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安全联锁仪表误动作原因及预防措施
作者:冯劲松 廖海燕,中国石油独山子石化分公司

摘要:通过收集化工厂安全联锁仪表误动作事件,从结构设计、设施完整性、人为因素、环境因素等方面分析发生误动作的原因,并提出针对性的解决措施。
关键词:安全联锁;误动作;解决方案在工业生产中,联锁是用来自动监视并实现自动操作的重要措施。若联锁系统自身故障,执行器误动作,或是操作人员误操作触发联锁,造成装置非计划停车,将会影响生产,给企业带来损失。


1定义

1.1 安全联锁系统
简称SIS(Safety interlocking System),包括传感器、逻辑运算器和最终执行元件,即检测单元、控制单元和执行单元。
1.2 联锁误动作
是指安全联锁系统在正常生产工况下,因系统内元件故障、人为误操作等原因触发联锁停机,造成装置部分或全部停车的事件。


2 安全联锁误动作原因及案例分析

2.1 硬件故障
硬件故障可分为传感器故障、控制器故障和执行机构故障三个方面。现场大多数故障发生在传感器和执行机构上,控制器故障较少出现。
2.1.1 传感器故障
2014年2月5日,乙二醇装置C220压缩机因二氧化碳放空PALL220压力低联锁停机。仪表人员更换新的压力开关后联锁信号报警消除。发现当压力达到设定值后,压力开关触点没有输出动作,确认该压力开关触点故障造成C220压缩机误联锁停机。
2.1.2 阀门故障
2014年3月28日,聚丙烯装置丙烯缓冲罐出料阀异常动作关闭,丙烯进料泵联锁停机,导致两线被迫停工。检查发现阀门处于关闭状态,DCS系统发出开启指令,但阀门无法打开。
仪表人员检查发现电磁阀未正常得电。SIS系统中电磁阀输出电路板上保险故障指示红灯亮,检测确认保险故障。更换保险后阀门根据指令动作正常。
2.1.3 设备老化
2014年2月28日,聚丙烯装置挤压机故障停机,事后仪表人员将通讯卡安装底板拆开检查,发现底板外壳已经变脆,内部电路板闻上去有焦糊的味道,电路板上的芯片已烧坏变色,已使用12年。

2.2 软件故障
这类故障是软件本身所包含的错误所引起的。软件故障又分为系统软件故障和应用软件故障。系统软件是DCS系统或SIS系统所带来的,若设计考虑不周,在执行中一但条件满足就会引发故障,造成停机或死机等现象。
2.2.1 联锁结构设计不合理
对于生产装置的关键设备的联锁结构,从安全角度考虑,最好设置为2oo3结构,以降低1oo1结构误动作的可能性。
2.2.2 程序不完善
通常指系统软件和应用软件存在缺陷,例如DCS系统软件和应用软件功能缺失、联锁回路控制器编程错误、软件调试不完全等。

2.3管理原因
2.3.1培训不足
操作人员对SIS系统、联锁结构、元件故障模式和故障率等知识的欠缺,可能导致操作人员对仪表显示值的误判,仪表维护人员培训不足可能造成对联锁仪表的定期维护和测试不足而导致故障率的增加。
2.3.2 维修程序和制度不完善
公司未制订联锁仪表的定期维护和测试规则,未建立元件故障率数据库,对仪表维护人员缺少规程性指导,可能会导致由于维护不到位造成系统故障率上升。
2.4 环境影响
环境温度、湿度、震动、灰尘等超出仪表的使用环境条件要求,增加了仪表的故障率。
2.5 人为因素
人为因素既可以在事件中即时地引发事故的失误发生,也可以作为预先存在的、能影响到事故发生的事件的人为因素。
人为因素一般可分为以下三类:
(1)规章性的失误,即按规章的要求进行操作时发生的失误,通常是由于规章本身存在缺陷。
(2)知识性的失误。可以理解为培训不足。
(3)技能性的失误。在执行工作时受到外界干扰而发生的。


3 预防措施

了解了导致安全联锁发生的各种可能原因,我们可以制订针对性的措施,尽可能地降低其故障率,防止误联锁事件的发生。

3.1 做好联锁仪表定期维护

3.2 定期测试

对于石油化工企业的SIS 系统来说,定期测试的主要内容是:
3.2.1测试现场仪表的操作,可以执行设计的功能
3.2.2测试联锁的逻辑和操作
3.2.3对所有定期测试的文件结果进行统计分析

3.3 加强培训
加强对操作人员和仪表维护人员的培训,使其熟悉业务范围内所有安全仪表的功能、操作、故障模式等知识。

3.4 修改不合理的联锁结构
对于关键性的安全联锁,应考虑冗余结构设计。我们建议对于装置的安全生产以及联锁误动作可能造成重大损失的联锁,均应保证其具有冗余结构,利用装置检修的时机进行改造。

3.5 保证仪表工作环境
    由仪表人员审查装置内安全仪表的所有元件的使用环境条件要求,对现场不符合条件的元件进行更换,或者改善现场条件以适应仪表工作环境要求。


4 结语
    安全联锁的误动作,一直是石化企业长周期运行的一大难题。对于故障的排除,要不断地收集数据,积累经验。装置在对联锁结构进行改动时一定要慎重,最重要的原则,是要保证当意外发生时,确保联锁能正确动作,保证装置的安全停工,这样才能最大限度地保证安全。



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