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(yùn)分公司輸氣隊

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、等級劃分及站場應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；站場；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），可以檢測管道泄漏、超壓異�，F(xiàn)象等，自動緊急關(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)成的一類安全系統(tǒng)，也被稱為儀表型安全系統(tǒng)，包括安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)、可燃?xì)怏w及火災(zāi)檢測保護(hù)系統(tǒng)等。根據(jù)IEC 61511―2016（IEC，國際電工委員會）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，以行使一項或者多項功能。如果傳感器中有受控設(shè)備出現(xiàn)了危險狀態(tài)，那么邏輯處理器就會自動對危險情況進(jìn)行判斷，此時，執(zhí)行器會實(shí)施報警和停機(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)完整性等級由低到高劃分為SIL1～SIL4四個等級。

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)生非正常問題時安全儀表系統(tǒng)會突然停止運(yùn)行，相關(guān)設(shè)備進(jìn)入安全停車狀態(tài)。后者則指生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生故障和非正常問題時，安全儀表系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

天然氣管道典型安全風(fēng)險是天然氣泄漏或引發(fā)火災(zāi)隱患。按照過程工業(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，實(shí)施自動報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屬于SIL3型，設(shè)置獨(dú)立機(jī)柜 和輔助操作盤。與工藝站場站控系統(tǒng)（StationControlSystem， SCS）之間進(jìn)行有效通訊，兩者共用一個操作員站，實(shí)現(xiàn)站場聯(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 氣體報警系統(tǒng)

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

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，主要是對站場進(jìn)出站截斷閥進(jìn)行設(shè)置，分兩種情況：口徑DN500以內(nèi)的截斷閥選擇氣動單作用的彈簧復(fù)位型氣動執(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，應(yīng)選擇氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3 安全儀表系統(tǒng)在站場管道應(yīng)用

3.1 站場緊急放空

站場天然氣管道一旦發(fā)生泄漏存在火災(zāi)隱患，安全儀表系統(tǒng)第一時間報警，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)會關(guān)閉管道進(jìn)出口閥門，啟動放空控制閥進(jìn)行放空。

公司輸氣隊采用管道泄漏保護(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)將自動發(fā)出指令到中控室，中控室人員第一時間進(jìn)行應(yīng)急處置。

3.2 站場緊急關(guān)閉

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

公司輸氣隊使用固定式可燃?xì)怏w探頭實(shí)施24小時監(jiān)測。若發(fā)生泄漏，通過探頭將泄漏點(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)險隱患的目的。

3.3 超壓保護(hù)

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(dāng)管道壓力超高時，壓變將信號傳送至中控室，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(shí)時監(jiān)測，避免壓力超高發(fā)生安全事故。某站場曾經(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)及時發(fā)送至中控室，中控室員工果斷關(guān)閉氣源電動閥，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

天然氣管道安全儀表系統(tǒng)能夠?qū)︼L(fēng)險隱患進(jìn)行報警和停機(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)，分析存在的問題，制定針對性優(yōu)化措施，以提高天然氣管道運(yùn)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(yùn)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(yè)安全生產(chǎn)運(yùn)行、基層黨建工作。聯(lián)系方式：15209905492， 52297599@qq.com。