基于保护层分析的乙烯厂碳四罐区安全仪表系统SIL定级研究与应用

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石油化工生产是具有较高安全风险的生产过程。在生产过程中使用过程控制系统、安全仪表系统和其他安全保护措施,保护生产安全,预防泄漏及其次生事故的发生,是行业的共识。保护层模型-洋葱模型,已经成为行业自动化控制系统配置的模板。但是如何正确识别安全风险,合理配置安全仪表系统和其他安全保护措施,建立有效的保护屏障,做到生产安全无事故,还是一个难题。使用危险与可操作性分析HAZOP方法,可以分析出操作存在的偏差和可能带来的事故,但不能得到需要的风险降低数量,建起合适的安全仪表系统,达到保证生产安全的目的。保护层分析方法,是在保护层模型的基础上,以降低安全风险为目的,审核考虑各个保护层的专业性、有效性、可靠性、可审计性,综合得出安全仪表系统需要承担的安全风险降低需求的有效手段。在得到安全完整性等级SIL以后,按照要求构建合适的仪表结构,选择合适的仪表类型,计算需要的测试方式和周期,最终得到包含有安全仪表功能需求、系统结构、检维修要求等信息的安全规格书。保护层分析方法,既可以从基本过程控制系统、安全仪表系统、安全机械保护设备、气体检测和火灾报警系统等多种保护层中,识别有效的保护层,又可以把各个保护层的维护使用,统一组织起来,形成有效的安全防护屏障体系,防止安全生产事故的发生。保护层分析方法应用的目的,就是根据工艺生产过程的需要,使用保护层模型,构建合适的以安全仪表系统为中心的自动化系统,通过有效的维修、验证,降低安全风险,保证安全生产的顺利进行。文章在探讨保护层分析方法使用的同时,参考众多文选,选择采用了一套涵盖不同维修方式下的需求时故障率PFD计算公式,从仪表的可靠性数据,选择合适的维修方法和维修周期,计算符合安全完整性等级SIL需要的冗余结构模型。文章为安全仪表系统的SIL定级,回路结构和测试方法、周期的选择确定,确定了方法。文章也分析得出了保护层分析方法使用不当时,对安全仪表系统回路设计带来的影响:它会直接影响安全仪表系统回路的结构和维修周期,最终影响安全仪表系统的可靠性,可能会达不到保证生产安全的目的。最后,文章将保护层分析在安全仪表系统SIL定级中的使用方法,应用到乙烯厂的碳四罐区的安全仪表系统定级和设计中,讲述了SIL定级、回路组建、维修周期确定和整体故障率PFD计算的过程,并得出了合理的SIL设计结果,构建了合适的安全仪表系统回路,达到了有效保护生产过程安全的目的。
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