锅炉保护安全仪表系统设计分析

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　　【摘 要】电厂是我国相关的生产性企业的重要组成部分，对促进我国国民经济的快速发展发挥着不可替代的作用。锅炉作为电厂的重要设备，其运行效率和安全性能对机组的运行能否实现经济化具有重要意义。安全仪表系统，又称为安全联锁系统，主要为工厂控制系统中报警和联锁部分，对控制系统中检测的结果实施报警动作或调节或停机控制，是工厂企业自动控制中的重要组成部分。本文主要分析了锅炉保护安全仪表系统设计。
　　【关键词】锅炉保护；安全仪表系统；特点；设计；
　　在发电机组中，锅炉是发电厂的重要设备之一，受生产环境以及自身因素影响，锅炉常出现各种问题，影响了电厂的正常生产，继而影响了电厂为社会的供电效率。近年来，电力行业频发重大安全事故，给人民群众生命财产造成了重大损失，给社会发展造成了恶劣影响。因此，探讨锅炉保护安全仪表系统设计，做好锅炉保护工作就显得尤为重要和紧迫了。当前，锅炉保护安全仪表系统的设计问题有数据分析不足，缺少设计维护等，笔者结合实际经验，从安全仪表系统的特点、设计原则等入手，对锅炉保护安全仪表系统设计提出了几点优化策略。
　　1安全仪表系统的特点
　　1.1 安全仪表系统的安全性
　　安全性通常以IEC61508/61511 中定义的安全完整性等级（Safety Integration Level，SIL）来衡量，指“在规定的条件下、规定的时间内，安全相关系统成功实现所要求安全功能的平均概率”。SIL 共分为1，2，3，4 四个等级，数字越大，安全完整性等級越高，SIL 等级需要经过专门机构认证后方能被认可，SIL 等级的选择是由工艺流程或生产装置的安全要求决定的。
　　1.2 安全仪表系统的整体性
　　安全仪表系统的整体性既包括安全控制器，还包括所有跟控制器接口的部件，如安全型仪表等检测装置以及安全型执行器等输出部件。整体性还体现在其整个生命周期的规范，如设计、施工调试、运行评估、维护、拆除等，都需要接受第三方认证机构的审查。操作人员行为的可用性和可靠性也必须纳入安全要求规范和性能考虑。据统计，安全仪表系统全生命周期故障比例中，安装调试、工程实施、操作维护所引起的故障比例达到56%。
　　1.3安全仪表系统的可用性
　　安全仪表系统的可用性是指系统在冗余配置的条件下，当某一子系统发生故障时，系统在保证安全功能的前提下仍能保证生产过程不中断的能力。安全性与可用性是矛盾的两个方面，某些措施会提高安全性，但会导致可用性下降，反之亦然。例如冗余系统采用二取二逻辑时，则可用性提高，安全性下降；而当采用二取一逻辑时，则正好相反；采用故障安全原则设计的系统安全性高，采用非故障安全原则设计的系统可用性好。
　　2 锅炉安全仪表系统配置方案
　　火力发电厂安全仪表系统的配置和安全完整性等级的选择，需要对工艺生产过程进行危险辨识和风险评价，如采用化工行业中常用的HAZOP（危险性与可操作性分析）方法，通过系统、详细地对工艺过程和操作进行检查，以确定过程的偏差是否会导致不希望的后果。安全完整性等级也需要通过SIL 风险评估，大多采用简化计算、故障树分析或者马尔可夫过程分析等方法进行确定，而目前火力发电厂工艺过程的安全需求、安全完整性等级分析等还基本处于刚起步状态，我们可以通过借鉴石化行业设计规范以及GB50660 的规定，火力发电厂安全仪表系统安全完整性等级选择SIL3，同时配置应遵循一定的原则和方法。
　　3 锅炉保护安全仪表系统的设计原则
　　当代的工业发展速度不断加快，而且国家颁布的规范和条文也在不断增加，想要在锅炉保护安全仪表系统的设计过程中取得更好的成绩，必须坚持按照一定的原则来开展，这样才能在问题的综合处理、解决上，不断取得更好的成绩。首先，锅炉保护安全仪表系统的设计初期，必须统筹规划有效的方案，简单的设计理念、设计方法，虽然能够在成本上适当降低，但是对于问题的综合解决而言，并不能取得良好效果，甚至会造成严重的内部矛盾，无法维持锅炉保护安全仪表系统的合理进步。其次，设计工作的实施过程中，必须按照灵活的调整手段来进行，一些简单的模式应用，并不能取得较高的成绩，而且容易造成工作的前后冲突现象，对于既有的工作成果，也会造成很不好的影响。
　　4 锅炉保护安全仪表系统的设计对策
　　4.1 加强数据分析
　　从客观的角度来看，锅炉保护安全仪表系统的设计工作开展，既有的一些问题虽然不少，但是各项问题保持在可控范围内，采用正确的方法和手段，能够确保其良好解决。首先，锅炉保护安全仪表系统的数据搜集，必须通过一些新的手段和方法来完成，如大数据分析方法的应用，能够对锅炉保护安全仪表系统的冗杂数据，开展有效的分类处理，并且解决一些潜在性的问题，以及为各项工作的科学布置等提供较多的保障，整体上不会造成新的疏漏现象。其次，锅炉保护安全仪表系统的数据分析过程中，应加强云计算技术的有效应用，该项技术的优势在于，能够最大限度地促使锅炉保护安全仪表系统工作开展，得到足够的依据和基础，针对一些细节上的问题，可以选用正确的方法和手段来解决，基本上不会造成新的挑战。
　　4.2 加强维护设计
　　现如今的工业项目不断增加，锅炉保护安全仪表系统的设计，不可能按照单一的模式来进行，应坚持在自身的可靠性、可行性方面不断加强。本文认为，维护设计的有效完善，可以促使锅炉保护安全仪表系统的综合效用更好提升。第一，锅炉保护安全仪表系统的维护工作，必须预留出一定的空间来完成。如有些设计单位对于系统的维护重视程度较低，因此，在预留空间上较少，一旦系统发生故障，维护工作的进行异常艰难，耗费较多时间的同时，难以在维护质量上大幅度提升，造成的潜在性损失较多。第二，锅炉保护安全仪表系统的维护设计，必须考虑到不同条件、不同方法维护的结果，一些特殊问题的发生，会导致锅炉保护安全仪表系统的正常维护工作，无法按照预期设想来完成，这就必须加强模拟分析，从而减少维护的缺失和疏漏。
　　4.3 完善仿真模拟
　　对于锅炉保护安全仪表系统来讲，设计工作的进行，不可能总是按照理论的方法来开展，必须坚持在实践力度上大幅度提升，这是非常重要的组成部分，而且能够产生的影响力是非常突出的。仿真模拟的有效应用可以确保锅炉保护安全仪表系统的设计，进一步提升安全性、稳定性。例如，当锅炉保护安全仪表系统完成以后，可以按照样品分析的方法，在实验室的不同条件下，结合国家的规范和标准，以及合作企业的要求，开展差异性的测试分析，并对相关的临界值数据开展搜集和分析，观察锅炉保护安全仪表系统的哪些地方需要继续修改，从而促使将来的工作顺利进行，能够得到更多的肯定与保障。从这一点来看，仿真模拟分析的有效应用，对于锅炉保护安全仪表系统的设计，能够提供较多帮助。
　　4.4 加强备案
　　通过对锅炉保护安全仪表系统开展有效设计，很多工业项目的研发、运行等，都可以得到较多的帮助和指导，在问题的综合解决上，并没有表现出严重的疏漏现象。备案的有效加强，能够确保锅炉保护安全仪表系统的日后发展、进步，得到足够的依据。例如，当行业内研发出新的零部件，或者是提出新的理念后，可根据锅炉保护安全仪表系统的相关设计备案，观察是否能够进行相应的优化处理，从而促使锅炉保护安全仪表系统的设计工作能够得到较多的参考依据，在内部的优化和外部影响因素的应对、解决过程中，获得持续性的帮助和肯定。
　　参考文献：
　　[1]锅炉保护安全仪表系统设计[J].田小兵.电力勘测设计.2017（02）
　　[2]安全仪表系统在锅炉保护中的设计与实现[J].刘华.自动化仪表.2016（11）
　　（作者单位：方快锅炉有限公司）
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