天然氣流量計(jì)一旦發(fā)生泄漏爆炸的問(wèn)題，就會(huì)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(guó)對(duì)于天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)的關(guān)注力度越來(lái)越高�，F(xiàn)階段的天然氣流量計(jì)系統(tǒng)當(dāng)中，安裝安全儀表系統(tǒng)，可以通過(guò)對(duì)天然氣流量計(jì)泄漏和火災(zāi)以及超壓異�，F(xiàn)象的檢測(cè)，自動(dòng)地進(jìn)行緊急關(guān)斷和放空對(duì)策，避免天然氣流量計(jì)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(jì)的安全風(fēng)險(xiǎn)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(jì)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(xiàng)或者是多項(xiàng)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(xiǎn)狀態(tài)，那么邏輯處理器就會(huì)自動(dòng)地對(duì)危險(xiǎn)情況進(jìn)行判斷，此時(shí)，控制執(zhí)行器會(huì)實(shí)施報(bào)警和停機(jī)控制，避免發(fā)生危險(xiǎn)事件，并且降低危險(xiǎn)事件所造成的影響�，F(xiàn)階段，天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)早已在石油天然氣的開(kāi)采運(yùn)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(jì)安全儀表系統(tǒng)安全完整性的等級(jí)劃分。IEC61508 標(biāo)準(zhǔn)對(duì) S 天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)的完整性等級(jí)進(jìn)行了劃分，即 SIL1~SIL4 四個(gè)等級(jí)，其中，SIL1 是較低的等級(jí)，SIL4 是較高的等級(jí)，主要用在天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)執(zhí)行的安全功能可靠性檢測(cè)上進(jìn)行應(yīng)用，也就是在規(guī)定的基礎(chǔ)上，和時(shí)間內(nèi)，天然氣流量計(jì)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(jì)安全儀表系統(tǒng)的運(yùn)行模式。天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)運(yùn)行的模式主要?jiǎng)澐殖蓛煞N，即故障與安全模式以及故障與運(yùn)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(wèn)題，系統(tǒng)就會(huì)突然停止運(yùn)行，有關(guān)設(shè)備到了安全停車(chē)的狀態(tài)。后者則指的是系統(tǒng)發(fā)生故障非正常的問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。

在天然氣流量計(jì)的系統(tǒng)當(dāng)中，存在的典型安全風(fēng)險(xiǎn)就是天然氣的泄漏與火災(zāi)問(wèn)題。按照過(guò)程工業(yè)的保護(hù)層模型，天然氣流量計(jì)的系統(tǒng)一般是選擇各個(gè)層次和各個(gè)措施對(duì)天然氣的泄漏問(wèn)題和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行降低。其中，天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)分別在防護(hù)層與抑制災(zāi)害的過(guò)程中進(jìn)行運(yùn)用，在管道出現(xiàn)天然氣泄漏或者是火災(zāi)的問(wèn)題時(shí)，選擇自動(dòng)化的報(bào)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(jì)安全儀表系統(tǒng)的功能分析

天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)主要包括以下幾點(diǎn) ：

（1）站場(chǎng)的緊急放空。如果站場(chǎng)有火災(zāi)問(wèn)題的出現(xiàn)，天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)就會(huì)在第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警，經(jīng)過(guò)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(dòng)切斷以及放空命令，對(duì)這一命令進(jìn)行啟動(dòng)之后，系統(tǒng)會(huì)首先對(duì)進(jìn)出口的閥門(mén)進(jìn)行關(guān)閉，之后對(duì)放空的控制閥進(jìn)行放空。

（2）緊急關(guān)閉站場(chǎng)。如果站內(nèi)管線發(fā)生大規(guī)模的氣體泄漏問(wèn)題，天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)就會(huì)在第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警，經(jīng)過(guò)人工進(jìn)行確認(rèn)之后，可以通過(guò)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(dòng)進(jìn)行緊急切斷，對(duì)該命令進(jìn)行啟動(dòng)之后系統(tǒng)就會(huì)對(duì)進(jìn)出口的閥門(mén)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(jī)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(jì)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(jì)安全儀表系統(tǒng)功能主要包括以下幾點(diǎn) ：

（1）如果現(xiàn)場(chǎng)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(jī)房現(xiàn)場(chǎng)的聲光報(bào)警器就會(huì)立即被啟動(dòng)和報(bào)警，同時(shí)，操作臺(tái)全站連鎖并防控，指示燈亮起，調(diào)控中心就會(huì)收到報(bào)警的信號(hào)。鰲頭首站的來(lái)氣進(jìn)站閥“1201”與去小坑的燃?xì)獬稣鹃y的“5101”會(huì)立即關(guān)閉，并對(duì)上下游的氣源進(jìn)行關(guān)閉 ；時(shí)間過(guò)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(huì)被打開(kāi)，緊急對(duì)站內(nèi)進(jìn)行放空 ；

（2）如果現(xiàn)場(chǎng)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(lái)氣進(jìn)站閥“1201”與去小坑的燃?xì)獬稣鹃y“5101”就會(huì)被緊急關(guān)閉，并對(duì)上下游的氣源進(jìn)行切斷。與此同時(shí)，裝置區(qū)和發(fā)電機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)的聲光報(bào)警器就會(huì)被立即啟動(dòng)，并發(fā)出報(bào)警的喜好，操作臺(tái)全站連鎖同時(shí)防控的指示燈被亮起，此時(shí)，調(diào)控中心就會(huì)收到報(bào)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(cè)儀能夠發(fā)現(xiàn)天然氣的泄漏或者是火焰探測(cè)器出現(xiàn)火災(zāi)問(wèn)題，此時(shí)，相應(yīng)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)的聲光報(bào)警器就會(huì)立即報(bào)警，同時(shí)，站控室的操作臺(tái)中相應(yīng)的指示燈就會(huì)被亮起，報(bào)警會(huì)傳到調(diào)控中心，經(jīng)過(guò)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(jì)安全儀的實(shí)際應(yīng)用

天然氣流量計(jì)安全儀的基本組成。天然氣流量計(jì)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(bào)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(jì)安全儀控制器主要用在當(dāng)F&GS 有天然氣泄漏問(wèn)題和火災(zāi)問(wèn)題時(shí)，分析生產(chǎn)過(guò)程中有沒(méi)有潛在危險(xiǎn)問(wèn)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(xiǎn)事件的出現(xiàn)，主要涉及硬件與軟件。天然氣流量計(jì)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(yùn)行的模式。一是，硬件方面的配置。在站場(chǎng)天然氣流量計(jì)安全儀控制器安全完整性的等級(jí)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(jì)安全儀控制中運(yùn)用，機(jī)柜的設(shè)置是非常獨(dú)立的，與此同時(shí)，還對(duì)輔助操作盤(pán)進(jìn)行了設(shè)置。天然氣流量計(jì)安全儀與 SCS 之間進(jìn)行有效地通信，天然氣流量計(jì)安全儀的信息向 SCS 進(jìn)行傳達(dá)，兩者共用一個(gè)操作員站，能夠?qū)崿F(xiàn)站場(chǎng)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(jì)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(shí)施的。

（2）氣體的報(bào)警系統(tǒng)。在行業(yè)內(nèi)，氣體的報(bào)警系統(tǒng)被稱(chēng)為是 F&GS，主要在生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)督中進(jìn)行運(yùn)用，判斷生產(chǎn)中有沒(méi)有發(fā)生潛的危險(xiǎn)。主要有以下幾種。一是，站場(chǎng)工藝的裝置區(qū)域中和燃?xì)獍l(fā)電的機(jī)房與廚房等領(lǐng)域中對(duì)美國(guó) Fire Sentry 公司研究和生產(chǎn)的探 測(cè)器以及霍尼韋爾公司所生產(chǎn)的一些火焰檢測(cè)器進(jìn)行設(shè)置和安裝，對(duì)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(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)到了天然氣流量計(jì)安全儀中時(shí)，就會(huì)進(jìn)行全面地和連續(xù)地指示以及報(bào)警 ；二是，站場(chǎng)控制室和機(jī)柜間與配電間等多種電氣室中對(duì)澳大利亞的 VESDA 空氣采樣式的早期煙霧的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，主要在這些區(qū)域中進(jìn)行運(yùn)用，用于監(jiān)視火災(zāi)和報(bào)警。當(dāng)信號(hào)進(jìn)入到天然氣流量計(jì)安全儀進(jìn)行連續(xù)指示和報(bào)警與記錄 ；三是，站場(chǎng)會(huì)議室以及客房等一般的房間對(duì) GE-EDWARDS 的煙感式火災(zāi)的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行安裝和設(shè)置，煙感探測(cè)器的信號(hào)到了配套獨(dú)立火災(zāi)報(bào)警盤(pán)，此時(shí)，火災(zāi)的報(bào)警盤(pán)會(huì)對(duì)報(bào)警的接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行輸出，發(fā)送到天然氣流量計(jì)安全儀中。

（3）緊急關(guān)斷的系統(tǒng)分析。在站場(chǎng)的進(jìn)出站對(duì)截?cái)嚅y進(jìn)行設(shè)置，主要在按照天然氣流量計(jì)安全儀控制器指令中運(yùn)用，落實(shí)關(guān)斷和放空等多種操作，降低危險(xiǎn)事件所帶來(lái)的影響，減小風(fēng)險(xiǎn)。這一過(guò)程中，一般劃分成兩種情況。一是口徑 DN 在 500 內(nèi)的截?cái)嚅y執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的是氣動(dòng)型。這是故障安全型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也就是選擇氣動(dòng)單作用的彈簧復(fù)位型氣動(dòng)執(zhí)行的機(jī)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(huì)根據(jù)余方案配置 ；二是口徑≥ 500 的聯(lián)鎖閥門(mén)，要選擇氣液聯(lián)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行落實(shí)。

 

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣流量計(jì)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(dòng)地對(duì)危險(xiǎn)情況進(jìn)行判斷，并進(jìn)行報(bào)警和停機(jī)控制，避免危險(xiǎn)事件的出現(xiàn)，降低危險(xiǎn)事故造成的影響。對(duì)于相關(guān)人員來(lái)說(shuō)，需要加強(qiáng)天然氣流量計(jì)安全儀表系統(tǒng)的而研究，歸納當(dāng)中存在的問(wèn)題，并制定針對(duì)性地優(yōu)化措施，以便于自身更好地了解天然氣流量計(jì)的安全儀表系統(tǒng)，提高天然氣流量計(jì)到安全性和科學(xué)性。