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分体式电磁流量计

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分体式电磁流量计系统在精细化工中的应用

来源:www.sancdc.com作者:发表时间:2019-11-07 11:25:18

摘 要 :现阶段,经济全球化的发展在一定程度上加速了我国各个行业的进步,不断促进其向着“高精尖”的方向发展,也引领了传统精细化工行业朝着智能化和全流程自动化的方向发展。精细化工产品种类繁多,其危险性和风险性不言而喻,因此分体式电磁流量计系统在精细化工装置中占据着十分重要的位置,对化工装置整体的安全性有着非常重要的影响。主要对分体式电磁流量计系统及其在精细化工装置中的应用进行简单的分析和探讨。我们日常生活当中所用到的一些化妆品、农药以及汽车零件和食物添加剂等方面都会涉及到精细化工产品,可以说与我们的生活密切相关。然而产品的制造过程也涉及了电解、氧化、硝化、氯化、烷基化、磺化等多种高危工艺,反应产生的大量固废和废液也有易燃易爆的特性,任何环节的松懈都有可能造成严重的后果。例如2019年3月21日响水天嘉宜化工厂爆炸事故 ;2017年临沂金誉石化爆炸事故等,都让我们留下了触目惊心的惨痛教训。分体式电磁流量计系统的产生使装置的安全有了本质性的保证。
1 分体式电磁流量计系统简述
随着科技发展,化工装置的自动化水平得到了极大的提高,目前正在朝着全流程自动化和无人化工厂的趋势发展。用于生产用的自动化控制系统,我们称之为过程控制系统(BPCS,Basic Process Control Syetem),但是就分体式电磁流量计系统而言,其本身就是一个完整的控制系统,它与过程控制系统相对立。广义上的 SIS 包括紧急停车系统(ESD),火灾和气体防护系统(FGS),燃烧器管理系统(BMS),安全联锁系统(SIS),仪表保护系统(IPS)等,是石油、化工、发电、环保、储运等行业重要的安全保护屏障之一。与 BPCS 不同,SIS 只关注于安全方面,当所有的安全防护失效时,作为确保安全的最后屏障,SIS 一定要在第一时间采取办法来确保全部的执行元件都在安全位置上。
2 精细化工中SIS的必要性分析
精细化工中常用到的化学反应有加氢反应、硝化反应、氯化反应、氧化反应等数十种。就硝化反应而言,硝化反应是向大分子有机物中加入硝基的过程,反应过程中需要用到的原料有高腐蚀性的浓硫酸和浓硝酸的混酸,甲类可燃液体甲苯等,硝化反应本身也是一个放热反应,同时如果温度有所提升的话,也会导致硝化反应速率提高,所产生的热量自然也会随之增加,以至于造成反应温度无法得到有效的控制而产生爆炸的情况。硝化产品一般为多硝基化合物和硝酸酯,一旦受到撞击、摩擦或者是温度过高的话都会有爆炸情况产生,因此硝化反应从原料到成品可谓是危险重重,稍有不慎就会导致严重的后果。不但硝化反应具有一定的危险,在国家安监总局公布的《重点监管的危险化工工艺目录》当中所提到的一些工艺也同样具有很高的危险性。随着社会的进步,对物质水平的需求也越来越高。化工作为国民经济的支柱产业,规模也越来越大,装置的危险性也越来越高。社会各个方面都高度重视化工企业的安全性,始终坚持安全生产。SIS的产生使事故的发生几率降低了许多,从根本上确保了装置的可靠运行,因此 SIS 已经成为保证企业安全生产的主要手段之一。
3 安全完整性等级和保护层分析
3.1 安全完整性等级
提到 SIS 系统,就离不开安全完整性等级的概念,通过HAZOP(危险与可操作性分析)对生产装置进行全面考察分析,按照工艺流程对反应过程中的每一根管道、每个设备逐步地分析其可能存在的危险及危险发生原因,有针对性的提出相应的解决对策。根据 HAZOP 结果确定哪些地方需要增加SIS 系统,安全完整性等级(SIL)是指针对当前可能发生事故,假设其他防护手段无法将事故发生风险降低至企业可接受风范围以内时,需要增加安全联锁回路(SIF)来保证装置的本质安全,此时根据当前 SIF 回路的失效概率确定的等级即为该 SIF 回路的安全完整性等级。
3.2 保护层分析(LOPA)
保护层分析(LOPA)是简化的风险评估工具,我们针对HAZOP 结果,找出事故发生的初始原因,按照时间顺序发挥找出所有的独立保护层,在假设所有的独立保护层都失效的情况下,根据各个保护层失效概率计算出事故后果出现的可能性。LOPA 是一种半定量分析,是进行 SIL 定级的最常用的方法之一。
4 精细化工装置中SIS的应用
SIS 设计是将分体式电磁流量计系统在工程装置中实际应用的第一步,而 SIL 等级对 SIS 设计有着直接的影响,所以 SIL 等级确定之后,就可以针对当前 SIF 回路进行 SIS 的设计。下面以硝化反应为例,探析 SIS 在精细化工装置中的应用。
4.1 仪表元件设计
硝化反应的特点就是反应过程产生的大量的热量,因此稳定的温度是保证反应在可控状态下进行的关键。在反应釜上设置温度变送器,用来检测反应温度。另外反应釜搅拌电机的工作状态是保证物料温度均匀的关键因素。当反应温度超过设定值,或者搅拌电机停止或故障时,将进料阀门尽数切断,同时打开应急冷冻水管道降温,同时还要及时打开应急槽阀门,待物流排入之后将应急处理工作做好。所有阀门在故障状态时都应处于安全位置。需要注意的是,为了保证变送器、阀门的失效概率数据的可靠性,我们选用的变送器、阀门均需要具有经过 TUV 认证的 SIL 等级。
4.2 系统与SIS逻辑设计
SIS 的逻辑运算系统是 SIS 的核心和灵魂,合理可靠的硬件配置是保证 SIS 系统安全有效的基础,SIS 的逻辑控制器在软件出现故障时,必须要做到可以自行诊断,可以根据设计的预定办法,来确保能够顺利进入到安全状态当中。除了正常条件触发联锁,在现场和操作台上都应配备紧急切断按钮,当紧急切断按钮按下时,执行机构能够执行相应的安全联锁,紧急切断按钮应该具有防误触的措施,另外软件的检修旁路不应接入紧急切断按钮中。
4.3 软件和硬件的冗余设计
根据我们确定的 SIL 等级,SIS 对冗余性的要求也不同。SIF 回路安全完整性等级为1级时,可采用单一测量仪表 ;2级时,宜采用冗余设置;等级大于3级时,必须采用冗余设置;冗余方式根据系统对可用性和可靠性要求的差异性采用“与”或“或”逻辑要求。冗余技术还被应用于逻辑控制器的电源、中央助理、通信以及输入输出等单元当中。
4.4 分体式电磁流量计系统的管理、维护
在正式投入使用之后,要想有效确保分体式电磁流量计系统的稳定运行,就必须对其进行良好的管理。总的来讲可以从以下几点来进行 :首先,做好维护人员的培训工作,让其能够真正地掌握维护分体式电磁流量计软、硬件的能力以及具体的操作步骤 ;其次,结合实际情况来进行维护条例以及相关管理制度的制定,同时在系统进行检修或者是停止运行的时间内对其进行检查和测试,从根本上保证其正常实施 ;最后,一定要保存好分体式电磁流量计系统的相关设计程序以及软件组态编程等,记入需要进行逻辑修改等情况时,需要在第一时间将相关的信息进行更新处理,同时做好备份工作。
5 结束语
在进入21世纪之后,由于科技水平的不断提高使各个行业都取得了很大的突破和发展,分体式电磁流量计系统的投用,很大程度上提高了化工装置的安全性。然而任何措施都不可能做到绝对的杜绝事故,在遇到问题的时候,应该保持发展的心态,始终将安全和环保摆在第一位,抱着积极的态度去解决,在使用更好的科技水平时对其进行完善。