的問題造成當(dāng)災(zāi)難性事故發(fā)生時安全儀表系統(tǒng)卻失去了作用.在石化裝置開展安全儀表系統(tǒng)SIL評估,合理,有效地設(shè)置安全儀表系統(tǒng),實現(xiàn)安全儀表系統(tǒng)SIL等級,保障石化裝置安全,已經(jīng)成為目前迫切需要解決的問題.本文以PTA裝置氧化反應(yīng)器為例,介紹安全儀表系統(tǒng)SIL等級評估的過程.2安全儀表系統(tǒng)

4、SIL等級評估過程當(dāng)美國ANsI/IsA決定放棄ANsI/ISA一84.011996,轉(zhuǎn)而采納IEC6151l時,引入了OSHA1910.119的”宗親條款(GrandfatherClause)”,使之成為ANSI/ISA一84.01-2004,見ANSI/ISA一84.012004-1,條款1.0y.宗親條款解決了功能安全標(biāo)準(zhǔn)從ANSI/ISA一84.011996向ANSI/ISA一84.012004過渡遇到的問題,即對于已經(jīng)存在的SIS,如何滿足或遵循新的標(biāo)準(zhǔn)?宗親條款的中心含義是對于按照以前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和工程實踐設(shè)計,建造的,已經(jīng)存在的SIS系統(tǒng),業(yè)主或操作者應(yīng)論證”設(shè)備是以安全的方式設(shè)計

5、,維護,檢驗,測試和操作”.有兩個基本的評判步驟:(1)確認(rèn)進行了危險和風(fēng)險分析,以定量的或定性的方式,確定SIS中的每個SIF所應(yīng)具有的風(fēng)險降低葉,閬俄囂俄表CHINAINSTRUMENTATION2009年第2期本期主題?石油化工自動化水平要求;(2)確認(rèn)對已經(jīng)存在的SIF進行了評估,確定它們滿足了所需要的風(fēng)險降低要求.遵循了這一原則,整個安全儀表系統(tǒng)SIL等級評估過程包括:(1)搜集工藝流程資料;(2)危險分析,確定安全儀表系統(tǒng)的安全儀表功能;(3)風(fēng)險分析,確定安全儀表系統(tǒng)的安全儀表功能的目標(biāo)SIL等級;(4)安全儀表系統(tǒng)操作模式的確定;(5)安全儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)約束的確定;(6)安全儀表

6、系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)的確定;(7)安全儀表系統(tǒng)SIL等級的計算;(8)安全儀表系統(tǒng)SIL等級的評估.圖1給出了安全儀表系統(tǒng)SIL評估的過程.低要求或高要求操作模式傳感器,邏輯控制器及最終元件技術(shù)冗余:1ool,loo2,2OO3,1002D搜集工藝流程資料危險分析l(HAZOP)1.】1.一風(fēng)險分析l(LOPA)l_一霎蜜噩卜_堇>衛(wèi)_廠需sIL等級?/1二苧!.竺圖1安全儀表系統(tǒng)sIL等級評估過程3PTA裝置氧化反應(yīng)器安全儀表系統(tǒng)SIL等級評估3.1工藝流程氧化反應(yīng)器TD一20l反應(yīng)溫度為185l95,反應(yīng)壓力為0.88-1.08MPa.對二甲苯(PX),醋酸,催化劑和消泡劑按比例控

7、制流量進入反應(yīng)器中.氧化用空氣由多級離心式空氣壓縮機TC.201和英格索蘭壓縮機TC.202供給,另有一路氧氣管道可以實施富氧氧化.兩路氣體壓力控制在相同壓力,由各自流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)匯合后再分4路從TD一20l底部吹入反應(yīng)器.反應(yīng)尾氣中的氧含量要進行監(jiān)控,按照其正常范圍(2.5%-4.3%)調(diào)節(jié)空氣流量,一旦超出指標(biāo)8%,TD一201停車聯(lián)鎖動作,以保證反應(yīng)器安全.圖2為氧化反應(yīng)器的簡圖.純圖2氧化反應(yīng)器衙視圖3.2尾氧聯(lián)鎖回路安全儀表功能(SIF)及表決形式描述清晰地,準(zhǔn)確地辨識SIF,是安全儀表系統(tǒng)SIL等級評估的首要工作之一.IEC61511定義安全儀表功能為”為達到功能安全所必需的具有特

8、定安全完整性水平的電子/電氣/可編程電子安全功能,安全儀表功能可以是安全儀表保護功能,也可以是安全儀表控制功能”.換句話說,安全儀表功能就是當(dāng)潛在危險發(fā)生時安全儀表系統(tǒng)為了整個過程的安全所采取的動作.利用HAZOP分析,辨識出尾氧聯(lián)鎖回路的安全儀表功能是為了防止因異常反應(yīng)而造成反應(yīng)器內(nèi)墮蕙本期主題?石油化工自動化CHINAINSTRUMENTATION中團俄露曩表爆炸,當(dāng)尾氣中氧氣濃度(ARZ1201A,B,C)3點中2點如果達到設(shè)定值(VH)8VOL%以上,關(guān)閉閥fFCV1201A,B和HCV120lA,B,C,D;關(guān)閉閥門SDV1201C和FCSV1201C.其中,輸入信號:ARZ1201A,B,C(2003)表決;邏輯單元:HoneywellFSC(1oo2D);輸出信號:閥門FCV1201A,B,閥組SDV1201C和FCSVl201C(1002).這3個閥組之間是(3003)表決.閥組HCV1201A,B,C,D4個閥門是(4004)表決,這兩個大組之間是(1oo2)表決,如圖3所示.表1為尾氧