巴哈提爾·阿哈買(mǎi)提 艾地日斯·扎曼 阿爾曼·克里木

新疆油田油氣儲運分公司輸氣隊

摘  要：天然氣管道安全儀表系統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設備組成、應用原理、等級劃分及站場(chǎng)應用情況。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；站場(chǎng)；安全儀表系統；應用

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、設備損壞以及經(jīng)濟損失。在天然氣管道安裝安全儀表系統（Safety InstrumentedSystem,SIS），可以檢測管道泄漏、超壓異�，F象等，自動(dòng)緊急關(guān)斷和放空，避免發(fā)生事故。

1 安全儀表系統概述

安全儀表系統（SIS）即由儀表構成的一類(lèi)安全系統，也被稱(chēng)為儀表型安全系統，包括安全聯(lián)鎖系統、緊急停車(chē)系統、可燃氣體及火災檢測保護系統等。根據IEC 61511―2016（IEC，國際電工委員會(huì )）標準定義，天然氣管道的安全儀表系統主要由傳感器、邏輯處理器和執行器共同組成，以行使一項或者多項功能。如果傳感器中有受控設備出現了危險狀態(tài)，那么邏輯處理器就會(huì )自動(dòng)對危險情況進(jìn)行判斷，此時(shí)，執行器會(huì )實(shí)施報警和停機控制，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 安全儀表系統等級劃分

為保證安全儀表系統可靠、有效運行，最大限度地保護現場(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完整性等級由低到高劃分為SIL1～SIL4四個(gè)等級。

1.2 安全儀表系統運行模式

安全儀表系統運行模式為故障與安全模式、故障與運行模式兩種。前者指生產(chǎn)系統發(fā)生非正常問(wèn)題時(shí)安全儀表系統會(huì )突然停止運行，相關(guān)設備進(jìn)入安全停車(chē)狀態(tài)。后者則指生產(chǎn)系統發(fā)生故障和非正常問(wèn)題時(shí)，安全儀表系統繼續運行。

天然氣管道典型安全風(fēng)險是天然氣泄漏或引發(fā)火災隱患。按照過(guò)程工業(yè)的保護層模型，天然氣管道安全儀表系統分別在防護層與抑制災害的過(guò)程中發(fā)揮作用，在發(fā)生天然氣泄漏或者引發(fā)火災時(shí)，實(shí)施自動(dòng)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 安全儀表系統組成

安全儀表系統（ 安 全 儀 ）通常集成在管道SCADA（數據采集與監控系統）站控系統中，主要由氣體報警系統和緊急關(guān)斷系統構成，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，設置獨立機柜 和輔助操作盤(pán)。與工藝站場(chǎng)站控系統（StationControlSystem， SCS）之間進(jìn)行有效通訊，兩者共用一個(gè)操作員站，實(shí)現站場(chǎng)聯(lián)鎖顯示以及SIS系統指示。軟件配置：基于Windows 2003服務(wù)器實(shí)施。

2.2 氣體報警系統

氣體報警系統分為幾種情況。一是在站場(chǎng)工藝裝置區域、燃氣發(fā)電機房、廚房等設置火焰檢測器，安全儀檢測到信號時(shí)發(fā)出指示或報警。二是在站場(chǎng)控制室、機柜間、配電間等區域用于檢測火災隱患并觸發(fā)報警。三是在會(huì )議室、普通工作間等設置煙感探測器，配套獨立火災報警盤(pán)，將報警點(diǎn)信號輸出到安全儀。

2.3 緊急關(guān)斷系統

緊急關(guān)斷系統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(chǎng)進(jìn)出站截斷閥進(jìn)行設置，分兩種情況：口徑DN500以?xún)鹊慕財嚅y選擇氣動(dòng)單作用的彈簧復位型氣動(dòng)執行機構，即故障安全型執行機構，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)，應選擇氣液聯(lián)動(dòng)執行機構。

3 安全儀表系統在站場(chǎng)管道應用

3.1 站場(chǎng)緊急放空

站場(chǎng)天然氣管道一旦發(fā)生泄漏存在火災隱患，安全儀表系統第一時(shí)間報警，經(jīng)人工確認后，由調控中心遠程發(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按鈕和控制火災按鈕，之后系統會(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。

公司輸氣隊采用管道泄漏保護系統。若管道發(fā)生泄漏（腐蝕穿孔、人為破壞等），安全儀表系統將自動(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)生大規模氣體泄漏，安全儀表系統第一時(shí)間報警，經(jīng)人工確認后，調控中心發(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。

公司輸氣隊使用固定式可燃氣體探頭實(shí)施24小時(shí)監測。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，中控室據此進(jìn)行處置，以達到消減風(fēng)險隱患的目的。

3.3 超壓保護

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），當管道壓力超高時(shí)，壓變將信號傳送至中控室，中控室據此切斷氣源，保證供氣安全性。

公司輸氣隊在所轄各站場(chǎng)出站閥前均安裝了壓力變送器，對出站壓力實(shí)時(shí)監測，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)在全公司推廣應用，發(fā)揮了良好作用。

4 結語(yǔ)

天然氣管道安全儀表系統能夠對風(fēng)險隱患進(jìn)行報警和停機控制，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)人員需要加強天然氣管道安全儀表系統的應用研究，總結實(shí)踐經(jīng)驗，分析存在的問(wèn)題，制定針對性?xún)?yōu)化措施，以提高天然氣管道運行安全。

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