控制石化装置安全稳定运行的方法与流程

本发明涉及一种控制石化装置安全稳定运行的方法。
背景技术：
：在过程工业领域，特别是石油化工过程中，安全联锁系统的作用举足轻重，是重要的保护层，在生产过程中承担着监测与安全有关的状态参数、发现故障或异常等危险情况时及时采取措施以防止事故发生等重要的安全仪表功能，目前已广泛地应用于石油、化工等过程工业领域。因此安全联锁系统的安全性能直接关系到各种危险源、成套装置的安全控制与安全保护水平，进而直接关系到安全生产水平。设计一个安全联锁系统时，应该使该安全联锁系统具有正确的安全功能。此外，必须考虑安全仪表功能能够多好的被执行，安全完整性等级关心的就是安全功能能够多好的得到执行。正常情况下，安全联锁系统是静态的、被动的，不需要人为干预。但在危险情况出现时，必须能够由静变动，正确完成其安全功能。安全联锁系统设计不合理，不但会给人员、环境带了巨大的潜在威胁，还会引起装置非计划停工。因此，优化配置安全联锁系统，一是可以改善安全联锁系统安全可靠性和可用性，尽量避免“拒动”和“误动”；二是可以解决“过度联锁”和“联锁不足”的问题。cn201010577606涉及一种安全仪表系统的功能安全评估方法，为对安全仪表系统进行可靠模拟、监控以及功能安全评估，并研究安全仪表系统共因失效的变化情况，方法包括：安全仪表系统对受控系统进行功能安全控制；对安全仪表系统进行初始风险分析，确定安全完整性等级；验证安全仪表系统是否达到所确定的安全完整性等级；改变安全仪表系统的组成结构或组成设备。设计师们为石化装置设计了安全联锁系统(如液位低低、流量低低、压力高高等)来保护装置的安全，但是由于安全联锁系统设计的不合理，给装置带来了潜在的危险及非计划停工情况。如何合理配置石化装置的安全联锁系统，综合考虑其安全可靠性和可用性，在保障装置安全的前提下，减少误停车次数，成为人们越来越关心的问题。因此，合理、可行的设置安全联锁系统对于保障装置安全稳定运行具有重要意义。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是现有技术中安全联锁系统设置不合理，存在“欠保护”和“过保护”的问题，提供一种新的控制石化装置安全稳定运行的方法。该方法具有安全联锁系统设置合理，不存在“欠保护”和“过保护”的优点。为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种控制石化装置安全稳定运行的方法，包括安全联锁系统，所述安全联锁系统由传感单元、逻辑控制器和最终执行机构组成，所述传感单元能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按规律变换成为电信号传送给逻辑控制器，所述逻辑控制器判断达到联锁值时，最终执行机构执行预定的动作，使装置进入预定安全状态；利用上述系统控制方案优化方法，包括以下步骤：(a)过程危险分析，确定潜在危险或危险事件；(b)风险评估，采用保护层分析方法，得出危险后果和发生频率，确定是否需要sif及sif的sil等级；(c)采用故障树分析方法，结合专业分析软件进行安全完整性等级验证计算及误停车率计算；(d)判断是否满足风险降低要求，针对欠保护的情况，提出符合风险降低要求的改进措施；(e)满足sil等级要求的前提下，判断是否过保护，优化冗余结构，降低误停车率；(f)结合步骤(d)和步骤(e)，优化配置安全仪表功能回路。上述技术方案中，优选地，步骤(a)中的过程危险分析方法，具体包括如下步骤：(1)根据石化装置的工艺流程图、管道和仪表图以及联锁说明，识别与分析各种参数偏差发生的原因以及这种偏差所产生的后果；(2)找出现有的安全保护设施并提出建议措施，降低风险等级；(3)梳理现有的和建议增加的安全仪表功能回路，并列出安全仪表功能清单。上述技术方案中，优选地，步骤(b)中的风险评估方法是采用保护层分析技术，为半定量分析方法，具体包括如下步骤：(1)场景识别与筛选；(2)选择事故场景；(3)初始事件确定；(4)独立保护层评估；(5)场景频率计算；(6)风险评估与决策；(7)判断是否需要sif，若不需要sif，则执行步骤(8)；若需要sif，则执行步骤(9)；(8)判断是否有更多场景，若有更多场景，则执行步骤(10)；(9)确定目标sil；(10)进入下一个场景，然后执行步骤(3)。上述技术方案中，优选地，步骤(c)中的故障树分析方法，具体包括如下步骤：(1)采用故障树分析软件，根据布尔逻辑用图表示系统特定故障间的相互关系，建立从结果到原因描述故障的有向逻辑图；(2)输入各个基本事件的失效数据；(3)进行安全完整性等级验证计算及误停车率计算。本发明公开了一种控制石化装置安全稳定运行的方法，属于过程工业领域，包括一个控制方法，所述控制方法是进行安全联锁系统可靠性评估，由危险与可操作性分析法、保护层分析方法、故障树分析方法及误动率估算技术组成。采用危险与可操作性分析方法，进行安全仪表功能回路辨识；采用保护层分析方法，确定各个安全仪表功能回路所需的安全完整性等级；采用故障树分析方法，进行安全完整性等级验证计算；采用误动率估算技术，进行误停车率计算。本发明克服了现有技术中安全联锁系统设置不合理，存在“欠保护”和“过保护”的问题，具有可靠性高、误停车率低的优点，对于保障装置安全稳定运行具有重要意义，取得了较好的技术效果。附图说明图1为本发明一种控制石化装置安全稳定运行的方法。图2为本发明所述过程危险分析的流程框图。图3为本发明所述风险评估的流程框图。图4为本发明所述根据故障树分析方法的流程框图。下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。具体实施方式【实施例1】下面结合图1-图4对本发明进行举例说明。如图1所示，一种控制石化装置安全稳定运行的方法，包括一个安全联锁系统，所述安全联锁系统由传感单元、逻辑控制器和最终执行机构组成，所述传感单元能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号传送给逻辑控制器，所述逻辑控制器判断达到联锁值时，最终执行机构执行设定的动作，使装置进入预定安全状态；利用以上系统的控制方案优化方法，包括以下步骤：步骤1：过程危险分析，确定潜在危险或危险事件；步骤2：风险评估，采用保护层分析方法，得出危险后果和发生频率，确定是否需要sif及sif的sil等级；步骤3：采用故障树分析方法，结合专业分析软件进行安全完整性等级验证计算及误停车率计算；步骤4：判断是否满足风险降低要求，针对欠保护的情况，提出符合风险降低要求的改进措施；步骤5：满足sil等级要求的前提下，判断是否过保护，优化冗余结构，降低误停车率；步骤6：结合步骤4和步骤5，优化配置安全仪表功能回路。所述的步骤1中的过程危险分析方法，具体包括如下步骤：步骤1.1：根据石化装置的工艺流程图、管道和仪表图以及联锁说明，识别与分析各种参数偏差发生的原因以及这种偏差所产生的后果；步骤1.2：找出现有的安全保护设施并提出建议措施，降低风险等级；步骤1.3：梳理现有的和建议增加的安全仪表功能回路，并列出安全仪表功能清单。所述的步骤2中的风险评估方法是采用保护层分析技术，为半定量分析方法，具体包括如下步骤：步骤2.1：场景识别与筛选；步骤2.2：选择事故场景；步骤2.3：初始事件确定；步骤2.4：独立保护层评估；步骤2.5：场景频率计算；步骤2.6：风险评估与决策；步骤2.7：判断是否需要sif；若：不需要sif，则执行步骤2.8；若：需要sif，则执行步骤2.9；步骤2.8：判断是否有更多场景；若：有更多场景，则执行步骤2.10；步骤2.9：确定目标sil；步骤2.10：进入下一个场景，然后执行步骤2.3；以石化装置典型设备——重沸炉为例，对重沸炉所辨识出的安全仪表功能回路的安全功能、触发事件或原因以及风险状况等进行逐项分析和讨论记录。综合考虑人员伤亡风险、环境影响风险及经济损失风险所需求的安全完整性(sil)等级，选择其中需求较高的安全完整性等级作为特定安全仪表功能回路需求的安全完整性等级。根据图3所示，得到安全完整性等级结果，如表1所示。表1重沸炉安全联锁系统sil定级结果所述的步骤3中的故障树分析方法(如图4所示)，具体包括如下步骤：步骤3.1：采用故障树分析软件，根据布尔逻辑用图表示系统特定故障间的相互关系，建立从结果到原因描述故障的有向逻辑图；步骤3.2：输入各个基本事件的失效数据；步骤3.3：进行安全完整性等级验证计算及误停车率计算。所述重沸炉燃料气总管压力低低、进料流量低低联锁。采用故障树分析方法，建立数学模型，带入失效数据，进行安全完整性等级验证计算及误停车率(str)计算。计算得pfd1＝4.07e-3，满足sil2等级要求；pfd2＝1.11e-2，不满足sil等级要求。计算得到f-551的误停车率为str1＝5.56e-2，即f-551的误停车率为0.056次/年。以某差压变送器为例，根据不同冗余结构的计算结果，说明冗余结构对要求失效概率(pfd)和误停车率(str)的影响，为优化安全联锁系统控制提供理论依据，计算结果如表2所示。表2某差压变送器不同冗余结构对比冗余结构pfdstr1oo11.30e-21.39e-21oo21.68e-42.77e-22oo22.58e-21.95e-42oo35.01e-45.78e-4依据功能安全标准iec61508/61511，对于sif02回路，为了满足sil等级及结构约束的要求，并具有较低的误停车率，重沸炉进料流量低低联锁采用2oo3结构的传感器。结算得到pfd＝4.07e-3，满足sil2等级要求。调整误停车率(str)计算模型的冗余结构，计算得到：str2＝0.052，即f-501的误停车率为0.051次/年。由此可以看出，按照此方案优化配置的联锁回路，具备高可靠性和可用性，对于保障装置安全平稳运行具有重要意义。当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本
技术领域：
的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。当前第1页12