天然氣流量計一旦發(fā)生泄漏爆炸的問題，就會造成不可挽回的損傷，所導(dǎo)致的人員和設(shè)備以及環(huán)境危害都是非常嚴(yán)重的。特別是發(fā)生“11 · 22 青島輸油管道爆炸”事故之后，我國對于天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)的關(guān)注力度越來越高。現(xiàn)階段的天然氣流量計系統(tǒng)當(dāng)中，安裝安全儀表系統(tǒng)，可以通過對天然氣流量計泄漏和火災(zāi)以及超壓異�，F(xiàn)象的檢測，自動地進(jìn)行緊急關(guān)斷和放空對策，避免天然氣流量計發(fā)生事故，減小事故導(dǎo)致的不良影響。

 

1 現(xiàn)階段天然氣流量計的安全風(fēng)險劃分以及優(yōu)化措施

根據(jù) IEC61511 當(dāng)中給出的定義，天然氣流量計的安全儀表系統(tǒng)主要是由傳感器和邏輯處理器與執(zhí)行器共同組成的，可以行使一項或者是多項安全儀表功能的一種儀表系統(tǒng)，作用是指如果傳感器中有受控設(shè)備發(fā)生了危險狀態(tài)，那么邏輯處理器就會自動地對危險情況進(jìn)行判斷，此時，控制執(zhí)行器會實施報警和停機控制，避免發(fā)生危險事件，并且降低危險事件所造成的影響�，F(xiàn)階段，天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)早已在石油天然氣的開采運輸和石油化工以及發(fā)電的環(huán)節(jié)中進(jìn)行了應(yīng)用。一是天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)安全完整性的等級劃分。IEC61508 標(biāo)準(zhǔn)對 S 天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)的完整性等級進(jìn)行了劃分，即 SIL1~SIL4 四個等級，其中，SIL1 是較低的等級，SIL4 是較高的等級，主要用在天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)執(zhí)行的安全功能可靠性檢測上進(jìn)行應(yīng)用，也就是在規(guī)定的基礎(chǔ)上，和時間內(nèi)，天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)所要求的安全功能概率。二是天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)的運行模式。天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)運行的模式主要劃分成兩種，即故障與安全模式以及故障與運行模式。其中，前者主要指的是生產(chǎn)系統(tǒng)中發(fā)生的非正常的問題，系統(tǒng)就會突然停止運行，有關(guān)設(shè)備到了安全停車的狀態(tài)。后者則指的是系統(tǒng)發(fā)生故障非正常的問題時，系統(tǒng)就會繼續(xù)運行。

在天然氣流量計的系統(tǒng)當(dāng)中，存在的典型安全風(fēng)險就是天然氣的泄漏與火災(zāi)問題。按照過程工業(yè)的保護(hù)層模型，天然氣流量計的系統(tǒng)一般是選擇各個層次和各個措施對天然氣的泄漏問題和火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行降低。其中，天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)分別在防護(hù)層與抑制災(zāi)害的過程中進(jìn)行運用，在管道出現(xiàn)天然氣泄漏或者是火災(zāi)的問題時，選擇自動化的報警和緊急切斷等措施，避免事故出現(xiàn)或者減小事故所導(dǎo)致的危害性。

 

2 天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)的功能分析

天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)主要包括以下幾點 ：

（1）站場的緊急放空。如果站場有火災(zāi)問題的出現(xiàn)，天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)就會在第一時間進(jìn)行報警，經(jīng)過人工進(jìn)行確認(rèn)之后，在裝置邊界以及逃生通道中安裝的火災(zāi)按鈕與控制火災(zāi)的按鈕和調(diào)控中心的遠(yuǎn)程啟動切斷以及放空命令，對這一命令進(jìn)行啟動之后，系統(tǒng)會首先對進(jìn)出口的閥門進(jìn)行關(guān)閉，之后對放空的控制閥進(jìn)行放空。

（2）緊急關(guān)閉站場。如果站內(nèi)管線發(fā)生大規(guī)模的氣體泄漏問題，天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)就會在第一時間進(jìn)行報警，經(jīng)過人工進(jìn)行確認(rèn)之后，可以通過裝置邊界與逃生通道中安裝 ESD 按鈕和控制室內(nèi)按鈕的啟動進(jìn)行緊急切斷，對該命令進(jìn)行啟動之后系統(tǒng)就會對進(jìn)出口的閥門進(jìn)行關(guān)閉。

（3）超壓保護(hù)的系統(tǒng)。在出站閥之前有壓力變送器，選擇 3 選 2 表決機制，如果壓力超高的話就要切斷氣源，保證供氣安全性。

 

3 天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)的功能示例

例如，從化分輸站，其所具備的天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)功能主要包括以下幾點 ：

（1）如果現(xiàn)場或者是控制室的火災(zāi)的連鎖按鈕總司被觸發(fā)的話，裝置區(qū)和發(fā)電機房現(xiàn)場的聲光報警器就會立即被啟動和報警，同時，操作臺全站連鎖并防控，指示燈亮起，調(diào)控中心就會收到報警的信號。鰲頭首站的來氣進(jìn)站閥“1201”與去小坑的燃?xì)獬稣鹃y的“5101”會立即關(guān)閉，并對上下游的氣源進(jìn)行關(guān)閉 ；時間過了15 s 之后，站內(nèi)上游的放空閥“2402”與去小坑燃?xì)獾姆趴臻y“5206”就會被打開，緊急對站內(nèi)進(jìn)行放空 ；

（2）如果現(xiàn)場或者是控制室 ESD 的連鎖按鈕已經(jīng)被觸發(fā)，那么鰲頭首站的來氣進(jìn)站閥“1201”與去小坑的燃?xì)獬稣鹃y“5101”就會被緊急關(guān)閉，并對上下游的氣源進(jìn)行切斷。與此同時，裝置區(qū)和發(fā)電機房現(xiàn)場的聲光報警器就會被立即啟動，并發(fā)出報警的喜好，操作臺全站連鎖同時防控的指示燈被亮起，此時，調(diào)控中心就會收到報警的信息。

（3）如果工藝區(qū)或者是室內(nèi)安裝可燃?xì)怏w的探測儀能夠發(fā)現(xiàn)天然氣的泄漏或者是火焰探測器出現(xiàn)火災(zāi)問題，此時，相應(yīng)區(qū)域現(xiàn)場的聲光報警器就會立即報警，同時，站控室的操作臺中相應(yīng)的指示燈就會被亮起，報警會傳到調(diào)控中心，經(jīng)過相關(guān)人員確認(rèn)之后，可以就近選擇 ESD 和火災(zāi)按鈕防空和緊急切斷。

 

4 天然氣流量計安全儀的實際應(yīng)用

天然氣流量計安全儀的基本組成。天然氣流量計安全儀主要集成在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的站控系統(tǒng)中，是由火災(zāi)和氣體的報警系統(tǒng)與控制器以及緊急關(guān)斷的系統(tǒng)所構(gòu)成的，是霍尼韋爾公司進(jìn)行生產(chǎn)和研究的。

（1）控制器。天然氣流量計安全儀控制器主要用在當(dāng)F&GS 有天然氣泄漏問題和火災(zāi)問題時，分析生產(chǎn)過程中有沒有潛在危險問題存在，還要在下達(dá)規(guī)定安全儀表的功能指令中，避免危險事件的出現(xiàn)，主要涉及硬件與軟件。天然氣流量計安全儀控制器是由霍尼韋爾的安全管理系統(tǒng)企業(yè)所研究和生產(chǎn)的，選擇的是故障和安全運行的模式。一是，硬件方面的配置。在站場天然氣流量計安全儀控制器安全完整性的等級屬于 SIL 3 型，選擇四重化的冗余結(jié)構(gòu) SM 系統(tǒng)，主要在天然氣流量計安全儀控制中運用，機柜的設(shè)置是非常獨立的，與此同時，還對輔助操作盤進(jìn)行了設(shè)置。天然氣流量計安全儀與 SCS 之間進(jìn)行有效地通信，天然氣流量計安全儀的信息向 SCS 進(jìn)行傳達(dá)，兩者共用一個操作員站，能夠?qū)崿F(xiàn)站場聯(lián)鎖顯示以及 SIS 系統(tǒng)指示 ；二是，軟件的配置。天然氣流量計安全儀軟件是在 Microsoft 公司所生產(chǎn)的 Windows 2003服務(wù)器基礎(chǔ)上實施的。

（2）氣體的報警系統(tǒng)。在行業(yè)內(nèi)，氣體的報警系統(tǒng)被稱為是 F&GS，主要在生產(chǎn)過程的監(jiān)督中進(jìn)行運用，判斷生產(chǎn)中有沒有發(fā)生潛的危險。主要有以下幾種。一是，站場工藝的裝置區(qū)域中和燃?xì)獍l(fā)電的機房與廚房等領(lǐng)域中對美國 Fire Sentry 公司研究和生產(chǎn)的探 測器以及霍尼韋爾公司所生產(chǎn)的一些火焰檢測器進(jìn)行設(shè)置和安裝，對以上區(qū)域是否出現(xiàn)天然氣的泄漏事故或者是火災(zāi)問題進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測信號到了天然氣流量計安全儀中時，就會進(jìn)行全面地和連續(xù)地指示以及報警 ；二是，站場控制室和機柜間與配電間等多種電氣室中對澳大利亞的 VESDA 空氣采樣式的早期煙霧的檢測系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，主要在這些區(qū)域中進(jìn)行運用，用于監(jiān)視火災(zāi)和報警。當(dāng)信號進(jìn)入到天然氣流量計安全儀進(jìn)行連續(xù)指示和報警與記錄 ；三是，站場會議室以及客房等一般的房間對 GE-EDWARDS 的煙感式火災(zāi)的自動報警系統(tǒng)進(jìn)行安裝和設(shè)置，煙感探測器的信號到了配套獨立火災(zāi)報警盤，此時，火災(zāi)的報警盤會對報警的接點信號進(jìn)行輸出，發(fā)送到天然氣流量計安全儀中。

（3）緊急關(guān)斷的系統(tǒng)分析。在站場的進(jìn)出站對截斷閥進(jìn)行設(shè)置，主要在按照天然氣流量計安全儀控制器指令中運用，落實關(guān)斷和放空等多種操作，降低危險事件所帶來的影響，減小風(fēng)險。這一過程中，一般劃分成兩種情況。一是口徑 DN 在 500 內(nèi)的截斷閥執(zhí)行機構(gòu)選擇的是氣動型。這是故障安全型的執(zhí)行機構(gòu)，也就是選擇氣動單作用的彈簧復(fù)位型氣動執(zhí)行的機構(gòu)，其氣源屬于管道天然氣。想要保證電磁閥安全操作，其會根據(jù)余方案配置 ；二是口徑≥ 500 的聯(lián)鎖閥門，要選擇氣液聯(lián)動的執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行落實。

 

5 結(jié)語

綜上所述，天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)的安裝能夠在突發(fā)情況出現(xiàn)之前自動地對危險情況進(jìn)行判斷，并進(jìn)行報警和停機控制，避免危險事件的出現(xiàn)，降低危險事故造成的影響。對于相關(guān)人員來說，需要加強天然氣流量計安全儀表系統(tǒng)的而研究，歸納當(dāng)中存在的問題，并制定針對性地優(yōu)化措施，以便于自身更好地了解天然氣流量計的安全儀表系統(tǒng)，提高天然氣流量計到安全性和科學(xué)性。