分體式電磁流量計在精細化工行業(yè)中的應用與發(fā)展方向

摘要：現(xiàn)階段，經(jīng)濟**化的發(fā)展在一定程度上加速了我國各個行業(yè)的進步，不斷促進其向著“高精尖”的方向發(fā)展，也引領了傳統(tǒng)精細化工行業(yè)朝著智能化和全流程自動化的方向發(fā)展。精細化工產(chǎn)品種類繁多，其危險性和風險性不言而喻，因此分體式電磁流量計系統(tǒng)在精細化工裝置中占據(jù)著十分重要的位置，對化工裝置整體的安全性有著非常重要的影響。主要對分體式電磁流量計系統(tǒng)及其在精細化工裝置中的應用進行簡單的分析和探討。我們?nèi)粘Ｉ町斨兴玫降囊恍┗瘖y品、農(nóng)藥以及汽車零件和食物添加劑等方面都會涉及到精細化工產(chǎn)品，可以說與我們的生活密切相關。然而產(chǎn)品的制造過程也涉及了電解、氧化、硝化、氯化、烷基化、磺化等多種高危工藝，反應產(chǎn)生的大量固廢和廢液也有易燃易爆的特性，任何環(huán)節(jié)的松懈都有可能造成嚴重的后果。例如2019年3月21日響水天嘉宜化工廠爆炸事故 ；2017年臨沂金譽石化爆炸事故等，都讓我們留下了觸目驚心的慘痛教訓。分體式電磁流量計系統(tǒng)的產(chǎn)生使裝置的安全有了本質(zhì)性的保證。
1 分體式電磁流量計系統(tǒng)簡述
隨著科技發(fā)展，化工裝置的自動化水平得到了*大的提高，目前正在朝著全流程自動化和無人化工廠的趨勢發(fā)展。用于生產(chǎn)用的自動化控制系統(tǒng)，我們稱之為過程控制系統(tǒng)（BPCS，Basic Process Control Syetem），但是就分體式電磁流量計系統(tǒng)而言，其本身就是一個完整的控制系統(tǒng)，它與過程控制系統(tǒng)相對立。廣義上的 SIS 包括緊急停車系統(tǒng)（ESD），火災和氣體防護系統(tǒng)（FGS），燃燒器管理系統(tǒng)（BMS），安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（SIS），儀表保護系統(tǒng)（IPS）等，是石油、化工、發(fā)電、環(huán)保、儲運等行業(yè)重要的安全保護屏障之一。與 BPCS 不同，SIS 只關注于安全方面，當所有的安全防護失效時，作為確保安全的*后屏障，SIS 一定要在很好時間采取辦法來確保全部的執(zhí)行元件都在安全位置上。
2 精細化工中SIS的必要性分析
精細化工中常用到的化學反應有加氫反應、硝化反應、氯化反應、氧化反應等數(shù)十種。就硝化反應而言，硝化反應是向大分子有機物中加入硝基的過程，反應過程中需要用到的原料有高腐蝕性的濃硫酸和濃硝酸的混酸，甲類可燃液體甲苯等，硝化反應本身也是一個放熱反應，同時如果溫度有所提升的話，也會導致硝化反應速率提高，所產(chǎn)生的熱量自然也會隨之增加，以至于造成反應溫度無法得到有效的控制而產(chǎn)生爆炸的情況。硝化產(chǎn)品一般為多硝基化合物和硝酸酯，一旦受到撞擊、摩擦或者是溫度過高的話都會有爆炸情況產(chǎn)生，因此硝化反應從原料到成品可謂是危險重重，稍有不慎就會導致嚴重的后果。不但硝化反應具有一定的危險，在**安監(jiān)總局公布的《重點監(jiān)管的危險化工工藝目錄》當中所提到的一些工藝也同樣具有很高的危險性。隨著社會的進步，對物質(zhì)水平的需求也越來越高?；ぷ鳛閲窠?jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，規(guī)模也越來越大，裝置的危險性也越來越高。社會各個方面都高度重視化工企業(yè)的安全性，始終堅持安全生產(chǎn)。SIS的產(chǎn)生使事故的發(fā)生幾率降低了許多，從根本上確保了裝置的可靠運行，因此 SIS 已經(jīng)成為保證企業(yè)安全生產(chǎn)的主要手段之一。
3 安全完整性等級和保護層分析
3.1 安全完整性等級
提到 SIS 系統(tǒng)，就離不開安全完整性等級的概念，通過HAZOP（危險與可操作性分析）對生產(chǎn)裝置進行全面考察分析，按照工藝流程對反應過程中的每一根管道、每個設備逐步地分析其可能存在的危險及危險發(fā)生原因，有針對性的提出相應的解決對策。根據(jù) HAZOP 結(jié)果確定哪些地方需要增加SIS 系統(tǒng)，安全完整性等級（SIL）是指針對當前可能發(fā)生事故，假設其他防護手段無法將事故發(fā)生風險降低至企業(yè)可接受風范圍以內(nèi)時，需要增加安全聯(lián)鎖回路（SIF）來保證裝置的本質(zhì)安全，此時根據(jù)當前 SIF 回路的失效概率確定的等級即為該 SIF 回路的安全完整性等級。
3.2 保護層分析（LOPA）
保護層分析（LOPA）是簡化的風險評估工具，我們針對HAZOP 結(jié)果，找出事故發(fā)生的初始原因，按照時間順序發(fā)揮找出所有的獨立保護層，在假設所有的獨立保護層都失效的情況下，根據(jù)各個保護層失效概率計算出事故后果出現(xiàn)的可能性。LOPA 是一種半定量分析，是進行 SIL 定級的*常用的方法之一。
4 精細化工裝置中SIS的應用
SIS 設計是將分體式電磁流量計系統(tǒng)在工程裝置中實際應用的很好步，而 SIL 等級對 SIS 設計有著直接的影響，所以 SIL 等級確定之后，就可以針對當前 SIF 回路進行 SIS 的設計。下面以硝化反應為例，探析 SIS 在精細化工裝置中的應用。
4.1 儀表元件設計
硝化反應的特點就是反應過程產(chǎn)生的大量的熱量，因此穩(wěn)定的溫度是保證反應在可控狀態(tài)下進行的關鍵。在反應釜上設置溫度變送器，用來檢測反應溫度。另外反應釜攪拌電機的工作狀態(tài)是保證物料溫度均勻的關鍵因素。當反應溫度超過設定值，或者攪拌電機停止或故障時，將進料閥門盡數(shù)切斷，同時打開應急冷凍水管道降溫，同時還要及時打開應急槽閥門，待物流排入之后將應急處理工作做好。所有閥門在故障狀態(tài)時都應處于安全位置。需要注意的是，為了保證變送器、閥門的失效概率數(shù)據(jù)的可靠性，我們選用的變送器、閥門均需要具有經(jīng)過 TUV 認證的 SIL 等級。
4.2 系統(tǒng)與SIS邏輯設計
SIS 的邏輯運算系統(tǒng)是 SIS 的核心和靈魂，合理可靠的硬件配置是保證 SIS 系統(tǒng)安全有效的基礎，SIS 的邏輯控制器在軟件出現(xiàn)故障時，必須要做到可以自行診斷，可以根據(jù)設計的預定辦法，來確保能夠順利進入到安全狀態(tài)當中。除了正常條件觸發(fā)聯(lián)鎖，在現(xiàn)場和操作臺上都應配備緊急切斷按鈕，當緊急切斷按鈕按下時，執(zhí)行機構(gòu)能夠執(zhí)行相應的安全聯(lián)鎖，緊急切斷按鈕應該具有防誤觸的措施，另外軟件的檢修旁路不應接入緊急切斷按鈕中。
4.3 軟件和硬件的冗余設計
根據(jù)我們確定的 SIL 等級，SIS 對冗余性的要求也不同。SIF 回路安全完整性等級為1級時，可采用單一測量儀表 ；2級時，宜采用冗余設置；等級大于3級時，必須采用冗余設置；冗余方式根據(jù)系統(tǒng)對可用性和可靠性要求的差異性采用“與”或“或”邏輯要求。冗余技術還被應用于邏輯控制器的電源、中央助理、通信以及輸入輸出等單元當中。
4.4 分體式電磁流量計系統(tǒng)的管理、維護
在正式投入使用之后，要想有效確保分體式電磁流量計系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，就必須對其進行良好的管理。總的來講可以從以下幾點來進行 ：*先，做好維護人員的培訓工作，讓其能夠真正地掌握維護分體式電磁流量計軟、硬件的能力以及具體的操作步驟 ；其次，結(jié)合實際情況來進行維護條例以及相關管理制度的制定，同時在系統(tǒng)進行檢修或者是停止運行的時間內(nèi)對其進行檢查和測試，從根本上保證其正常實施 ；*后，一定要保存好分體式電磁流量計系統(tǒng)的相關設計程序以及軟件組態(tài)編程等，記入需要進行邏輯修改等情況時，需要在很好時間將相關的信息進行更新處理，同時做好備份工作。
5 結(jié)束語
在進入21世紀之后，由于科技水平的不斷提高使各個行業(yè)都取得了很大的突破和發(fā)展，分體式電磁流量計系統(tǒng)的投用，很大程度上提高了化工裝置的安全性。然而任何措施都不可能做到很好的杜絕事故，在遇到問題的時候，應該保持發(fā)展的心態(tài)，始終將安全和環(huán)保擺在很好位，抱著積*的態(tài)度去解決，在使用更好的科技水平時對其進行完善。