阀门安全联锁装置应用介绍

如何杜绝人为操作失误，保障生命财产安全

有一个普遍的原理，就是正确的操作会有安全的结果，而错误的操作却会造成灾难性的后果。石油、天然气以及化工工艺等工业对设计和操作一般都有严格的工艺流程，通常需遵守公认的国际标准，并由监管机构和认证组织强制实施。虽然优良的工程源于优良的设计，但最终还得取决于“人为因素”。

现代工艺装置高度自动化，并采用分布型软件管理系统进行控制，通常是由远离装置现场的“生产”人员进行简单地监控。确实，某些操作，如“清管站”的收、发球程序就可以采用半自动模式，通过按钮控制完成（遥控）。

然而，在维护程序中，总是需要人为干涉和中断自动工艺，为持续工作建立“异常”条件。清管球的装卸、安全阀的更换、高压容器或管道内部检修、汽轮机的修理（需要暂停二氧化碳灭火系统）、油罐货船装卸软管的接、拆都涉及人为干预，所有这些都可能发生工作人员的误操作。

长期以来，要在工艺操作中对顺序进行控制，通常是通过“工作许可证”（PtW）及附带的书面指示来实现的。然而，这种管理方式存在很明显的人为影响因素，如许可证的管理及存放，许可证的关联性管理等。同时，还存在其它“人

为因素”的影响：思想不集中、未能正确理解和对系统不熟悉等都可能导致操作员犯错误，对工业事故产生不同程度的影响。这样的案例在国内外石化生产装置中都曾经出现过，所带来的后果则是对现场操作人员、对生产装置、对环境，甚至对子孙后代造成十分严重的影响，教训可谓惨痛，必须引起管理者的重视。

1988年7月6日，英国北海Piper Alpha平台爆炸震惊了世界，这是海洋石油工业最悲惨的一次事故，造成167人死亡，这个已经平稳工作了12年、超过2000万吨重的平台从此沉入了大海。北海油田曾是英国的骄傲，为英国带来了巨大的利润，之前从未发生过钻井平台彻底倒塌的事故。本次事故除了损失掉整个Alpha平台以外，负责运营的西方石油公司向遇难者家属支付了数百万美元的赔偿金，并导致整个英国北海油田减产12%。英国政府针对本次事故展开了英国有史以来最大规模的事故调查，历时两年多，最终得出的结论是，由于操作人员的操作失误，在安全阀与泵的检修过程中没有将两个工作许可相结合，同时在检修安全阀时没有按照正确的操作程序将管道完全隔离导致液化天然气泄漏，最终导致了事故的发生。

1996年，英国政府通过立法的形式，对工业健康与安全管理方面，对需要进行顺序控制的生产操作工艺，强制采用“钥匙联锁系统”。同样，多数国际石油石化产品生产巨头如BP、SHELL、Conocophillips、ADNOC等都将钥匙联锁系统做为标准配置要求写入其相关的工程设计规定中。

分布式控制系统（DCS）无法有效地控制这种（维护）程序，而这正是“编码插卡式钥匙联锁系统”的强项和优势所在。

安全管理的基本原则是强制使用最佳操作，机械的钥匙安全联锁是一种技术，该技术可以为复杂、危险的工艺应用提供全面的技术解决方案，并且在全世界范围内广泛地应用，以保护人员、设备以及其周围环境的安全。

应用实例-压力保护

不论是在陆上还是海上，运行设备上的安全泄压系统的维护程序都令人关注，以确保工作期间的任何时段泄压通道都是畅通的。

大多数现代管道设备都装配有备用的泄压阀，这样可以保障在对运行设备进行维护时，还可以同时保证连续生产，从而避免生产的隔离或是停顿。

两个或多个安全泄压阀门管道系统通常在各安全泄压阀的上、下端配置了切断阀－因为必须确保备用管线上的切断阀打开后，才可以关闭运行管线处泄压阀上的切断阀。尤其当各个泄压阀和切断阀间距离远或相互看不到时，安全操作的顺序问题将变得更加尖锐。

各种API和ASME规范都承认这种危害，并建议使用安全联锁来消除危害的产生。API RP 520 (炼化服务的泄压系统－第二部分：第4节－绝缘阀的要求)

和API RP 14E（海上生产平台管道系统的设计和安装－第5.8 b[2]段－泄压装置管道）特别建议在这种情形中使用联锁，确保无法忽略对管线的（超）压力保护。这些建议也符合ASME－第八节－附录M的要求。

在每个安全泄压阀（PSV）的上、下游切断阀上安装阀门联锁，可以确保以上安全规定可以被实施。

从一个可靠位置（控制室）发放PSV系统转换运行的初始钥匙。遵循作业流程一步步地操作。

典型的“4个隔离阀/5把钥匙的联锁系统”

图示应用说明：

PSV1在工作，PSV2关闭

将阀门V1,V2 & V4都锁定在开启的状态（LO）

阀门V3锁定在关闭的状态（LC）

备用的出口（下游的）隔离阀通常是锁定在开启状态的，尤其是当压力比相应进口（上游的）的隔离阀的压力低时，更是如此。

要求：

保证管线上始终有一条通道可以泄压

（阀门V2 & V3绝不能同时关闭）

维护工作

使管道PSV2正常运行

关闭管道PSV1并对其进行检验/修理

维护工作的步骤：

1．从控制室取出钥匙D，开始维护工作。

将钥匙D插入阀门V3的锁孔中，开锁并打开位于备用进口管线上的该阀门。2．完全打开V3并拔出钥匙C，将V3阀门锁定在开的状态，此时管道PSV2开始工作。

3．将拔出的钥匙C插入到V2阀门的锁孔中，转动并完全关闭此阀门。

4．拔出钥匙B，将阀门V2锁定在关闭的状态。

5．将钥匙B插入到阀门V1的锁孔中，转动并完全关闭阀门V1。

6．拔出钥匙A，将阀门V1锁定在关闭的状态。

将钥匙A归还到控制室里，此时就能够保证管道PSV1可以安全地检验和维修。

请注意，这套联锁首先保证了阀门V2和V3不能同时关闭的要求，以达到在工作进行中任何时候都有一条泄压管道是畅通的目的；

其次，保证了对安全阀进行检修更换工作时，安全阀两侧的阀门都处于关闭状态，从而保证了操作人员的安全。

此外，该系统还进一步保证了先关闭高压的入口隔离阀门V2后，才能关闭低压的出口隔离阀门V1。相反的，这套联锁同样保证先开启低压出口隔离阀门，然后再开启高压入口隔离阀门。

应用实例-长输管线收发球系统

图 1