巴哈提爾·阿哈買(mǎi)提 艾地日斯·扎曼 阿爾曼·克里木

新疆油田油氣儲(chǔ)運(yùn)分公司輸氣隊(duì)

摘  要：天然氣管道安全儀表系統(tǒng)能夠有效避免事故發(fā)生。重點(diǎn)介紹了天然氣管道安全儀表系統(tǒng)設(shè)備組成、應(yīng)用原理、等級(jí)劃分及站場(chǎng)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；站場(chǎng)；安全儀表系統(tǒng)；應(yīng)用

天然氣管道一旦發(fā)生泄漏引起爆炸，會(huì)造成不可挽回的人員傷亡、設(shè)備損壞以及經(jīng)濟(jì)損失。在天然氣管道安裝安全儀表系統(tǒng)（Safety InstrumentedSystem,SIS），可以檢測(cè)管道泄漏、超壓異常現(xiàn)象等，自動(dòng)緊急關(guān)斷和放空，避免發(fā)生事故。

1 安全儀表系統(tǒng)概述

安全儀表系統(tǒng)（SIS）即由儀表構(gòu)成的一類(lèi)安全系統(tǒng)，也被稱(chēng)為儀表型安全系統(tǒng)，包括安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車(chē)系統(tǒng)、可燃?xì)怏w及火災(zāi)檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)等。根據(jù)IEC 61511―2016（IEC，國(guó)際電工委員會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)定義，天然氣管道的安全儀表系統(tǒng)主要由傳感器、邏輯處理器和執(zhí)行器共同組成，以行使一項(xiàng)或者多項(xiàng)功能。如果傳感器中有受控設(shè)備出現(xiàn)了危險(xiǎn)狀態(tài)，那么邏輯處理器就會(huì)自動(dòng)對(duì)危險(xiǎn)情況進(jìn)行判斷，此時(shí)，執(zhí)行器會(huì)實(shí)施報(bào)警和停機(jī)控制，避免發(fā)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(tǒng)等級(jí)劃分

為保證安全儀表系統(tǒng)可靠、有效運(yùn)行，最大限度地保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員和生產(chǎn)裝置的安全，避免惡性事故發(fā)生， 2000年發(fā)布的IEC 61508將天然氣管道安全儀表系統(tǒng)完整性等級(jí)由低到高劃分為SIL1～SIL4四個(gè)等級(jí)。

1.2 安全儀表系統(tǒng)運(yùn)行模式

安全儀表系統(tǒng)運(yùn)行模式為故障與安全模式、故障與運(yùn)行模式兩種。前者指生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生非正常問(wèn)題時(shí)安全儀表系統(tǒng)會(huì)突然停止運(yùn)行，相關(guān)設(shè)備進(jìn)入安全停車(chē)狀態(tài)。后者則指生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生故障和非正常問(wèn)題時(shí)，安全儀表系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

天然氣管道典型安全風(fēng)險(xiǎn)是天然氣泄漏或引發(fā)火災(zāi)隱患。按照過(guò)程工業(yè)的保護(hù)層模型，天然氣管道安全儀表系統(tǒng)分別在防護(hù)層與抑制災(zāi)害的過(guò)程中發(fā)揮作用，在發(fā)生天然氣泄漏或者引發(fā)火災(zāi)時(shí)，實(shí)施自動(dòng)報(bào)警或緊急切斷等措施，避免事故發(fā)生或使事故所致的危害性降至最低。

2 安全儀表系統(tǒng)組成

安全儀表系統(tǒng)（ 安 全 儀 ）通常集成在管道SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）站控系統(tǒng)中，主要由氣體報(bào)警系統(tǒng)和緊急關(guān)斷系統(tǒng)構(gòu)成，其中控制器是其關(guān)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(jí)屬于SIL3型，設(shè)置獨(dú)立機(jī)柜 和輔助操作盤(pán)。與工藝站場(chǎng)站控系統(tǒng)（StationControlSystem， SCS）之間進(jìn)行有效通訊，兩者共用一個(gè)操作員站，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)聯(lián)鎖顯示以及SIS系統(tǒng)指示。軟件配置：基于Windows 2003服務(wù)器實(shí)施。

2.2 氣體報(bào)警系統(tǒng)

氣體報(bào)警系統(tǒng)分為幾種情況。一是在站場(chǎng)工藝裝置區(qū)域、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)房、廚房等設(shè)置火焰檢測(cè)器，安全儀檢測(cè)到信號(hào)時(shí)發(fā)出指示或報(bào)警。二是在站場(chǎng)控制室、機(jī)柜間、配電間等區(qū)域用于檢測(cè)火災(zāi)隱患并觸發(fā)報(bào)警。三是在會(huì)議室、普通工作間等設(shè)置煙感探測(cè)器，配套獨(dú)立火災(zāi)報(bào)警盤(pán)，將報(bào)警點(diǎn)信號(hào)輸出到安全儀。

2.3 緊急關(guān)斷系統(tǒng)

緊急關(guān)斷系統(tǒng)按照安全儀控制器指令落實(shí)關(guān)斷和放空等操作，主要是對(duì)站場(chǎng)進(jìn)出站截?cái)嚅y進(jìn)行設(shè)置，分兩種情況：口徑DN500以?xún)?nèi)的截?cái)嚅y選擇氣動(dòng)單作用的彈簧復(fù)位型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即故障安全型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，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(lián)鎖閥門(mén)，應(yīng)選擇氣液聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3 安全儀表系統(tǒng)在站場(chǎng)管道應(yīng)用

3.1 站場(chǎng)緊急放空

站場(chǎng)天然氣管道一旦發(fā)生泄漏存在火災(zāi)隱患，安全儀表系統(tǒng)第一時(shí)間報(bào)警，經(jīng)人工確認(rèn)后，由調(diào)控中心遠(yuǎn)程發(fā)布切斷和放空命令，啟動(dòng)安裝在裝置邊界和逃生通道中的火災(zāi)按鈕和控制火災(zāi)按鈕，之后系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉管道進(jìn)出口閥門(mén)，啟動(dòng)放空控制閥進(jìn)行放空。

公司輸氣隊(duì)采用管道泄漏保護(hù)系統(tǒng)。若管道發(fā)生泄漏（腐蝕穿孔、人為破壞等），安全儀表系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出指令到中控室，中控室人員第一時(shí)間進(jìn)行應(yīng)急處置。

3.2 站場(chǎng)緊急關(guān)閉

如果站場(chǎng)天然氣管道發(fā)生大規(guī)模氣體泄漏，安全儀表系統(tǒng)第一時(shí)間報(bào)警，經(jīng)人工確認(rèn)后，調(diào)控中心發(fā)布緊急切斷命令，啟動(dòng)管道進(jìn)出口閥門(mén)進(jìn)行關(guān)閉。

公司輸氣隊(duì)使用固定式可燃?xì)怏w探頭實(shí)施24小時(shí)監(jiān)測(cè)。若發(fā)生泄漏，通過(guò)探頭將泄漏點(diǎn)及泄漏氣體濃度等信息發(fā)送至中控室，中控室據(jù)此進(jìn)行處置，以達(dá)到消減風(fēng)險(xiǎn)隱患的目的。

3.3 超壓保護(hù)

在站場(chǎng)天然氣管道出站閥之前安裝壓力變送器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)壓變），當(dāng)管道壓力超高時(shí)，壓變將信號(hào)傳送至中控室，中控室據(jù)此切斷氣源，保證供氣安全性。

公司輸氣隊(duì)在所轄各站場(chǎng)出站閥前均安裝了壓力變送器，對(duì)出站壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，避免壓力超高發(fā)生安全事故。某站場(chǎng)曾經(jīng)發(fā)生出站壓力突然升高狀況，出站壓變將異常壓力參數(shù)及時(shí)發(fā)送至中控室，中控室員工果斷關(guān)閉氣源電動(dòng)閥，并隨即進(jìn)行放空，有效避免了一起安全生產(chǎn)事故發(fā)生。隨后，該技術(shù)在全公司推廣應(yīng)用，發(fā)揮了良好作用。

4 結(jié)語(yǔ)

天然氣管道安全儀表系統(tǒng)能夠?qū)︼L(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行報(bào)警和停機(jī)控制，避免事故事件發(fā)生或降低其造成的后果和影響。天然氣配輸送技術(shù)人員需要加強(qiáng)天然氣管道安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用研究，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析存在的問(wèn)題，制定針對(duì)性?xún)?yōu)化措施，以提高天然氣管道運(yùn)行安全。

    作者簡(jiǎn)介：巴哈提爾 ·阿哈買(mǎi)提， 1985年生，工程師，新疆油田油氣儲(chǔ)運(yùn)分公司輸氣隊(duì)黨支部書(shū)記兼副隊(duì)長(zhǎng)，主要從事油氣輸送企業(yè)安全生產(chǎn)運(yùn)行、基層黨建工作。聯(lián)系方式：15209905492， 52297599@qq.com。