安全仪表系统在天然气管道系统中的应用

技术应用与研究

2018·03

31

Chenmical Intermediate

当代化工研究

安全仪表系统在天然气管道系统中的应用

＊丁小军　吴晓畅

（广东省天然气管网有限公司QHSE部 广东 510410）

摘要：安全仪表系统（SIS）通过监控天然气管道生产情况，在发现危险条件时，可自动实施相应的功能，可有效防止危险事件的发生

和减少危险事件的危害。以公司管道系统的SIS为例，阐述了SIS的基本组成、主要功能，并以从化分输站为典型示例，分析了在不同的紧急情况下，为保障站场运营安全SIS所执行的主要操作。关键词：SIS；F&GS；ESD；天然气管道；安全风险

中图分类号：T 文献标识码：A

Application of Safety Instrument System in Natural Gas Pipeline System

Ding Xiaojun, Wu Xiaochang

(QHSE Department of Guangdong Natural Gas Pipeline Network CO.,LTD.,Guangdong, 510410)

Abstract ：The safety instrument system (SIS) can automatically implement the corresponding functions by monitoring the production situation

of natural gas pipelines when dangerous conditions are found, which can effectively prevent the occurrence of dangerous events and reduce the harm of dangerous events. Taking SIS of pipeline system of the company as an example, this paper expounds the basic composition and main functions of sis, and taking Conghua branch transmission station as a typical example, analyzes the main operations carried out by SIS in different emergency situations to ensure the safety of station operation.

Key words ：SIS ；F&GS ；ESD ；natural gas pipeline ；security risk

1.引言

天然气管道泄漏爆炸事故威力巨大，对人员、设备和环 境造成灾难性后果而日益引起全社会的关注。尤其是“11· 22青岛输油管道爆炸”事故后，全社会对石油天然气管道系统的安全性提高到了前所未有的高度。现代长输管道系统中，安全仪表系统（Safety instrumentation System，简称 SIS）能够通过检测天然气管道的泄漏、火灾或超压等异常情况，自动做出紧急关断、放空等相应措施，防止天然气管道事故的发生，降低事故带来的损失，从而越来越受到重视并得到广泛应用。

2.天然气管道的典型安全风险及降低机制

天然气管

道系统最典型的安全风险为

天然气泄漏和火灾。根据过程工业保护层模型（见图1）， 天然气管道系统通常通过采用不同层次、不同的措施将天然气泄漏、

火灾的风险降低到可接受风

险的目标。其

中，SIS分别应用于第三层（防护层）和第四层（抑制减轻灾害）两个保护层，用于在管道发生天然气泄漏或火灾时，采取自动报警、紧急切断等防止事故发生或降低事故带来的危害。

社会紧急响应紧急广播通告

全厂紧急响应

疏散撤离程序

抑制减轻(减灾)机械掏减轻系统安全仪表控制系统

安全仪表减灾系统

操作员管理

防护

机械防护系统

过程报警及操作员响应动作

安全仪表控制系统

安全仪表防护系统

控制和监控

基本过程控制系统

监控系统(工艺过程报警)

操作员管理

工艺过程图1 过程工业保护层模型 3.SIS简介

按照IEC 61511中的定义，SIS是由传感器、逻辑处理器 和执行器组成的，能够行使一项或多项安全仪表功能的仪表系统，其主要作用是当传感器发现受控设备（Equipment Under Control，简称EUC）出现危险状态时，逻辑处理器自动判断危险情况，控制执行器实施报警或停机控制，防止危险事件的发生和减少危险事件带来的影响。目前，SIS已

广泛应用于石油天然气开采

运输、石油化工、发电等为

代表的过程控制领域。典型

的SIS组成如图2所示。

(1)SIS 的安全完整性等级

IEC61508标准将SIS的安全完整性等级（Safety Integrity Level，简称SIL）分为4个等级：SIL1～SIL4，SIL1最低，SIL4 最高，用于衡量SIS执行安全功能的可靠性，即在规定的条件下、规定的时间内，SIS成功实现所要求的安全功能的概率。

(2)SIS 的运行模式

SIS的运行模式分为两种：故障-安全模式和故障-运行模式。故障-安全模式是指生产系统出现非正常状况时，系统将停止运行，相关设备进入安全停车状态。故障-运行模式是指系统出现故障出现非正常状况时，系统将继续运行。

4.SIS在广东管网管道系统中的应用

(1)基本组成

公司管道系统的SIS集成于数据采集和监控系统（Super- visory Control And Data Acquisition，简称SCADA）的站控系统（Station Control System，简称SCS）中，主要由火灾与气体报警系统（Fire and Gas Detection System，简称F&GS）、控制器和紧急关断系统（Emergency Shutdown Device，简称ESD）三部分组成，由霍尼韦尔（Honeywell）

逻辑处

理器

传感器阀门M

PT

图2 典型SIS组成