鄭君
化工安全儀表系統(tǒng)是什么?安全儀表功能和安全完整性等級又指什么?說起這些概念,可能許多從事化工行業(yè)安全管理的人員并不十分清楚。然而安全儀表系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中卻發(fā)揮著重要作用。
到底有哪些重要作用呢?為全面介紹化工安全儀表系統(tǒng),中國化學(xué)品安全協(xié)會在2015年7月30日,組織業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者以及企業(yè)的安全管理人員,召開了化工安全儀表系統(tǒng)管理研討會,共同探討如何推進(jìn)化工安全儀表系統(tǒng)在我國的應(yīng)用。
安全儀表系統(tǒng)
危險(xiǎn)情況由靜變動
化工安全儀表系統(tǒng)(Safety Instrumented System,簡稱SIS)包括安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)和有毒有害、可燃?xì)怏w及火災(zāi)檢測保護(hù)系統(tǒng)等。
安全儀表系統(tǒng)獨(dú)立于過程控制系統(tǒng)(例如分散控制系統(tǒng)等),生產(chǎn)正常時(shí)處于休眠或靜止?fàn)顟B(tài),一旦生產(chǎn)裝置或設(shè)施出現(xiàn)可能導(dǎo)致安全事故的情況時(shí),能夠瞬間準(zhǔn)確動作,使生產(chǎn)過程安全停止運(yùn)行或自動導(dǎo)入預(yù)定的安全狀態(tài)。
這是國家安全監(jiān)管總局于2014年11月發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》(安監(jiān)總廳管三〔2014〕116號)中,對化工安全儀表系統(tǒng)的定義。
參與起草該文件的中國石化安全工程研究院化學(xué)品安全控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、高級工程師李玉明介紹說,化工安全儀表系統(tǒng)的作用是降低風(fēng)險(xiǎn),主要通過降低后果發(fā)生的概率來實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)為正常狀況下是靜態(tài)的、被動的,危險(xiǎn)情況出現(xiàn)時(shí)由靜變動,正確完成預(yù)定功能。
因此,安全儀表系統(tǒng)要求有正確的安全功能(即安全儀表功能SIF)和良好的可靠性(安全完整性等級SIL,SIL等級由低到高分4級,最高等級為SIL4,不同等級安全儀表回路在設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試和操作維護(hù)方面技術(shù)要求不同)。
安全儀表系統(tǒng)作為化工安全保護(hù)層中的一層,若要正常發(fā)揮作用,必須有很高的可靠性(即功能安全)和規(guī)范的維護(hù)管理。如果安全儀表系統(tǒng)失效,往往會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。近年來,發(fā)達(dá)國家發(fā)生的重大化工(危險(xiǎn)化學(xué)品)事故,大都與安全儀表失效或設(shè)置不當(dāng)有關(guān)。
李玉明以2005年12月11日,英國邦斯菲爾德發(fā)生的油庫爆炸火災(zāi)事故為例,介紹了安全儀表失靈導(dǎo)致的嚴(yán)重后果。邦斯菲爾德油庫爆炸火災(zāi)事故,是歐洲迄今為止發(fā)生的最大的爆炸火災(zāi)事故,共燒毀大型儲油罐20余座,43人受傷,無人員死亡,直接經(jīng)濟(jì)損失2.5億英鎊。事故原因是儲罐裝滿時(shí),自動測量系統(tǒng)的(ATG)報(bào)警系統(tǒng)沒有啟動,儲罐獨(dú)立的高高液位開關(guān)也未能自動開啟切斷儲罐的進(jìn)油閥門,致使油料從灌頂溢出泄漏,油料揮發(fā)形成蒸氣云,遇明火發(fā)生爆炸、起火。
平衡安全與效益
2015年7月,國家安全監(jiān)管總局在江蘇開展了一次督導(dǎo)督查活動,中國石油撫順石化公司的高級工程師高峰作為隨行專家,參與了這次活動,活動中還對企業(yè)應(yīng)用安全儀表系統(tǒng)的情況進(jìn)行了抽查。
結(jié)果如何?高峰給出了三組數(shù)據(jù):某企業(yè)催化裝置的安全儀表系統(tǒng)評估為適度保護(hù)49%,過保護(hù)43%,欠保護(hù)8%;某企業(yè)加氫改質(zhì)裝置的安全儀表系統(tǒng)評估為適度保護(hù)48%,過保護(hù)52%,欠保護(hù)0%;最好的是某企業(yè)重催裝置的安全儀表系統(tǒng)評估,適度保護(hù)80.6%,過保護(hù)6.5%,欠保護(hù)12.9%。
過保護(hù)容易造成裝置非計(jì)劃停車,即誤動,給企業(yè)帶來不必要的損失,而欠保護(hù)則是安全儀表系統(tǒng)當(dāng)動不動,即拒動,容易引發(fā)事故,這兩者都是企業(yè)不愿見到的。
還有的企業(yè)反映,在安全儀表系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),有些局部裝置的聯(lián)鎖動作,會引起整個(gè)系統(tǒng)的波動或者更嚴(yán)重的后果。如何解決這種問題?專家們建議,可以對全裝置或整個(gè)系統(tǒng)定期進(jìn)行HAZOP分析,定期對保護(hù)層的安全功能進(jìn)行評估,重新分配安全儀表系統(tǒng)的安全功能,以減少類似情況的發(fā)生。
李玉明在發(fā)言中指出,若要減少安全儀表系統(tǒng)應(yīng)用中過保護(hù)、欠保護(hù)的問題,需要從源頭入手,在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行充分的風(fēng)險(xiǎn)分析,如HAZOP(危險(xiǎn)與可操作性)分析、LOPA(保護(hù)層)分析,找出可能導(dǎo)致危險(xiǎn)事件的原因和后果,結(jié)合企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)降低要求,設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)降低措施。
作為擁有多年安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的中國成達(dá)工程有限公司(原化八院)自控室主任曾裕玲,在發(fā)言中說道,目前,我國已經(jīng)擁有了部分安全儀表系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如GB/T20438-2006《電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全》、GB/T21109-2007《過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全》等,這兩部國標(biāo)是等同翻譯的國外兩部重要的安全儀表系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。目前,我國安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)面臨的問題之一是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的建立,如設(shè)備和儀表失效概率數(shù)據(jù)庫的建立?!拔覀兡壳霸O(shè)計(jì),還得參考國外的相關(guān)數(shù)據(jù)庫?!?/p>
此外,安全儀表系統(tǒng)安裝后,定期進(jìn)行檢驗(yàn)測試是保障其功能可靠性的重要手段?!坝械陌踩珒x表安裝了十年后,都沒有檢測過,甚至從裝置安裝好后,就沒有檢測校驗(yàn)過安全儀表系統(tǒng)的功能安全?!崩钣衩黝H為無奈地說道,“這如何能保證安全儀表系統(tǒng)可靠地執(zhí)行所有的安全儀表功能呢?”
國家安全監(jiān)管總局總工程師王浩水出席了本次研討會,在聽完各位代表的發(fā)言后,他總結(jié)說,目前,我國安全儀表系統(tǒng)及其相關(guān)安全保護(hù)措施在設(shè)計(jì)、安裝、操作和維護(hù)管理等生命周期各階段,還存在危險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)分析不足、設(shè)計(jì)選型不當(dāng)、冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)不合理、缺乏明確的檢驗(yàn)測試周期、預(yù)防性維護(hù)策略針對性不強(qiáng)等問題,規(guī)范安全儀表系統(tǒng)管理工作亟待加強(qiáng)?!坝绕涫请S著我國化工裝置、危險(xiǎn)化學(xué)品儲存設(shè)施規(guī)模大型化、生產(chǎn)過程自動化水平逐步提高,同步加強(qiáng)和規(guī)范安全儀表系統(tǒng)管理,就顯得十分緊迫和必要?!?/p>
王浩水首先提出,要加快安全儀表系統(tǒng)功能安全相關(guān)技術(shù)和管理人才的培養(yǎng)?!白铌P(guān)鍵的是要重視人才的培養(yǎng),我國安全儀表系統(tǒng)方面的人才還比較缺乏,有的企業(yè)請?jiān)O(shè)計(jì)院進(jìn)行工藝安全設(shè)計(jì)時(shí),甚至提不出明確的安全風(fēng)險(xiǎn)等級控制要求。”
因此,王浩水要求涉及“兩重點(diǎn)一重大”(即重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品、重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝和危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源)在役生產(chǎn)裝置的化工企業(yè)和危險(xiǎn)化學(xué)品儲存單位,要盡快培養(yǎng)一批具備專業(yè)技術(shù)能力、掌握相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的工程技術(shù)人員,滿足開展和加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)功能安全管理工作的需要。
其次,國家安全監(jiān)管總局提出要盡快做好安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試、維護(hù)保養(yǎng)、人才認(rèn)證等方面的國外標(biāo)準(zhǔn)等同轉(zhuǎn)化工作,推動形成并完善符合我國國情的功能安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和認(rèn)證體制機(jī)制。
在國家安全監(jiān)管總局《關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》中規(guī)定:
從2016年1月1日起,大型和外商獨(dú)資合資等具備條件的化工企業(yè),新建涉及“兩重點(diǎn)一重大”的化工裝置和危險(xiǎn)化學(xué)品儲存設(shè)施,要按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。
從2018年1月1日起,所有新建涉及“兩重點(diǎn)一重大”的化工裝置和危險(xiǎn)化學(xué)品儲存設(shè)施,要設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。
其他新建化工裝置、危險(xiǎn)化學(xué)品儲存設(shè)施安全儀表系統(tǒng),從2020年1月1日起,應(yīng)執(zhí)行功能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。
為促進(jìn)這一時(shí)間表計(jì)劃變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),在該研討會上,中國化學(xué)品安全協(xié)會還聘請了74名安全儀表系統(tǒng)專家,作為技術(shù)力量,協(xié)助政府推動這一工作。
編輯 ? 鄭 君