关于压力控制系统中的安全切断阀

关于安全切断阀

安全切断阀（Safety shut-off valve or Slam-Shut Valve）

英文定义：

Safety shut-off valve is used to totally and rapidly cut the gas flow when the pipeline pressure exceeds the set pressure or when the pipeline pressure drops below the set pressure.

安全切断阀的功能

安全切断阀是压力安全系统中的第一个安全设备。独立于监控调压阀（monitoring regulator）和工作调节阀(working regulator)的专用设备,正常工作状态下为常开，一旦系统的压力达到设定值的上限（overpressure set point）或下限（underpressure set point ），安全切断阀立即关闭，并将阀门关闭状态信号传至站控制系统，以保证下游设施的安全。安全切断阀自动切断后，它不能自动打开，只能就地手动打开。

安全切断阀的响应时间及允许偏差

安全切断阀动作响应时间（response time）规格书一般要求≤2s。设定压力的允许偏差（response precision category）≤±1.0%。多数厂家的产品性能远远优于此要求。

安全切断阀的响应时间与阀门结构有关的，自力式的安全切断阀比气缸活塞执行机构轴流式切断阀的响应时间短。自力式安全切断阀的响应时间还取决于操作压力，阀门口径和测量单元。对于在高集成压力保护系统(HIPPS)中用于常用的大口径气缸活塞执行机构轴流式切断阀，当公称通径≤12’以下的都可在1s内快速切断，公称通径≤36’以下的都可在2s 内快速切断且不会对介质造成紊乱、冲击等。

安全切断阀的信号及控制

安全切断阀一般具有远方控制及远方阀位指示功能，能够接收来自控制系统的控制命令关断安全切断阀。当安全切断阀打开或关断时，其配带的位置开关应能输出无源触点信号至站控制系统进行阀位指示，触点容量不小于24VDC，1A。

安全切断阀如何改变设定值

自力式安全切断阀能通过调整单元、更换弹簧及更换指挥器组件（不必拆卸阀体），即可方便地改变安全切断阀的设定值。首先是调整设定单元，可以在一定范围为改变切断阀的设定值（set point）；如果改变的设定值超出现有弹簧的设定范围，则需要更换指挥器的弹簧，一般根据颜色即可判断弹簧的设定范围（样本中会说明）；当更换弹簧也不能满足设定要求时，则可以通过更换指挥器组件或者整体更换指挥器的方法解决。

安全切断阀如何开启

安全切断阀一般设有用于压力平衡的压力旁通阀，便于人工就地开启阀门。但是对于TARTARINI的BM5，因为其结构特点，阀门开启不受压差的影响，所以不需要设置旁通阀。复位装置带有就地开启阀门的手轮、摇把或按钮。安全切断阀自动切断后，它不能自动打开，只能就地手动打开。

安全切断阀的自力式和气动活塞式

公称直径≤DN300时，选用自力式阀门；公称直径＞DN300时，选用活塞式气动执行机构安全切断阀。

当采用气动阀门时（非自力式阀），压力变送器的测量信号作为压力安全系统的测量值，且压力变送器宜按3选2方式配置。压力变送器选用具有SIL2 认证的产品。动力气源为管道内天然气，并且能够根据要求远程关断或自行判断压力进行关断保护。

安全切断阀的SIL认证

大多数重要管线招标要求中规定压力控制系统中的安全切断阀具备整体不低于SIL2的认证。安全切断阀的SIL权威认证机构有TUV或EXIDA。需要强调的是对于安全切断阀的SIL 认证是阀门的整体认证，包括指挥器/执行机构、电磁阀及其它附件。

关于HIPPS

HIPPS (High Integrity Pressure Protective System):高完整性压力保护系统。

HIPPS系统的主要目的是为安全隔离和关断生产设备以及启动相关的报警提供可靠的方式。因此, HIPPS具有以下特点:自动监测管线的高压状态;根据自动监测结果通过自动反应

来关闭HIPPS安全切断阀,以防止出现非正常状态时，产生的所有关联后果;提供关闭HIPPS 关断阀的手动设备;为操作者或相关人员提供系统状态信息。

HIPPS通过准确监测和判断工艺流程的压力值和状态,在这些值超出安全操作界限时产生快速可靠的关断来切断物流,阻止高压物流窜入低压设备,起到保护低压设备,保证人员安全,防止环境污染的作用。

HIPPS的控制设计思想

HIPPS控制器从现场读入3个压力变送器输入信号到处理器进行3取2 (2oo3)逻辑表决；

当3个变送器中的任2个(包括3个)报警时,将产生关断信号,这个关断信号将对所有的输出产生关断;

当其中1个变送器故障或者系统设在测试模式时,系统将自动转换为1oo2逻辑表决,当1个变送器报警时,系统将产生关断输出;

3个变送器的动态输入信号在处理器里进行比较,如果一个信号即使没有超过设定值,但是如果与另两个变送器的预设定值偏离过大,也会在DCS系统和/或矩阵盘(MATRIX PANEL)上产生报警;

根据SIL3安全级别对最终元件的要求,两个安全切断阀是以串联方式连接,每个关断阀有2个电磁阀,也以串联形式连接,都由HIPPS控制器控制。在MATRIX PANEL上有每个HIPPS 阀的测试按钮。

HIPPS系统构成及技术要求

HIPPS 主要是由检测仪表加逻辑控制器和执行元件( sensors +logic solver + final )组成,设计遵循IEC61511 标准。

HIPPS的主要元件及通用技术要求：

逻辑控制器：通常要求SIL-3/TUV AK-6及以上.有些项目要求固态逻辑控制器;

两个安全切断阀（轴流式或球阀）及配套的气动执行机构:单体均要求SIL-3认证；两阀串联运行，安全等级达到SIL-4；安全切断阀为超高压切断保护，其回路响应时间应≤2s(包括仪表反应时间); 安全切断阀应配置弹簧关的气动执行机构，带有电磁阀和快速放空阀；

安全切断阀后配置压力/流量调节阀(轴流式或迷宫式）及电动执行机构;