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化工企业安全仪表系统设计研究
化工企业安全仪表系统设计研究 摘要：在我国经济不断发展的背景下，化工企业的规模也在不断扩大，化工企 业生产技术以及生产设备也越来越先进，生产更加智能化和一体化，在这一背景 下，化工生产安全性引起了人们的高度重视，因此人们对安全仪表也提出了更高 的重视。本文从安全仪表的功能安全入手，探讨安全仪表的设计原则，旨在提高 化工生产的安全性。关键词：安全仪表系统（SIS）；
设计；
SIL等级划分；
应用 随着我国科学技术的不断发展，化工生产的智能化和自动化水平越来越高， 使化工生产更加高效便捷，但是同时对化工生产的安全性也提出了更高的要求， 安全仪表系统是保证化工装置生产安全的系统，在化工生产中得到了广泛的运用。
1安全仪表系统SIL划分 安全仪表系统的功能就是保证生产过程的安全性，一般采用安全完整性等 级（SIL）来对安全仪表系统的安全性能进行衡量。对安全仪表系统进行安全完 整性等级划分，一般可以分为SIL1、SIL2、SIL3、SIL4，其中，安全完整性等级 最高的为SIL4，因此安全完整性等级为SIL4的安全仪表系统的功能越强，也就是 灵敏度最高，可以检测和响应SIL1、SIL2、SIL3等级检测响应不出来的危险状况。
通常情况下，化工企业的装置安全完整性等级最高的情况下为SIL3级。
2安全仪表系统设计原则 2.1测量仪表的设计原则 测量仪表是安全仪表系统中的重要组成部分，在安全仪表系统中，一般不 会采用开关仪表，而是常常采用模拟量测量仪表，例如流量和压力的测量等。在 测量仪表的设计中，可以按照不同的设置原则进行设计。如果是按照独立设置的 原则进行设计，那么对于SIL3级的安全仪表功能，测量仪表是一个完全独立的控 制，与基本的控制系统完全分开；
对于SIL2级的安全仪表功能，一般会建议测量 仪表和基本的控制系统分开，但是这并不是绝对要求的；
而对于SIL1级的安全仪 表功能，测量仪表是可以和基本的过程控制系统共用的，这是根据独立设置原则 来进行设计的。如果按照测量仪表的冗余设置原则来进行设计，SIL3级和SIL2 级的安全仪表功能采用冗余测量仪表，SIL1级安全仪表功能采用单一测量的仪表。2.2最终元件设计原则 在安全仪表系统中，最终元件主要指电机、控制阀和电磁阀等。按照控制 阀的冗余设置原则来进行设计，SIL3级安全仪表功能应该采用冗余控制阀，而 SIL2级的安全仪表功能采用冗余控制阀效果更好，SIL1级安全仪表功能可采用单 一控制阀。根据控制阀的独立设置原则，那么对于SIL3级的安全仪表功能，控制 阀应该与基本的控制系统完全分开，这样才能使安全仪表系统可以更优先发挥作 用；
对于SIL2级的安全仪表功能，一般会建议测量仪表和基本的控制系统分开， 从而达到更好的控制效果；
而对于SIL1级的安全仪表功能，测量仪表与基本的过 程控制系统共用，但是值得注意的是，应该保证安全仪表系统可以优先运行。
2.3逻辑控制器设计原则 逻辑控制器是安全仪表系统中主要发挥逻辑功能的零件，一般是采用可编 程的电子系统进行控制的，按照逻辑控制器的独立设计原则，SIL2级和SIL3级的 安全仪表功能，逻辑控制器应该与基本的控制系统完全分开，而SIL1级的安全仪 表功能，逻辑控制器应该与基本的控制系统分开更好。按照逻辑控制器的冗余设 置原则，SIL3级安全仪表功能应该采用冗余逻辑控制器，而SIL2级的安全仪表功 能采用冗余逻辑控制器效果更好，SIL1级安全仪表功能可以采用冗余逻辑控制器。
3安全仪表系统在化工生产中的应用 某45万吨合成氨项目，工艺过程包括：天然气压缩和脱硫、一段转化、二 段转化、CO高低温变换、MEDA脱碳、甲烷化、氨合成、氨冷冻。该项目各主 要装置控制要求严格，自动化水平较高，采用了较多的集中显示和控制回路，并 根据工艺要求设置了相应的联锁回路，对仪表的测量精度、稳定性和可靠性都有 较高的要求，该装置使用和利时K系列硬件和MACS6软件组成的DCS过程控制系 统，同时采用TRICON三重冗余容错技术的逻辑控制系统独立完成安全仪表功能。
安全仪表系统与过程控制相互独立，但又不完全分离，SIL1等级的测量回路先经 安全仪表系统（SIS）安全栅一进二出，一路信号进SIS进行逻辑判断与输出，另 一路通过盘间线进入DCS进行过程监控。SIL2、SIL3等级的回路采用与过程控制 系统（DCS）完全独立的三取二测量、控制回路，直接进入SIS参与逻辑判断和 输出，既保证了系统的安全性，又保证了装置的建设成本控制在经济、合理区间。
4结语 在我国科学技术的推动下，我国化工企业生产智能化程度和自动化程度越来越高，安全生产问题越来越受到人们的重视，在进行安全仪表设计的时候，应 该对安全仪表回路的每一个元器件都进行合理的设计，必须选择最适宜的设计原 则对测量仪表、最终元件和逻辑控制器进行设计，只有这样才能保证安全仪表系 统的性能。
作者:方江天 单位:西安石油大学 中国石油宁夏石化公司电仪部
