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安全检查中常见的电仪热点问题

时间:2022-06-18 17:50:00来源: 中国石油化工股份有限公司济南分公司 张瑞妍 何龙

导语:​自从国家原安监总局 116 号文《国家安全监管总局关于加强化工安全电仪系统管理的指导意见》发布后,电仪专业越来越受到重视,改变了电仪专业在化工企业的地位。各级安全检查也随之深入,特别是涉及“两重点一重大”的企业, 检查中电仪是重点,本文列举几个电仪检查常见问题,共同探讨交流。

  1 关于电仪防爆的“盲区”

  凡是涉及到“防爆”问题,都是非常严肃的,随着政府的严格监管和企业的高度重视,电仪防爆问题普遍执行较好。但是有些企业,防爆问题依然存在。特别是特殊的防爆电仪设备,比如可燃有毒气体探测器,是防爆问题的“多发地带”。早期的可燃有毒气体探测器大部分不带现场声光报警,随着规范的更改,现场报警器全部配备声光报警器。但是在安全检查中存在两个方面的问题:一是可燃有毒气体报警器配备的声光报警器没有取得防爆认证; 二是可燃有毒气体报警器和声光报警器都分别取得了防爆认证,但是没有复合认证。

必威bet体育  关于第一个问题,探测器配备没有取得防爆认证的声光报警器,肯定是比较严重的防爆问题,按照原安监总局121号文,属于重大隐患。关于第二个问题,很容易被忽略。探测器和声光报警器都分别取得了防爆认证,组合起来的电仪是否需要取得整体防爆认证,答案是肯定的。目前生产可燃有毒气体报警器的门槛非常的低,很多生产商都是靠买件组装。那么买来防爆型探测器和防爆型声光报警器组装后,能满足防爆要求吗,肯定不行。或者最少从规范上不合法。

必威bet体育  首先探测器在取得防爆认证时, 安装声光报警器的接口是用金属丝堵或者防爆接头封堵的前提下取得的,当防爆堵头变为声光报警器后,改变了原有螺纹的隔爆面, 能否满足防爆要求不得而知。防爆证书上有明确的说明, “防爆证书仅对认可文件和样品一致的产品有效”,当防爆丝堵换成声光报警器后, 明显和取证时的样品不在一致,探测器的防爆证书也就无效。按照GB3836.1-2010 附录D,D. 6取得“防爆合格证”后的产品,当进行局部更改且涉及相应标准的有关规定时,须将更改的技术文件和有关说明一式二份送原检验机构重新审查,必要时进行送样检验,若更改内容不涉及相应标准的有关规定,应将更改的技术文件和说明送原检验机构备案。

  AQ 3009-2007第6. 1. 1. 3. 5 隔离密封件应采用填料填塞,填料疑固后应不透水、不收缩、没有裂纹。例如,密封胶、密封泥、环氧树脂、密封纤维等。隔离密封件作为防爆电气设备外壳的一部分则整个部件应经防爆认证并符合相应的防爆型式。也就是说探测器外壳的隔离密封面发生更改时,需要重新认证。

电仪防爆装置.png

图 1 电仪防爆装置

取得防爆联合认证的探测器.png

必威bet体育    图 2 取得防爆联合认证的探测器

必威bet体育  由两个或两个以上独立防爆电气组合的电气设备称为组合防爆电气设备,为了保证组合防爆电气设备在爆炸危险场所运行时不会成为可燃气和空气混合物的点火源, 组合防爆电气设备的安全性能必须适应可燃气和空气混合物在爆炸危险场所的危险性能。组合防爆电气设备的防爆标志应包括安装在设备上的所有防爆电气单元的防爆类型符号。此外,每个防爆电器单元应独立标记自己的防爆标志,也就是说组合型电气设备在保证每个独立元件是防爆认证外,整体还需要防爆组合认证。防爆电气不满足防爆要求是重大隐患,需要高度重视。

  2 关于可燃气体报警器选型问题

  在安全检查中,可燃气体报警器选型错误是一个非常普遍存在的问题,也是一个比较严重的问题。主要原因是选型人员认识的误区,有些企业认为只要是可燃气器报警器就能准确测量所有可燃性气体。所以就存在安装在现场的可燃性气体报警器检测气体和实际泄漏气体不一致的问题。比如一些企业,整个工厂的可燃性气体全部是甲烷气体报警器,而实际工厂不存在甲烷气体,也有一些企业, 汽油罐区安装的是氢气报警器。这种案例很多。

  图3为氢气标准气体、异丁烷标准气体和甲烷标准气体检测氢气探测器,以及丙烷探测器和甲烷探测器。一台测量异丁烷的探测器,通68%LEL的甲烷气体气测试,只显示14%LEL,数据差距很大。

      

氢气标准气体、异丁烷标准气体和甲烷标准气体检测氢气探测器.png

图 3 氢气标准气体、异丁烷标准气体和甲烷标准气体检测氢气探测器

  目前,测量可燃气体的原理主要有催化燃烧原理,红外原理和PID原理。催化燃烧原理是当可燃性气体在探测器的催化层发生燃烧,检测元件由于燃烧而电阻值发生变化,电桥失去平衡,有电压输出,检测电压能间接的检测出可燃气体的浓度。

  PID检测仪的工作原理是使用了一个紫外灯(UV)光源将有机物分子电离成可被检测器检测到的正负离子(离子化)。检测器捕捉到离子化了的气体的正负电荷开将其转化为电流信号实现气体浓度的测量。当待测气体吸收高能量的紫外光时, 气体分子受紫外光的激发暂时失去电子成为带正电荷的离子。苯的IP是9.24 eV,它可以被标准配置的PID(配10.6 eV)所“看”到。氯甲烷的IP是11.32 eV,它只能被11.7 eV的PID“看”到。一氧化碳的IP是14.01 eV,它就不可能被PID离子化。我们可以从各类化学手册上和ISC提供的资料上查到各类物质的IP值。

  红外原理这类传感器主要是针对个别气体不是所有的可燃气体都能使用红外原理,只有个别易燃气体能够使用到红外原理的传感器检测,多数可燃气体仍不能使用红外气体传感器来做为检测对象,它的主要是运用非色散型的红外光NDIR对空气中可燃气体进行检测,该传感器利用近红外光谱吸收特点与可燃气体浓度形成吸收强度关系来判断气体浓度。

必威bet体育  从各种原理可以看出,并是不一种传感器能准确测量出所有气体,如选择催化燃烧式,每种气体的热值完全不同,相同的浓度不同气体探测器检测出来的结果完全不同。如果泄漏的是丙烷,选择了甲烷,偏差很大。所以正确的选择气体传感器,选择和现场实际泄漏气体一致的传感器是准确检测到泄漏的基本前提。

  3 关于联锁回路等级的几个误区

必威bet体育  联锁回路的SIL定级和验算是当前的热点,各种检查的必查项。在1998年,国际上首次提出了设立相关标准,英国健康安全委员会(Healt h and Safet y Executive )首次提出SIL的最初概念,用来帮助工厂的运营管理人员对安全电仪的效率进行评估。后来成为安全系统国际标准IEC 61508、IEC 61511的重要组成部分。国内SI L评估起步于2010年左右, 到2018年逐渐被熟知,起步较晚,且从事SIL评估的大部分为安全机构,评估人员缺乏专业的电仪知识,评估结果和实际相差甚多。任何事故的发生都是所有保护层的穿透,如图4所示。

  

任何事故的发生都是所有保护层的穿透.png

图 4 任何事故的发生都是所有保护层的穿透

  3.1 SIL定级和验算什么时候做

必威bet体育  SIL定级一般是在设计阶段完成,设计院按照SIL定级结果完成设计,如果SIL级别较高,说明该回路保护层不足,增加保护层或者选用较可靠SIS和切断阀,提高可靠性。SIL验算一般是在项目电仪订货阶段完成,提供电仪、切断阀型号和SIS厂家即可开始,如验算不合格,应重新选型, 定级和验算分别出报告; 对于在役装置, 一般是定级和验算一起做,同一本报告,先定级,接着做验算。

  3.2 SIL定级(LOPA分析)结果是不是越高越好

必威bet体育  安全电仪等级分为SIL1、 SIL2、SIL3、 SIL4等级。联锁回路的SIL等级应根据风险评估确定,满足风险降低的需求。定级后的SIL等级越高,说明工艺设计中独立保护层越少,SIL等级越低,说明工艺设计中独立保护层越多。定级的SIL等级越高,说明工艺设计时保护层越少, SIL等级越低说明工艺设计越安全。只有在工艺设计独立保护层(IPL)严重不足时,才能出现较高级别的SIL等级。出现SIL3 或者SIL 2 数量较多,说明工艺设计存在问题,独立保护层设计不足,把过多的安全风险寄托于安全电仪系统是严重错误的,如图5所示。

 

SIL 定级(LOPA 分析).png

图 5 SIL 定级(LOPA 分析)

  3.3 是不是工艺越危险,SIL等级越高

必威bet体育  这是一个严重的理解错误,SIL等级的高低和工艺危险程度有关系,但是主要取决于独立保护层(IPL)的多少。只要有足够的独立保护层,即使很危险的工艺,SIL等级也可能是SIL0,即使不太危险的工艺,只要独立保护层不足,也会出现较高的SIL等级。

  3.4 买SI L2的电仪、SIS和切断阀,一定就能满足SIL2要求吗

  安全的等级是搭配出来的,并不是用的电仪是SIL2, 回路一定是SIL2,这是基础性概念错误,SIL等级是整个联锁回路的安全等级,并不是说一个回路中传感器、控制器、切断阀都有SIL2认证,那这个回路就是SIL2,这种理解完全是错误的。回路中所有元件都是SIL2,最终有可能是SIL1,也可能是SIL3。

  即使没有SIL认证的电仪和切断阀,也有可能算出SIL3的等级来。

  3.5 SIL1的电仪都能搭建成更高级别的回路吗

  目前存在一个认知的误区,就是一味的追求传感器和切断阀的SIL等级,这是认知误区。制约一个回路最关键的因素是联锁电仪的结构形式,而非单台电仪的SIL等级,也就是我们常说的1oo2D、2oo3、2oo4D等,任何一个低SIL级别的电仪,通过联锁结构,可以搭建成为高级别回路。举个极端的例子,没有SIL级别的传感器,通过1o o3、1o o4或1oo 5可以搭建成SIL2甚至SIL3的回路。

  3.6 联锁电仪和切断阀是不是需要有安全认证

  目前没有任何规范和文件要求安全联锁回路的电仪和切断阀需要安全认证,只有SIS系统本身需要安全认证。就安全认证本身,国家也没SIL认证机构方面的资质标准。

  3.7 定级时要求SIL1 , 计算结果也为SIL1 ,是否符合要求

  这不一定,看一个电仪回路的安全联锁等级主要看风险消除因子(RRF),而非SIL等级,比如SIL1 的RRF为10<到≤ 100,如果定级时RRF为99,验算结果为11, 结果都为SIL1,但是验算结果不合格。SIF回路安全完整性除满足安全完整性等级(SIL)要求外,还应同时满足RRF的相应要求。

  

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