巴哈提爾·阿哈買提 艾地日斯·扎曼 阿爾曼·克里木

新疆油田油氣儲運分公司輸氣隊

摘  要：天然氣管道安全儀表系統能夠有效避免事故發生。重點介紹了天然氣管道安全儀表系統設備組成、應用原理、等級劃分及站場應用情況。

關鍵詞：天然氣管道；站場；安全儀表系統；應用

天然氣管道一旦發生泄漏引起爆炸，會造成不可挽回的人員傷亡、設備損壞以及經濟損失。在天然氣管道安裝安全儀表系統（Safety InstrumentedSystem,SIS），可以檢測管道泄漏、超壓異�，F象等，自動緊急關斷和放空，避免發生事故。

1 安全儀表系統概述

安全儀表系統（SIS）即由儀表構成的一類安全系統，也被稱為儀表型安全系統，包括安全聯鎖系統、緊急停車系統、可燃氣體及火災檢測保護系統等。根據IEC 61511―2016（IEC，國際電工委員會）標準定義，天然氣管道的安全儀表系統主要由傳感器、邏輯處理器和執行器共同組成，以行使一項或者多項功能。如果傳感器中有受控設備出現了危險狀態，那么邏輯處理器就會自動對危險情況進行判斷，此時，執行器會實施報警和停機控制，避免發生事故事件，或降低事故事件所造成的后果和影響。

1.1 安全儀表系統等級劃分

為保證安全儀表系統可靠、有效運行，最大限度地保護現場人員和生產裝置的安全，避免惡性事故發生， 2000年發布的IEC 61508將天然氣管道安全儀表系統完整性等級由低到高劃分為SIL1～SIL4四個等級。

1.2 安全儀表系統運行模式

安全儀表系統運行模式為故障與安全模式、故障與運行模式兩種。前者指生產系統發生非正常問題時安全儀表系統會突然停止運行，相關設備進入安全停車狀態。后者則指生產系統發生故障和非正常問題時，安全儀表系統繼續運行。

天然氣管道典型安全風險是天然氣泄漏或引發火災隱患。按照過程工業的保護層模型，天然氣管道安全儀表系統分別在防護層與抑制災害的過程中發揮作用，在發生天然氣泄漏或者引發火災時，實施自動報警或緊急切斷等措施，避免事故發生或使事故所致的危害性降至最低。

2 安全儀表系統組成

安全儀表系統（ 安 全 儀 ）通常集成在管道SCADA（數據采集與監控系統）站控系統中，主要由氣體報警系統和緊急關斷系統構成，其中控制器是其關鍵部件。

2.1 控制器

安全儀控制器涉及硬件和軟件。硬件配置：安全儀控制器完整性等級屬于SIL3型，設置獨立機柜 和輔助操作盤。與工藝站場站控系統（StationControlSystem， SCS）之間進行有效通訊，兩者共用一個操作員站，實現站場聯鎖顯示以及SIS系統指示。軟件配置：基于Windows 2003服務器實施。

2.2 氣體報警系統

氣體報警系統分為幾種情況。一是在站場工藝裝置區域、燃氣發電機房、廚房等設置火焰檢測器，安全儀檢測到信號時發出指示或報警。二是在站場控制室、機柜間、配電間等區域用于檢測火災隱患并觸發報警。三是在會議室、普通工作間等設置煙感探測器，配套獨立火災報警盤，將報警點信號輸出到安全儀。

2.3 緊急關斷系統

緊急關斷系統按照安全儀控制器指令落實關斷和放空等操作，主要是對站場進出站截斷閥進行設置，分兩種情況：口徑DN500以內的截斷閥選擇氣動單作用的彈簧復位型氣動執行機構，即故障安全型執行機構，其氣源屬于管道天然氣，為保障電磁閥安全操作，按冗余方案配置；口徑大于或者等于DN500的聯鎖閥門，應選擇氣液聯動執行機構。

3 安全儀表系統在站場管道應用

3.1 站場緊急放空

站場天然氣管道一旦發生泄漏存在火災隱患，安全儀表系統第一時間報警，經人工確認后，由調控中心遠程發布切斷和放空命令，啟動安裝在裝置邊界和逃生通道中的火災按鈕和控制火災按鈕，之后系統會關閉管道進出口閥門，啟動放空控制閥進行放空。

公司輸氣隊采用管道泄漏保護系統。若管道發生泄漏（腐蝕穿孔、人為破壞等），安全儀表系統將自動發出指令到中控室，中控室人員第一時間進行應急處置。

3.2 站場緊急關閉

如果站場天然氣管道發生大規模氣體泄漏，安全儀表系統第一時間報警，經人工確認后，調控中心發布緊急切斷命令，啟動管道進出口閥門進行關閉。

公司輸氣隊使用固定式可燃氣體探頭實施24小時監測。若發生泄漏，通過探頭將泄漏點及泄漏氣體濃度等信息發送至中控室，中控室據此進行處置，以達到消減風險隱患的目的。

3.3 超壓保護

在站場天然氣管道出站閥之前安裝壓力變送器（以下簡稱壓變），當管道壓力超高時，壓變將信號傳送至中控室，中控室據此切斷氣源，保證供氣安全性。

公司輸氣隊在所轄各站場出站閥前均安裝了壓力變送器，對出站壓力實時監測，避免壓力超高發生安全事故。某站場曾經發生出站壓力突然升高狀況，出站壓變將異常壓力參數及時發送至中控室，中控室員工果斷關閉氣源電動閥，并隨即進行放空，有效避免了一起安全生產事故發生。隨后，該技術在全公司推廣應用，發揮了良好作用。

4 結語

天然氣管道安全儀表系統能夠對風險隱患進行報警和停機控制，避免事故事件發生或降低其造成的后果和影響。天然氣配輸送技術人員需要加強天然氣管道安全儀表系統的應用研究，總結實踐經驗，分析存在的問題，制定針對性優化措施，以提高天然氣管道運行安全。

    作者簡介：巴哈提爾 ·阿哈買提， 1985年生，工程師，新疆油田油氣儲運分公司輸氣隊黨支部書記兼副隊長，主要從事油氣輸送企業安全生產運行、基層黨建工作。聯系方式：15209905492， 52297599@qq.com。