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化工本質安全設計有關問題探討

發布時間：

2024-05-07 09:25

一、石油化工罐區基本控制要求

1. 溫度檢測

① 每臺儲罐均應設置溫度測量儀表。溫度測量應以儲罐本體液相溫度為檢測目標，不得設在其它受環境影響擾動大的接管上，其安裝位置應能在最低液位時仍能測量液相的溫度，且便于觀察和維護；

② 浮頂罐和內浮頂罐上的溫度測量儀表宜安裝在罐底以上700mm～l000mm處，固定頂罐上的溫度測量儀表宜安裝在罐底以上700mm～1500mm處，罐內有加熱器時，宜取上限，無加熱器時，宜取下限。

2. 壓力檢測

① 每臺儲罐均應設置壓力測量儀表；

② 壓力（含低壓）儲罐罐頂應設置就地壓力表和遠傳壓力儀表。就地壓力表與遠傳壓力儀表不得共用一個開口；

③ 壓力測量儀表的安裝位置應保證在最高液位時仍能測量到氣相的壓力，并便于觀察和維修。

3. 液位檢測

① 每臺儲罐均應設置液位測量儀表；

② 儲罐高高、低低液位報警儀表應采用液位連續測量儀表或液位開關；

③ 儲罐就地液位測量儀表不應選用玻璃板液位計；

④ 容量大于100m3的儲罐應設置遠傳液位測量儀表，并設定高、低液位報警。

⑤ 儲罐高液位報警的設定高度應為儲罐的設計儲存高液位（設計儲存高液位＝液相體積達到儲罐計算容積90%時的高度—儲罐10min～15min最大進液量折算高度）；

⑥ 儲罐低液位報警的設定高度應為從低液位報警開始10min～15min內儲罐出口輸油泵不會發生汽蝕的液位高度；

⑦ 外浮頂儲罐和內浮頂儲罐低液位報警的設定高度（距罐底板）宜高于浮頂落底高度0.2m及以上；

⑧ 裝置原料儲罐宜單獨設置低低液位報警測量儀表；

⑨ 高高液位報警設定高度不應大于液相體積達到儲罐計算容積90%時的高度；

⑩ 下列儲罐應單獨設置高高液位報警儀表：

Ø儲存I級和II級毒性液體的儲罐；

Ø容量≥3000m3的甲B和乙A類可燃液體儲罐；

Ø容量≥10000m3的其他液體儲罐。

二、石油化工罐區本質安全設計

1. 安全聯鎖

① 高高液位聯鎖

Ø高高液位報警時，應聯鎖關閉儲罐進料管道上的切斷閥；

Ø當儲罐作為其它生產裝置或儲運設施的中間儲罐時，高高液位聯鎖時還應快速開啟另一個同類儲罐進料管道上的切斷閥，避免影響上游裝置或設施的正常生產。

① 低低液位聯鎖

Ø低低液位報警時，應聯鎖關閉儲罐出料管道上的切斷閥并停輸油泵；

Ø當儲罐作為其它生產裝置或儲運設施的中間儲罐時，低低液位聯鎖時還應快速開啟另一個同類儲罐出料管道上的切斷閥和輸油泵，避免影響下游裝置或設施的正常生產。

2. 安全防護

① 甲B、乙A類可燃液體和有毒液體罐區內的閥門集中處和排水井處，應設可燃氣體或有毒氣體探測器，可燃氣體或有毒氣體檢測報警系統設計應符合GB/T 50493-2019有關規定；

② 儀表電纜在防火堤外敷設時可采用電纜槽盒、電纜溝或直埋，電纜溝內應充沙填實；

③ 儀表電纜在防火堤內敷設時宜采用電纜溝、直埋或全封閉耐火槽盒，電纜溝內應充沙填實。采用電纜溝或直埋敷設時，儀表電纜出地面后，宜采用帶蓋板的全封閉耐火槽盒或采取了防火措施的保護鋼管敷設至現場儀表；

④ 儀表電纜穿越防火堤時，應采用帶蓋板的全封閉耐火槽盒或采取了防火措施的保護鋼管從防火堤頂部跨越，或采用電纜溝或直埋方式從防火堤地面以下穿過。

三、重大危險源罐區本質安全設計

1. 儲存易燃氣體、毒性氣體、易燃液體和劇毒液體的一、二級重大危險源罐區，應定期開展HAZOP分析和SIL評估，并設置獨立的氣體檢測系統(GDS)、安全儀表系統(SIS)、視頻監控系統和雷電預警系統(應急管理部的“四個系統”)。

2. 一、二級重大危險源儲罐的壓力高報警檢測元件應獨立設置。

3. 就地液位測量儀表采用磁翻板液位計時，在寒冷及嚴寒地區應采取伴熱或保溫措施；就地液位測量儀表采用雷達或伺服液位計的罐旁指示儀時，應另設一種不同類別的遠傳液位測量儀表。

4. 一、二級重大危險源儲罐的遠傳液位測量儀表應設置2套連續液位測量儀表。

5. 一、二級重大危險源儲罐的高高液位聯鎖檢測元件應獨立設置，且能在線校驗，可采用連續測量儀表，也可采用液位開關。高高液位聯鎖檢測元件應與另外2套連續測量儀表的高高液位信號組成“三取二”聯鎖切斷儲罐進料。

6. 防火堤內儀表電纜（包括信號電纜和電源電纜）應采用耐火電纜，采用接線箱時儀表接線箱應安裝在防火堤外。

7. 緊急切斷閥應設在儲罐液相進、出口管道靠近罐本體的位置，且不得用于工藝過程控制。一、二級重大危險源儲罐緊急切斷閥的閥體應采用鍛鋼和火災安全型，并進行100%無損檢測和100%壓力試驗，閥體泄漏等級至少應達到GB/T 13927中的D級或GB/T 4213中的V級。

8. 緊急切斷閥應具有自動關閉功能和手動關閉功能。手動關閉包括遙控手動關閉和現場手動關閉，現場手動關閉的操作開關應設置在防火堤外，且距離緊急切斷閥和泵的距離應大于15米。

9. 緊急切斷閥可采用閘閥、球閥或三偏心蝶閥，閥門全開或全關的額定全行程時間既要考慮儲運工藝操作需要，又不能因行程時間太短、閥門動作太快引起管道“水擊”或震動，造成緊急切斷閥和管道損壞或壽命縮短。氣動和電液緊急切斷閥的額定全行程時間不宜短于lOsX閥門通徑mm/100mm，電動緊急切斷閥的額定全行程時間不宜短于20sX閥門通徑mm/100mm。

10.緊急切斷閥的執行機構可采用氣動型、電液型或電動型，并滿足下列要求：

① 采用彈簧復位單作用氣動執行機構時，氣缸應加裝易熔塞。當氣缸溫度達到或超過易熔塞熔點時，易熔塞熔化泄放氣缸內壓力，另一側氣缸內的彈簧推動活塞將閥門關閉；

② 采用雙作用氣動執行機構時，應配置事故空氣罐，氣缸應加裝易熔塞。當氣缸溫度達到或超過易熔塞熔點時，易熔塞熔化泄放氣缸內壓力，儲氣罐內的壓縮空氣推動另一側氣缸內的活塞將閥門關閉；

③ 電液型執行機構應采用全封閉帶蓄能器集成式液壓結構，具備閥門全開或全關故障位置，保證閥門在火災狀態下處于安全位置；

④ 電動型執行機構應配應急電源（如 UPS、EPS、應急發電機組等）。當工藝對切斷閥有防火保護要求時，執行機構及其附件應安裝防火保護罩。

四、高火災風險區本質安全設計

1. 高火災風險區本質安全設計有關術語

① 高火災可能性設備

Ø液化烴泵；

Ø殼程中工藝介質為液化烴的換熱設備；

Ø操作溫度高于自燃點的烴類換熱設備或泵。

② 高火災風險區

高火災可能性設備外壁上方7.6米及左右兩側各2米的空間。

③ 儀表主電纜

以機柜室或控制室為起點，以現場儀表或接線箱為終點的儀表電纜。

④ 儀表主電纜槽

電纜槽內儀表主電纜數量超過30根的電纜槽。

2. 高火災風險區儀表本質安全設計

① 高火災風險區域內不應敷設儀表主電纜槽；

② 高火災風險區域內安裝的現場儀表應通過接線箱與控制系統連接，儀表接線箱不宜安裝在高火災風險區域內；

③ 與高火災可能性設備無關的儀表主電纜不應在高火災風險區域內敷設，與高火災可能性設備無關的儀表分支電纜不宜在高火災風險區域內敷設；

④ 儀表主電纜或分支電纜必須在高火災風險區域內敷設時，應采用電纜溝或直埋方式，儀表電纜可選擇聚乙烯外護套鋼帶鎧裝電纜；

⑤ 儀表主電纜槽必須在高火災風險區域敷設時，應采用耐火槽板或其它防火保護措施，也可采用不燃燒材料的實體隔板（如花紋鋼板）將電纜槽與高火災可能性設備隔開。

五、SIS本質安全設計有關問題

1. SIS應獨立于其它控制系統（包括DCS、SCADA、CCS、GDS等）獨立設置。基本過程控制系統不應執行SIL1及以上的安全儀表功能（SIF）。

2. SIS應采用故障安全型。當SIS內部產生故障時，SIS應能按設計預定方式將過程轉入到安全狀態。

3. SIS可實現一個或多個SIF。當多個不同SIL等級的SIF在同一個SIS內實現時，SIS的共用部分應符合各SIF中最高SIL等級的要求。

4. SIS的安全技術要求可通過安全要求規格書（SRS）進行表述。SRS應包括對SIS實現的所有SIF及與之相關的SIL等級要求,以及SIS的硬件要求、應用程序的安全要求等。

5. SRS應明確SIS實現的每個SIF回路或子系統的設計安全要求、功能要求、SIL等級、檢驗測試周期和測試方法等，每個SIF回路的檢驗測試周期和測試方法都應結合生產裝置的安全運行和檢修期確定，SIS或安全子系統的檢驗測試間隔宜與生產裝置的停車檢修時間間隔相同，確保可實施性。

6. SIS的邏輯控制器采用可編程電子系統時，應具有硬件和軟件自診斷功能（國標未提及功能安全認證和SIL證書要求，但設計時要考慮驗證的需要）。

7. SIS測量儀表優先采用模擬量，SIF回路的中間環節應盡可能少，安裝在爆炸危險區域的測量儀表和執行器優先選用隔爆型。

8. SIS測量儀表不應采用現場總線或其它通信方式作為輸出信號。

9. SIS現場儀表、取源點、信號電纜和現場接線箱等，均應獨立設置，冗余測量儀表和執行器的信號電纜宜分配在不同的接線箱。

10.SIS與其他控制系統共用設備時，SIS應具有優先權，共用設備的回路供電應由SIS提供，其他控制系統失效或控制指令不能影響SIS的功能安全，不能降低SIF目標的SIL等級。

11.SIS中安全完整性等級為SIL2或SIL3的SIF回路，現場儀表應采用“三取二”或“二取二”硬件配置，模擬量輸入測量儀表應設置信號偏差報警。

12.SIS緊急停車按鈕的觸點應采用“三取二”配置。

13. 參與“三取二”或“二取二”聯鎖的輸入/輸出信號，應分配在不同的輸入/輸出卡件上。

14. SIS輸入信號為閥門的回訊開關時，回訊開關宜冗余配置；SIS輸入信號為手動開關、按鈕或繼電器時，輸入信號應使用同一設備的多對觸點。

15. 每個測量儀表宜設置獨立的維護旁路開關，緊急停車信號不應設置旁路開關，SIS輸出信號回路嚴禁設置旁路開關。

16. SIS不應接入無線儀表和無線網絡，SIS不應與工廠信息網絡直接相連，與SIS無關的設備或網絡不應接入SIS網絡或利用SIS網絡傳輸數據。

17. SIL1安全儀表功能，測量儀表和控制閥宜與基本過程控制系統分開；SIL2和SIL3安全儀表功能，測量儀表和控制閥應與基本過程控制系統分開。

18. SIS邏輯控制器(SIL1～SIL3)應與基本控制系統分開，且冗余配置。

19. 邏輯控制器的中央處理單元、輸入單元、輸出單元、電源單元、通信單元等應為獨立的單元，應允許在線更換單元而不影響邏輯控制器的正常運行。

20. 安全完整性等級為SIL1的SIF回路，如果聯鎖誤動作造成的后果嚴重程度為1級～4級，SIF回路的現場測量儀表應采用“三取二”或“二取二”配置（模擬量測量儀表應設置信號偏差報警），不得采用單點聯鎖（中石化單點聯鎖治理管理規定）。

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化工本質安全設計有關問題探討