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

1、安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級(jí)（SIL）評(píng)估技術(shù)應(yīng)用本期主題?石油化工自動(dòng)化CHINAINSTRUMENTATION中閾俄囂夏表安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級(jí)(SIL)評(píng)估技術(shù)應(yīng)用ApplicationofSafetyIntegrityLevelofSafetyInstrumentedSystemi_姜巍巍李玉明王春利張衛(wèi)華中國(guó)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(jí)評(píng)估過(guò)程,并對(duì)iPTA裝置氧化反應(yīng)器尾氧超8%聯(lián)鎖回路進(jìn)行評(píng)估.通過(guò)評(píng)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(jí)安

2、全儀表功能危險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)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(duì)性,合理性,有效性等方面的問(wèn)題造成當(dāng)災(zāi)難性事故發(fā)生時(shí)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(píng)估,合理,有效地設(shè)置安全儀表系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)安全儀表系統(tǒng)SIL等級(jí),保障石化裝置安全,已經(jīng)成為目前迫切需要解決的問(wèn)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(jí)評(píng)估的過(guò)程.2安全儀表系統(tǒng)

4、SIL等級(jí)評(píng)估過(guò)程當(dāng)美國(guó)ANsI/IsA決定放棄ANsI/ISA一84.011996,轉(zhuǎn)而采納IEC6151l時(shí),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(guò)渡遇到的問(wèn)題,即對(duì)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(duì)于按照以前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和工程實(shí)踐設(shè)計(jì),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(jì)

5、,維護(hù),檢驗(yàn),測(cè)試和操作”.有兩個(gè)基本的評(píng)判步驟:(1)確認(rèn)進(jìn)行了危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分析,以定量的或定性的方式,確定SIS中的每個(gè)SIF所應(yīng)具有的風(fēng)險(xiǎn)降低葉,閬俄囂俄表CHINAINSTRUMENTATION2009年第2期本期主題?石油化工自動(dòng)化水平要求;(2)確認(rèn)對(duì)已經(jīng)存在的SIF進(jìn)行了評(píng)估,確定它們滿足了所需要的風(fēng)險(xiǎn)降低要求.遵循了這一原則,整個(gè)安全儀表系統(tǒng)SIL等級(jí)評(píng)估過(guò)程包括:(1)搜集工藝流程資料;(2)危險(xiǎn)分析,確定安全儀表系統(tǒng)的安全儀表功能;(3)風(fēng)險(xiǎn)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(jí);(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(jí)的計(jì)算;(8)安全儀表系統(tǒng)SIL等級(jí)的評(píng)估.圖1給出了安全儀表系統(tǒng)SIL評(píng)估的過(guò)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(xiǎn)分析l(HAZOP)1.】1.一風(fēng)險(xiǎn)分析l(LOPA)l_一霎蜜噩卜_堇>衛(wèi)_廠需sIL等級(jí)?/1二苧!.竺圖1安全儀表系統(tǒng)sIL等級(jí)評(píng)估過(guò)程3PTA裝置氧化反應(yīng)器安全儀表系統(tǒng)SIL等級(jí)評(píng)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(duì)二甲苯(PX),醋酸,催化劑和消泡劑按比例控

7、制流量進(jìn)入反應(yīng)器中.氧化用空氣由多級(jí)離心式空氣壓縮機(jī)TC.201和英格索蘭壓縮機(jī)TC.202供給,另有一路氧氣管道可以實(shí)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(jìn)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(dòng)作,以保證反應(yīng)器安全.圖2為氧化反應(yīng)器的簡(jiǎn)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(shí)SIF,是安全儀表系統(tǒng)SIL等級(jí)評(píng)估的首要工作之一.IEC61511定義安全儀表功能為”為達(dá)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(hù)功能,也可以是安全儀表控制功能”.換句話說(shuō),安全儀表功能就是當(dāng)潛在危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)安全儀表系統(tǒng)為了整個(gè)過(guò)程的安全所采取的動(dòng)作.利用HAZOP分析,辨識(shí)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(dòng)化CHINAINSTRUMENTATION中團(tuán)俄露曩表爆炸,當(dāng)尾氣中氧氣濃度(ARZ1201A,B,C)3點(diǎn)中2點(diǎn)如果達(dá)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(hào):ARZ1201A,B,C(2003)表決;邏輯單元:HoneywellFSC(1oo2D);輸出信號(hào):閥門FCV1201A,B,閥組SDV1201C和FCSVl201C(1002).這3個(gè)閥組之間是(3003)表決.閥組HCV1201A,B,C,D4個(gè)閥門是(4004)表決,這兩個(gè)大組之間是(1oo2)表決,如圖3所示.表1為尾氧