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        安全檢查中常見的電儀熱點問題

        時間:2022-06-18 17:50:00來源: 中國石油化工股份有限公司濟南分公司 張瑞妍 何龍

        導語:?自從國家原安監總局 116 號文《國家安全監管總局關于加強化工安全電儀系統管理的指導意見》發布后,電儀專業越來越受到重視,改變了電儀專業在化工企業的地位。各級安全檢查也隨之深入,特別是涉及“兩重點一重大”的企業, 檢查中電儀是重點,本文列舉幾個電儀檢查常見問題,共同探討交流。

          1 關于電儀防爆的“盲區”

          凡是涉及到“防爆”問題,都是非常嚴肅的,隨著政府的嚴格監管和企業的高度重視,電儀防爆問題普遍執行較好。但是有些企業,防爆問題依然存在。特別是特殊的防爆電儀設備,比如可燃有毒氣體探測器,是防爆問題的“多發地帶”。早期的可燃有毒氣體探測器大部分不帶現場聲光報警,隨著規范的更改,現場報警器全部配備聲光報警器。但是在安全檢查中存在兩個方面的問題:一是可燃有毒氣體報警器配備的聲光報警器沒有取得防爆認證; 二是可燃有毒氣體報警器和聲光報警器都分別取得了防爆認證,但是沒有復合認證。

          關于第一個問題,探測器配備沒有取得防爆認證的聲光報警器,肯定是比較嚴重的防爆問題,按照原安監總局121號文,屬于重大隱患。關于第二個問題,很容易被忽略。探測器和聲光報警器都分別取得了防爆認證,組合起來的電儀是否需要取得整體防爆認證,答案是肯定的。目前生產可燃有毒氣體報警器的門檻非常的低,很多生產商都是靠買件組裝。那么買來防爆型探測器和防爆型聲光報警器組裝后,能滿足防爆要求嗎,肯定不行。或者最少從規范上不合法。

          首先探測器在取得防爆認證時, 安裝聲光報警器的接口是用金屬絲堵或者防爆接頭封堵的前提下取得的,當防爆堵頭變為聲光報警器后,改變了原有螺紋的隔爆面, 能否滿足防爆要求不得而知。防爆證書上有明確的說明, “防爆證書僅對認可文件和樣品一致的產品有效”,當防爆絲堵換成聲光報警器后, 明顯和取證時的樣品不在一致,探測器的防爆證書也就無效。按照GB3836.1-2010 附錄D,D. 6取得“防爆合格證”后的產品,當進行局部更改且涉及相應標準的有關規定時,須將更改的技術文件和有關說明一式二份送原檢驗機構重新審查,必要時進行送樣檢驗,若更改內容不涉及相應標準的有關規定,應將更改的技術文件和說明送原檢驗機構備案。

          AQ 3009-2007第6. 1. 1. 3. 5 隔離密封件應采用填料填塞,填料疑固后應不透水、不收縮、沒有裂紋。例如,密封膠、密封泥、環氧樹脂、密封纖維等。隔離密封件作為防爆電氣設備外殼的一部分則整個部件應經防爆認證并符合相應的防爆型式。也就是說探測器外殼的隔離密封面發生更改時,需要重新認證。

        電儀防爆裝置.png

        圖 1 電儀防爆裝置

        取得防爆聯合認證的探測器.png

            圖 2 取得防爆聯合認證的探測器

          由兩個或兩個以上獨立防爆電氣組合的電氣設備稱為組合防爆電氣設備,為了保證組合防爆電氣設備在爆炸危險場所運行時不會成為可燃氣和空氣混合物的點火源, 組合防爆電氣設備的安全性能必須適應可燃氣和空氣混合物在爆炸危險場所的危險性能。組合防爆電氣設備的防爆標志應包括安裝在設備上的所有防爆電氣單元的防爆類型符號。此外,每個防爆電器單元應獨立標記自己的防爆標志,也就是說組合型電氣設備在保證每個獨立元件是防爆認證外,整體還需要防爆組合認證。防爆電氣不滿足防爆要求是重大隱患,需要高度重視。

          2 關于可燃氣體報警器選型問題

          在安全檢查中,可燃氣體報警器選型錯誤是一個非常普遍存在的問題,也是一個比較嚴重的問題。主要原因是選型人員認識的誤區,有些企業認為只要是可燃氣器報警器就能準確測量所有可燃性氣體。所以就存在安裝在現場的可燃性氣體報警器檢測氣體和實際泄漏氣體不一致的問題。比如一些企業,整個工廠的可燃性氣體全部是甲烷氣體報警器,而實際工廠不存在甲烷氣體,也有一些企業, 汽油罐區安裝的是氫氣報警器。這種案例很多。

          圖3為氫氣標準氣體、異丁烷標準氣體和甲烷標準氣體檢測氫氣探測器,以及丙烷探測器和甲烷探測器。一臺測量異丁烷的探測器,通68%LEL的甲烷氣體氣測試,只顯示14%LEL,數據差距很大。

              

        氫氣標準氣體、異丁烷標準氣體和甲烷標準氣體檢測氫氣探測器.png

        圖 3 氫氣標準氣體、異丁烷標準氣體和甲烷標準氣體檢測氫氣探測器

          目前,測量可燃氣體的原理主要有催化燃燒原理,紅外原理和PID原理。催化燃燒原理是當可燃性氣體在探測器的催化層發生燃燒,檢測元件由于燃燒而電阻值發生變化,電橋失去平衡,有電壓輸出,檢測電壓能間接的檢測出可燃氣體的濃度。

          PID檢測儀的工作原理是使用了一個紫外燈(UV)光源將有機物分子電離成可被檢測器檢測到的正負離子(離子化)。檢測器捕捉到離子化了的氣體的正負電荷開將其轉化為電流信號實現氣體濃度的測量。當待測氣體吸收高能量的紫外光時, 氣體分子受紫外光的激發暫時失去電子成為帶正電荷的離子。苯的IP是9.24 eV,它可以被標準配置的PID(配10.6 eV)所“看”到。氯甲烷的IP是11.32 eV,它只能被11.7 eV的PID“看”到。一氧化碳的IP是14.01 eV,它就不可能被PID離子化。我們可以從各類化學手冊上和ISC提供的資料上查到各類物質的IP值。

          紅外原理這類傳感器主要是針對個別氣體不是所有的可燃氣體都能使用紅外原理,只有個別易燃氣體能夠使用到紅外原理的傳感器檢測,多數可燃氣體仍不能使用紅外氣體傳感器來做為檢測對象,它的主要是運用非色散型的紅外光NDIR對空氣中可燃氣體進行檢測,該傳感器利用近紅外光譜吸收特點與可燃氣體濃度形成吸收強度關系來判斷氣體濃度。

          從各種原理可以看出,并是不一種傳感器能準確測量出所有氣體,如選擇催化燃燒式,每種氣體的熱值完全不同,相同的濃度不同氣體探測器檢測出來的結果完全不同。如果泄漏的是丙烷,選擇了甲烷,偏差很大。所以正確的選擇氣體傳感器,選擇和現場實際泄漏氣體一致的傳感器是準確檢測到泄漏的基本前提。

          3 關于聯鎖回路等級的幾個誤區

          聯鎖回路的SIL定級和驗算是當前的熱點,各種檢查的必查項。在1998年,國際上首次提出了設立相關標準,英國健康安全委員會(Healt h and Safet y Executive )首次提出SIL的最初概念,用來幫助工廠的運營管理人員對安全電儀的效率進行評估。后來成為安全系統國際標準IEC 61508、IEC 61511的重要組成部分。國內SI L評估起步于2010年左右, 到2018年逐漸被熟知,起步較晚,且從事SIL評估的大部分為安全機構,評估人員缺乏專業的電儀知識,評估結果和實際相差甚多。任何事故的發生都是所有保護層的穿透,如圖4所示。

          

        任何事故的發生都是所有保護層的穿透.png

        圖 4 任何事故的發生都是所有保護層的穿透

          3.1 SIL定級和驗算什么時候做

          SIL定級一般是在設計階段完成,設計院按照SIL定級結果完成設計,如果SIL級別較高,說明該回路保護層不足,增加保護層或者選用較可靠SIS和切斷閥,提高可靠性。SIL驗算一般是在項目電儀訂貨階段完成,提供電儀、切斷閥型號和SIS廠家即可開始,如驗算不合格,應重新選型, 定級和驗算分別出報告; 對于在役裝置, 一般是定級和驗算一起做,同一本報告,先定級,接著做驗算。

          3.2 SIL定級(LOPA分析)結果是不是越高越好

          安全電儀等級分為SIL1、 SIL2、SIL3、 SIL4等級。聯鎖回路的SIL等級應根據風險評估確定,滿足風險降低的需求。定級后的SIL等級越高,說明工藝設計中獨立保護層越少,SIL等級越低,說明工藝設計中獨立保護層越多。定級的SIL等級越高,說明工藝設計時保護層越少, SIL等級越低說明工藝設計越安全。只有在工藝設計獨立保護層(IPL)嚴重不足時,才能出現較高級別的SIL等級。出現SIL3 或者SIL 2 數量較多,說明工藝設計存在問題,獨立保護層設計不足,把過多的安全風險寄托于安全電儀系統是嚴重錯誤的,如圖5所示。

         

        SIL 定級(LOPA 分析).png

        圖 5 SIL 定級(LOPA 分析)

          3.3 是不是工藝越危險,SIL等級越高

          這是一個嚴重的理解錯誤,SIL等級的高低和工藝危險程度有關系,但是主要取決于獨立保護層(IPL)的多少。只要有足夠的獨立保護層,即使很危險的工藝,SIL等級也可能是SIL0,即使不太危險的工藝,只要獨立保護層不足,也會出現較高的SIL等級。

          3.4 買SI L2的電儀、SIS和切斷閥,一定就能滿足SIL2要求嗎

          安全的等級是搭配出來的,并不是用的電儀是SIL2, 回路一定是SIL2,這是基礎性概念錯誤,SIL等級是整個聯鎖回路的安全等級,并不是說一個回路中傳感器、控制器、切斷閥都有SIL2認證,那這個回路就是SIL2,這種理解完全是錯誤的。回路中所有元件都是SIL2,最終有可能是SIL1,也可能是SIL3。

          即使沒有SIL認證的電儀和切斷閥,也有可能算出SIL3的等級來。

          3.5 SIL1的電儀都能搭建成更高級別的回路嗎

          目前存在一個認知的誤區,就是一味的追求傳感器和切斷閥的SIL等級,這是認知誤區。制約一個回路最關鍵的因素是聯鎖電儀的結構形式,而非單臺電儀的SIL等級,也就是我們常說的1oo2D、2oo3、2oo4D等,任何一個低SIL級別的電儀,通過聯鎖結構,可以搭建成為高級別回路。舉個極端的例子,沒有SIL級別的傳感器,通過1o o3、1o o4或1oo 5可以搭建成SIL2甚至SIL3的回路。

          3.6 聯鎖電儀和切斷閥是不是需要有安全認證

          目前沒有任何規范和文件要求安全聯鎖回路的電儀和切斷閥需要安全認證,只有SIS系統本身需要安全認證。就安全認證本身,國家也沒SIL認證機構方面的資質標準。

          3.7 定級時要求SIL1 , 計算結果也為SIL1 ,是否符合要求

          這不一定,看一個電儀回路的安全聯鎖等級主要看風險消除因子(RRF),而非SIL等級,比如SIL1 的RRF為10<到≤ 100,如果定級時RRF為99,驗算結果為11, 結果都為SIL1,但是驗算結果不合格。SIF回路安全完整性除滿足安全完整性等級(SIL)要求外,還應同時滿足RRF的相應要求。

          

        標簽: 傳感器?

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