王金枝，罗永振
(山东东岳高分子材料有限公司，山东 淄博 256400)
安全仪表系统(SIS)是化工生产中非常重要的保护措施。合理、可靠的安全仪表系统可以有效避免生产事故，并尽可能减少误动作所带来的非计划停工。随着化工生产、储运装置或设施的大型化和现代化，能量高度集中，潜在事故风险加大，安全仪表系统作用愈加凸显，成为大型石化过程设备及成套装置不可或缺的重要保护措施。无数国内外安全事故表明，很多安全生产事故与未设置安全仪表系统或设置不合理有关。英国邦斯菲尔德油库，美国德克萨斯州BP炼油厂及北京东方化工厂火灾爆炸等事故警钟不断提醒业界要特别重视安全仪表系统的设计与维护管理。因此，如何合理、有效设置并维护管理安全仪表系统，实现安全仪表系统的安全功能，避免造成重特大事故，成为企业普遍关注的问题。
根据国家安全监管总局2014年下发的《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》，文件要求从2016年1月起，大型、外商独资等具备条件的化工企业、新建涉及“两重点一重大”的化工生产装置，要按照意见要求设计符合标准的SIS系统。
为了满足国家标准、指导意见和企业管理规定相关要求，加强化工装置安全仪表系统管理，防止和减少安全事故发生，促进生产装置安全稳定运行，四氟乙烯装置(涉及重点监管工艺裂解工艺)必须配备安全仪表系统。四氟乙烯装置通过蒸汽过热炉加热F22和蒸汽，二者在反应器中进行裂解反应，经过急冷、精制、精馏，得到最终产品四氟乙烯单体，该装置为易燃易爆装置，对工艺安全联锁要求非常高。SIS系统是一套独立控制系统，在正常生产状态下不参与控制，但是当化工生产装置中可能引发生产事故的状态出现时，才会触发动作，比如将危及生产安全的物料放空或切断，同时启动预设的安全程序。SIS系统与四氟乙烯装置中自动警报系统相连接，在生产中SIS系统检测到生产参数超出设定范围时，触发报警，快速发出警告，提示生产中出现了故障。操作人员收到报警，第一时间发现异常的工艺参数并做出相应的操作，安全仪表系统中的报警功能能够帮助操作人员及时掌握事故进展，快速的准确判断故障发生的位置，将事故损失控制在最低范围之内。SIS系统以上优势使化工生产装置更加的安全，查找报警更加的快速及时，生产操作更加安全便捷。
1.1 报警响应及时
在四氟乙烯装置中安全仪表系统设置完善的报警系统，生产过程中安全仪表检测到超出设定安全范围的工艺参数时，安全报警系统便会及时发出警示信息，提示故障出现的准确位置，并标明超标参数。操作人员查看报警记录，根据报警提示，找到参数超标的设备或位置，第一时间进行干预或调整，避免造成更大损失。
1.2 管控一体化
四氟乙烯装置生产中配备SIS系统，建立了完善的生产过程管理和设备管理功能，对整个运行工况进行监控、分析和决策，通过DCS系统平台实时监督SIS系统有效结合，帮助操作人员进行相应的应急操作，提升安全仪表系统自动化控制水平，进一步推动国内整个氟化工行业的发展壮大。
1.3 有效降低安全事故
四氟乙烯生产装置中未设置安全检测仪表系统，将无法应对或发现生产过程中出现的安全隐患。通过安装安全仪表系统，有效避免设备运行过程中出现故障或工艺参数超标无法发现，从而避免安全事故的发生，安全仪表系统可以发现并提示超标参数，并定位故障发生的位置，操作人员只需要将主要精力放在监控异常、维护保养好仪表系统、保证仪表处于正常运行状态即可[1]。
通过对四氟乙烯生产装置技术文件(HAZOP分析报告、工艺流程图、联锁逻辑图等)，进行危险与风险分析，完成安全仪表功能(SIF)辨识。清晰地、准确地辨识SIF，是SIL定级分析的首要工作之一。每个SIS可以执行多个SIF，每个SIF针对特定的风险，并且每个SIF对应一个特定的SIL。
因此，确定安全仪表功能能够可靠地完成其动作之前应该先清楚、准确的确定安全仪表功能能够完成什么工作。安全仪表功能需要做的第一件事是辨别危险的出现，然后考虑安全仪表功能发生作用后要将生产系统带入什么样的安全状态，安全仪表功能需要做什么动作才能使异常过程进入正常的安全状态。这样就有了一个明确的思路，什么情况下表明需要动作、什么是安全状态以及具体需要什么动作。
安全仪表功能回路所需要的完整性等级(SIL)是通过评测SIF失效后的危险而确定的，这些危险包括人员伤亡以及经济损失。确定SIL目的是通过应用可靠的安全仪表功能来有效降低安全事故危险的影响，从而把生产系统的安全事故风险降低到一个可接受范围之内。风险降低是为满足特定情况的允许风险而一定要达到的风险降低。参考四氟乙烯装置风险矩阵或可接受风险水平，利用保护层分析(LOPA)法，结合安全仪表系统可靠性建模，综合考虑各类风险的安全完整性等级，再选用其中需求较高的安全完整性等级。
生产系统中安全仪表系统的安全生命周期SLC(Safety Life Cycle)管理对于新改扩建建设非常重要，每一个环节都需要保证功能安全，有效的降低化工生产过程中隐含的风险，在一定程度上降低了安全仪表系统的投入成本。安全生命周期中各时期仪表是否稳定运行决定了SIS系统的安全稳定性能。SIS的安全生命周期是指从刚开始的系统设计到正常运行使用，一直到整个系统功能失效的整个过程。操作人员全面的了解、学习与系统相关的专业知识，对系统中的仪表、控制系统进行维护保养，从而确保整个安全系统各个方面正常运行，从而满足四氟乙烯装置的安全生产[2]。
基于SIS功能安全相关标准，SIL分析结果以及行业经验和做法，综合分析评估，提出相关建议措施。
(1)炉温温度升高将造成反应器温度升高，建议定期检验安全阀和防爆膜，确保其可靠性。
(2)测量仪表不建议采用开关量仪表，此类仪表长久不发生动作，会出现接触不良，导致误动作或是不动作，影响系统的运行稳定。
(3)安全仪表系统对切断阀进行冗余配置有明确规定要求，安全完整性等级为2级的安全仪表，应该采用冗余控制阀。但是有些生产现场因设备管线过多导致空间不够，对满足冗余配置要求欠缺，只能采用一台控制阀，可以将配套的电磁阀进行冗余配置[3]。
四氟乙烯生产装置为易燃易爆装置，涉及重点监管工艺裂解工艺，安全联锁系统对该装置的安全运行尤其重要。安全仪表系统可预防和降低四氟乙烯生产过程中的事故风险，保证工人的人身安全，保护环境，具有良好的经济效益。因此，四氟乙烯生产中引入SIS系统，可以实现自动化提升、快速报警响应、减少安全生产事故发生等积极作用，安全仪表系统可以评估四氟乙烯生产过程中可能出现的安全问题，确保自动控制仪表系统运行的稳定，有效帮助四氟乙烯生产装置的安全运行。
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