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    安全聯鎖儀表誤動作原因及預防措施
    作者:馮勁松 廖海燕,中國石油獨山子石化分公司

    摘要:通過收集化工廠安全聯鎖儀表誤動作事件,從結構設計、設施完整性、人為因素、環境因素等方面分析發生誤動作的原因,并提出針對性的解決措施。
    關鍵詞:安全聯鎖;誤動作;解決方案在工業生產中,聯鎖是用來自動監視并實現自動操作的重要措施。若聯鎖系統自身故障,執行器誤動作,或是操作人員誤操作觸發聯鎖,造成裝置非計劃停車,將會影響生產,給企業帶來損失。


    1定義

    1.1 安全聯鎖系統
    簡稱SIS(Safety interlocking System),包括傳感器、邏輯運算器和最終執行元件,即檢測單元、控制單元和執行單元。
    1.2 聯鎖誤動作
    是指安全聯鎖系統在正常生產工況下,因系統內元件故障、人為誤操作等原因觸發聯鎖停機,造成裝置部分或全部停車的事件。


    2 安全聯鎖誤動作原因及案例分析

    2.1 硬件故障
    硬件故障可分為傳感器故障、控制器故障和執行機構故障三個方面?,F場大多數故障發生在傳感器和執行機構上,控制器故障較少出現。
    2.1.1 傳感器故障
    2014年2月5日,乙二醇裝置C220壓縮機因二氧化碳放空PALL220壓力低聯鎖停機。儀表人員更換新的壓力開關后聯鎖信號報警消除。發現當壓力達到設定值后,壓力開關觸點沒有輸出動作,確認該壓力開關觸點故障造成C220壓縮機誤聯鎖停機。
    2.1.2 閥門故障
    2014年3月28日,聚丙烯裝置丙烯緩沖罐出料閥異常動作關閉,丙烯進料泵聯鎖停機,導致兩線被迫停工。檢查發現閥門處于關閉狀態,DCS系統發出開啟指令,但閥門無法打開。
    儀表人員檢查發現電磁閥未正常得電。SIS系統中電磁閥輸出電路板上保險故障指示紅燈亮,檢測確認保險故障。更換保險后閥門根據指令動作正常。
    2.1.3 設備老化
    2014年2月28日,聚丙烯裝置擠壓機故障停機,事后儀表人員將通訊卡安裝底板拆開檢查,發現底板外殼已經變脆,內部電路板聞上去有焦糊的味道,電路板上的芯片已燒壞變色,已使用12年。

    2.2 軟件故障
    這類故障是軟件本身所包含的錯誤所引起的。軟件故障又分為系統軟件故障和應用軟件故障。系統軟件是DCS系統或SIS系統所帶來的,若設計考慮不周,在執行中一但條件滿足就會引發故障,造成停機或死機等現象。
    2.2.1 聯鎖結構設計不合理
    對于生產裝置的關鍵設備的聯鎖結構,從安全角度考慮,最好設置為2oo3結構,以降低1oo1結構誤動作的可能性。
    2.2.2 程序不完善
    通常指系統軟件和應用軟件存在缺陷,例如DCS系統軟件和應用軟件功能缺失、聯鎖回路控制器編程錯誤、軟件調試不完全等。

    2.3管理原因
    2.3.1培訓不足
    操作人員對SIS系統、聯鎖結構、元件故障模式和故障率等知識的欠缺,可能導致操作人員對儀表顯示值的誤判,儀表維護人員培訓不足可能造成對聯鎖儀表的定期維護和測試不足而導致故障率的增加。
    2.3.2 維修程序和制度不完善
    公司未制訂聯鎖儀表的定期維護和測試規則,未建立元件故障率數據庫,對儀表維護人員缺少規程性指導,可能會導致由于維護不到位造成系統故障率上升。
    2.4 環境影響
    環境溫度、濕度、震動、灰塵等超出儀表的使用環境條件要求,增加了儀表的故障率。
    2.5 人為因素
    人為因素既可以在事件中即時地引發事故的失誤發生,也可以作為預先存在的、能影響到事故發生的事件的人為因素。
    人為因素一般可分為以下三類:
    (1)規章性的失誤,即按規章的要求進行操作時發生的失誤,通常是由于規章本身存在缺陷。
    (2)知識性的失誤??梢岳斫鉃榕嘤柌蛔?。
    (3)技能性的失誤。在執行工作時受到外界干擾而發生的。


    3 預防措施

    了解了導致安全聯鎖發生的各種可能原因,我們可以制訂針對性的措施,盡可能地降低其故障率,防止誤聯鎖事件的發生。

    3.1 做好聯鎖儀表定期維護

    3.2 定期測試

    對于石油化工企業的SIS 系統來說,定期測試的主要內容是:
    3.2.1測試現場儀表的操作,可以執行設計的功能
    3.2.2測試聯鎖的邏輯和操作
    3.2.3對所有定期測試的文件結果進行統計分析

    3.3 加強培訓
    加強對操作人員和儀表維護人員的培訓,使其熟悉業務范圍內所有安全儀表的功能、操作、故障模式等知識。

    3.4 修改不合理的聯鎖結構
    對于關鍵性的安全聯鎖,應考慮冗余結構設計。我們建議對于裝置的安全生產以及聯鎖誤動作可能造成重大損失的聯鎖,均應保證其具有冗余結構,利用裝置檢修的時機進行改造。

    3.5 保證儀表工作環境
        由儀表人員審查裝置內安全儀表的所有元件的使用環境條件要求,對現場不符合條件的元件進行更換,或者改善現場條件以適應儀表工作環境要求。


    4 結語
        安全聯鎖的誤動作,一直是石化企業長周期運行的一大難題。對于故障的排除,要不斷地收集數據,積累經驗。裝置在對聯鎖結構進行改動時一定要慎重,最重要的原則,是要保證當意外發生時,確保聯鎖能正確動作,保證裝置的安全停工,這樣才能最大限度地保證安全。



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