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            气探测系统与安全仪表技术

            文档作者: 徐伟华        文档来源: 中海油研究总院
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            更新时间: 2021年01月08日
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            综述 自动化 博览 AUTOMATION PANORAMA 火/气探测系统与安全仪表技术 Fire Gas System and SIS Technology 中海油研究总院徐伟华 作者简介 SIL等级那么购买具有SIL认证的火/气探测产品的意义何 徐伟华(95)女,海池研究总院高级在?④如果SIL3级要求对于FGS不是必须的为什么要支 工程师,主要从事海洋石油工业仪控、紧急关断 火/气探测系统方面的研究、设计及应用。 付额外的认证费用呢?本文将综合TV及ISA专家视点从不 同的视角探讨如何妥善的使用安全标准,选择适当的安全仪 摘要:火/气探测系统(FGS)是?;と嗽?、表技术,合理布置/气探测设备以获得最大风险减轻效果。 统的产品、技术和设计基础与仪控系统不完全 相同,因此国际上一直质疑是否应将FGS纳入 安全仪表系统(ss)及要求具有s2或SL3 安全完整性等级认证。本文综合TOV及ISA专家的视点从不同视角探 讨如何妥善使用安全标准及技术并优化火/气探测设备布置以期获得最 大的风险减轻效果 关键词:火/气探测系统;SIL;火/气探测器的有效探测区域;危险 减轻效果 e and Gas Detection system (FG5) are key c operation of production facility, personnel and environment. However, fire 图1火/气探统示图 ucts and technologies are fundamentally different from n. There has been much industry debate about categorizing FGS as Safety In ted Systems(SIS)and the safe level authentication 2火/气探测标准和安全仪表标准 of SIL2 or SIL3.This article reviews the viewpoints of the experts from TUv NFPA72美国防火协会标准主要涉及建筑物应用,描述 achieve maximum risk mitigation effectiveness by operly applying safety standards and technology and optimally placing the了火灾报警系统及其部件的应用安装、性能、维修等但 re or gas detectors. 未包括气体探测系统。NFPA72 APPENX提供了设计、分析 Key words:FGS: SIL; Maximum coverage of the fire and gas detectors; FGS的基本方法包括:①定义基本目标和目的:②系统设计 Mitigation the effect of hazard 和评价。这些方法和IEC61511安全生命周期相似。 1引言 IEC61508/61511标准没有涉及火/气探测及消防系统, 但IEC61511将FGS作为一个风险减轻的独立?;げ??;?在海上平台,火/气探测系统(FGS)和应急关断系统层SIS与减轻层FGS相互独立。此标准指定SIL用于?;?(ESD)对于?;と嗽?、环境及设备安全同等重要,目前大层(ESD),而未指定SIL用于风险减轻层(G)目前iA 多数项目要求FGS遵循IEC61508和61511标准并要求逻辑S84W6工作委员会正致力于 处理器安全完整性等级达到SIL3,寻址盘和火/气探头达研究探头的有效探测区域,减 到SL2随着工作的进行专业人员意识到火/气探测系统轻效果等。向用户提供基于 的产品、技术和设计基础与仪表控制系统不完全相同,开始S84.00.01-2004/EC61511 质疑①是否应将FGS纳入安全仪表系统(S)并要求其标准的火/气系统设计指南, 符合功能安全要求?②具有SIL2或SIL3认证FGS是否达可以对工艺区FGS的准确执行 到了SIL2或SIL3的安全要求?③如果仍然达不到要求的能力进行量化评估 图2安全?;げ憬峁?综 ∽2 out of N是49% 专家建议不要用多个传感器探测同样浓度天然气,50% 浓度以下爆炸限内最好用一个探测器测浓度50%LEL,另 一个测浓度25%LEL。多种探测器类型(如:点型、线型、 Risk reduction reduc >1,000tos10,o 超声探测器)混合使用会提高有效探测范围。 >100tos1000 10tos100 Figure 2: Relationship between SiL levels and risk reduction 7结语 上述计算表明当探头有效探测区域未达到100%时,GS(1)火/气探测失效由两个原因构成:①探测设备故 风险减轻的效果受到显著影响,SIL3及SIL2的FGS均降至障(由探头本身原因引起);②探测故障(由设计原因引起: sl(风险减少<100)sIL1的FGS降至最低SIL水平探头布置不合理等)。IEC6158/61511标准鼓励FG制造 英国职业健康安全局(HSE)海上安全部门研究表明(1)商改进加工工艺,开发更好的探测技术提高设备的功能安全。 海上平台60%可燃气体泄漏是由布置在泄漏点的可燃气体探但如果探头布置不合理没有充分测出危险则SIF或SIS不会 头测出的,在大多数情况下探头有效探测区域为5~99%,有效,所以探头有效探测区域对于减轻风险更为重要而不是 高于99%的情况不太可能存在。 Fs符合SIL2或SIL3。 (2)最近典型海上安装结果说明超过40%的可燃气体泄漏(2)应注意可燃气体探测未包括在上述标准中,但可 未在24小时内测出。 燃气体探测对火灾及爆炸至关重要。对可燃气体探测来说 S2或SIL3的硬件解决方案获得的风险减轻效果SIL1 6改进探头有效探测区域的一些方法(3)并非火气探头布置的越多越好,更重要的是准确 (detection coverage) 布置。例如:可燃气体探测器布置应综合考虑有效探测区域、 是否密闭空间,半密闭或敞开。气体密度、风速、泄漏源及 在合适的位置布置火/气探头是确保探头有效探测区域投资等。 的关键,因此火/气系统设计非常重要。一些改进探头有效(4)如果对风险本身没有很好的理解,就有可能采用 探测区域的方法如下: 多余的风险降低措施,而这将降低利润。相反,如果没有在 使用液体动态计算模型估计不同环境条件下气云散布情工程上采取足够的安全措施,则潜在的代价会更加高昂 况,了解气体可能散布的路线增强探头布置精确性。 在可能的情况下应用一些不受环境影响(如风速、风向参考文献 等)的产品,如超声可燃气体探测器,开路红外可燃气体探2 National AJarm and Sigsaling Codels 的国际标准 测器等。 2】c61过程工业领域安全仅表系统的国际标准s []Disparate terms could dirert usens IA研究表明:火气探头起作用应基于单个探头的探 测报警,而目前设计经常采用在一 14个火区多个探头表决的 Ratings Tor Gas syutemH re We Barking Up The Wrong Tree? 方式,这种方式可减少由于一个探头误报造成系统的误操作,cn al Safety Expert-a TUV certificatlion and an ISA Fellow 但同时降低对于实际危险事件响应的可能。某平台的一次小50:af rage on SIF SIL Rating 型漏油事故也验证了专家的观点。此设计单个可燃气探头探 By RdMwin ChooaCESP General Mormitor System Asia Singipore Gas detectic 16] Gas Detection Integrity Optimisation by Gas Dispension Modelling 出漏(1002报警两个可燃气探头同时探出漏(2002) 时关断,由于两个可燃气探头安装在不同的位置(一个上风 向,一个下风向),一个探头探出时只报警未及时关断造成 漏油事故 一个由计算机模型估算的海上平台火/气探头有效探测
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