仪表联锁设计与装置安全运行探究

仪表联锁设计与装置安全运行探究

刘亮

艾思达（青岛）工业安全技术有限公司 山东青岛 266000

摘要：随着仪表工艺技术进步，其在自控方面水平不断提升，能够在工业企业生产中发挥更好的作用。而仪表的联锁设计在保护人员和设备使用安全性方面效果更加显著，使得联锁系统设计愈加受到关注。基于此，本文主要围绕仪表联锁设计进行探讨，分析联锁项目设置状况，以及其具体设计和装置安全运行。

关键词：仪表；联锁设计；装置；安全运行

前言：现代化工厂中，生产具有规模大，自动化与系列化程度高，且生产过程多数具有高温高压以及易燃易爆特征，使得生产工艺愈加复杂。因此，生产过程中安全问题成为关注重点。而仪表联锁系统的使用，能够辅助进行生产过程及时、准确、有效监视和控制。这就需要做好对系统设计方面工作，确保其满足安全操作和生产要求，以此保证装置可实现安全运行。

1仪表联锁设计背景

随着国家对安全生产的日益重视，以及装置规模的不断扩大、自动化水平不断提高，工业企业中带来的不确定性因素增加，使得在工业企业生产中，人们愈加重视安全生产方面问题，尤其是在装置规模不断扩大和自动化水平不断提高情况下，生产中存在较多不确定性因素。而安全联锁系统作用愈加明显，已经成为工业装置中保证安全生产的重要组成部分，工业企业相关人员提升了对此类问题重视程度。因此，应做好对仪表联锁设计工作，以此保证装置安全运行。

2联锁项目设置

在对安全仪表系统进行设计时，为满足不同装置设备需求，引入了安全等级，要求相关设计人员在充分掌握工艺装置状况前提下，根据可观察到相关因素，及时对可能会出现危害与风险进行分析和评估，确定安全等级范围，以此为设计工作开展提供依据和指导，防止出现联锁设计盲目性，确定适合类型的仪表安全系统，为工艺装置安全运行提供良好的保障^[1]。

进行联锁设计中，为保证设计合理性，要求每个环节都必须围绕相应工艺要求展开，并在充分理解装置需求基础上，最大达程度满足装置生产安全要求，提升联锁设计功能性和实用性。而在对联锁项目进行设置中，首先，要求联锁中执行动作可降低装置危险度，最大程度上保证使用的催化剂与设备安全，预防出现反应物结晶结焦、负反应以及催化剂中毒等现象。其次，设计后要求安全动作具有可操作性，即在进行相关操作中，可及时分清联锁类型，保证可及时执行正确操作。再次，实际进行工业生产中，可操作性设置旁路开关通常可分为两种，一种使用于装置投运初期相关工艺参数尚未处于正常状态情况下，应在旁路位置投置开工旁路开关，以此保证装置正常开工运行。另一种装置于已经正常投入运行装置中，此开关主要参与联锁仪表发生故障后需要维护阶段，设置在联锁回路旁路，被称为是仪表维护旁路开关，若使用中将具备两种功能合为同一开关，以导致操作失误，甚至影响装置安全运行。而通过对开关进行区分，为仪表维护人员和工艺人员提供专用开关，利于实现安全生产。最后，在停水停电工况环境下，应在最大程度上降低联锁设置。

3联锁仪表选型、配管设计

3.1联锁检测与执行仪表选型

在进行联锁仪表设计中，应关注检测联锁条件，并选择具有可靠性联锁动作执行元件，以此保证联锁系统设计质量和水平，为保证安全装置提供良好基础。如在某一化工厂高压氢装置中，由于一处测氢流量选择中使用的是微锥流量计，开工前需要先使用高压氮气对管线进行吹扫，若高压吹落锥体与管线弯管位置撞击导致出现小孔，及时进行处理，可有效避免装置运行后氢气泄漏导致的爆炸等事故。因此，在进行装置仪表选择中，应选择高质量且安全可靠产品，以此保证装置运行安全性。在进行联锁切断阀选择中，应考虑阀门泄漏量，防止出现工艺介质泄露问题，即便微小泄露也会存在较高爆炸风险。如少量双氧水在与某些介质接触后会引发连贯、剧烈反应，此类场合对工艺有着较高要求和严格控制标准，而其阀门泄漏量要求必须与相关标准符合，进行选择中，通常选用最高级别、紧密级双偏心或三偏心等切断阀。一般而言，选用的切断阀泄漏等级越高，使用安全性越高，但会增加投资成本，因此，在进行选择中，应在满足装置安全要求材料中，选择最为适合装置，以此满足安全生产要求，减少成本使用量^[2]。

3.2联锁仪表安装

在联锁仪表安装中，导压管配管也是重要考虑内容，气相介质导压管需要从取压点垂直向上接变送器，且不可有液袋和U型弯，防止存在静液柱差和液袋，以此对导压产生影响。而液相介质导压管需要保持垂直向下方式接变送器，并对凝点高液体应加伴热，若粘度高液体应充填隔离液，以此防止导压管内介质流动性差引发的阻力干扰联锁反应，同时为提高联锁反应及时性与迅速性，要保证安装联锁仪表的灵敏性，确保其可在监测相关参数中，可及时将相关数据显示出来。

3.3联锁执行元件设计。

在使用装置进行安全生产中，为发挥联锁设计作用，应做好对其可靠性和可用性设计工作。为保证执行元件可靠性，可接触双电磁阀串联方式实现。联锁以电磁阀串联方法对切断阀开关进行控制，若出现两个电磁阀失电现象，应关闭切断阀失气，防止电磁阀失效造成联锁失误动作，为装置进一步实现安全运行提供保证。为保证执行元件可用性，应利用双电磁阀并联方式实现，并使用电磁阀并联对联锁切断阀开关加以控制。若其中一个电磁阀失电，就会导致切断阀关闭，避免电磁阀失效造成的联锁条件发生时难以进人安全保护状态问题。

4联锁的安全性和工艺装置设计

在仪表联锁故障中，失电联锁属于最为常见问题，这种故障是正常工况现场出现的联锁失电和电磁阀带电现象，此类故障也被称为是故障安全型。而联锁并非完全是失电联锁，也会存在电联锁状况。但在对具体工艺状况进行确定中，需要加强对工艺设备安全方面考虑，此时要求必须失电才能联锁，这种联锁被称为是非故障安全型。设计中需要对非故障安全型联锁可能会导致的后果进行全面综合分析，同时还需要考虑其是否能够满足相应工艺要求，从而进行联锁合理设计。在采用电联锁时，由于仪表联锁主要用于服务工艺装置，就用在最大限度上确保设计与工艺装置安全要求相符合。如某一装置中工艺要求，切断阀正常维持关闭时，需要联锁打开切断阀，若仪表发生故障，切断阀应在全开位置才能确保装置设备安全性，此时进行联锁回路设计中，需要使用电磁阀得电联锁，并放弃设计故障安全性原则，以此确保工艺安全无干扰运行。正常进行联锁设置中，通常仪表发生故障时切断阀关闭，部分场所应注意联锁切断阀作用形式，要求不可对工艺操作安全产生影响^[3]。

结论：在国家和集团公司工厂对安全问题重视程度逐渐提升状况下，国外部分先进安全联锁设计理念以及相关标准，开始被国内联锁设计理解并接受，极大程度上改变了以往工业生产中环境，进一步加强了生产环境安全性，减少了不必要财

产与人员损伤。而为持续保证工业企业生产安全性，就需要做好对联锁设计方面工作，并进行设置，以此保证生产装置安全运行。

参考文献

[1]孟芳园,董康.安全仪表系统在化工装置中的设计应用[J].天津化工,2019,33(01):53-54.

[2]韩丽云.基于SIS的磺化反应安全联锁系统设计探讨[J].化工与医药工程,2018,39(06):7-11.

[3]蒋旭,陈震,郑雪云,等.内压缩流程空分装置的联锁控制研究[J].气体分离,2017,21(002):38-46.