巴哈提尔·阿哈买提 艾地日斯·扎曼 阿尔曼·克里木

新疆油田油气储运分公司输气队

摘  要：天然气管道安全仪表系统能够有效避免事故发生。重点介绍了天然气管道安全仪表系统设备组成、应用原理、等级划分及站场应用情况。

关键词：天然气管道；站场；安全仪表系统；应用

天然气管道一旦发生泄漏引起爆炸，会造成不可挽回的人员伤亡、设备损坏以及经济损失。在天然气管道安装安全仪表系统（Safety InstrumentedSystem,SIS），可以检测管道泄漏、超压异常现象等，自动紧急关断和放空，避免发生事故。

1 安全仪表系统概述

安全仪表系统（SIS）即由仪表构成的一类安全系统，也被称为仪表型安全系统，包括安全联锁系统、紧急停车系统、可燃气体及火灾检测保护系统等。根据IEC 61511―2016（IEC，国际电工委员会）标准定义，天然气管道的安全仪表系统主要由传感器、逻辑处理器和执行器共同组成，以行使一项或者多项功能。如果传感器中有受控设备出现了危险状态，那么逻辑处理器就会自动对危险情况进行判断，此时，执行器会实施报警和停机控制，避免发生事故事件，或降低事故事件所造成的后果和影响。

1.1 安全仪表系统等级划分

为保证安全仪表系统可靠、有效运行，最大限度地保护现场人员和生产装置的安全，避免恶性事故发生， 2000年发布的IEC 61508将天然气管道安全仪表系统完整性等级由低到高划分为SIL1～SIL4四个等级。

1.2 安全仪表系统运行模式

安全仪表系统运行模式为故障与安全模式、故障与运行模式两种。前者指生产系统发生非正常问题时安全仪表系统会突然停止运行，相关设备进入安全停车状态。后者则指生产系统发生故障和非正常问题时，安全仪表系统继续运行。

天然气管道典型安全风险是天然气泄漏或引发火灾隐患。按照过程工业的保护层模型，天然气管道安全仪表系统分别在防护层与抑制灾害的过程中发挥作用，在发生天然气泄漏或者引发火灾时，实施自动报警或紧急切断等措施，避免事故发生或使事故所致的危害性降至最低。

2 安全仪表系统组成

安全仪表系统（ 安 全 仪 ）通常集成在管道SCADA（数据采集与监控系统）站控系统中，主要由气体报警系统和紧急关断系统构成，其中控制器是其关键部件。

2.1 控制器

安全仪控制器涉及硬件和软件。硬件配置：安全仪控制器完整性等级属于SIL3型，设置独立机柜 和辅助操作盘。与工艺站场站控系统（StationControlSystem， SCS）之间进行有效通讯，两者共用一个操作员站，实现站场联锁显示以及SIS系统指示。软件配置：基于Windows 2003服务器实施。

2.2 气体报警系统

气体报警系统分为几种情况。一是在站场工艺装置区域、燃气发电机房、厨房等设置火焰检测器，安全仪检测到信号时发出指示或报警。二是在站场控制室、机柜间、配电间等区域用于检测火灾隐患并触发报警。三是在会议室、普通工作间等设置烟感探测器，配套独立火灾报警盘，将报警点信号输出到安全仪。

2.3 紧急关断系统

紧急关断系统按照安全仪控制器指令落实关断和放空等操作，主要是对站场进出站截断阀进行设置，分两种情况：口径DN500以内的截断阀选择气动单作用的弹簧复位型气动执行机构，即故障安全型执行机构，其气源属于管道天然气，为保障电磁阀安全操作，按冗余方案配置；口径大于或者等于DN500的联锁阀门，应选择气液联动执行机构。

3 安全仪表系统在站场管道应用

3.1 站场紧急放空

站场天然气管道一旦发生泄漏存在火灾隐患，安全仪表系统第一时间报警，经人工确认后，由调控中心远程发布切断和放空命令，启动安装在装置边界和逃生通道中的火灾按钮和控制火灾按钮，之后系统会关闭管道进出口阀门，启动放空控制阀进行放空。

公司输气队采用管道泄漏保护系统。若管道发生泄漏（腐蚀穿孔、人为破坏等），安全仪表系统将自动发出指令到中控室，中控室人员第一时间进行应急处置。

3.2 站场紧急关闭

如果站场天然气管道发生大规模气体泄漏，安全仪表系统第一时间报警，经人工确认后，调控中心发布紧急切断命令，启动管道进出口阀门进行关闭。

公司输气队使用固定式可燃气体探头实施24小时监测。若发生泄漏，通过探头将泄漏点及泄漏气体浓度等信息发送至中控室，中控室据此进行处置，以达到消减风险隐患的目的。

3.3 超压保护

在站场天然气管道出站阀之前安装压力变送器（以下简称压变），当管道压力超高时，压变将信号传送至中控室，中控室据此切断气源，保证供气安全性。

公司输气队在所辖各站场出站阀前均安装了压力变送器，对出站压力实时监测，避免压力超高发生安全事故。某站场曾经发生出站压力突然升高状况，出站压变将异常压力参数及时发送至中控室，中控室员工果断关闭气源电动阀，并随即进行放空，有效避免了一起安全生产事故发生。随后，该技术在全公司推广应用，发挥了良好作用。

4 结语

天然气管道安全仪表系统能够对风险隐患进行报警和停机控制，避免事故事件发生或降低其造成的后果和影响。天然气配输送技术人员需要加强天然气管道安全仪表系统的应用研究，总结实践经验，分析存在的问题，制定针对性优化措施，以提高天然气管道运行安全。

    作者简介：巴哈提尔 ·阿哈买提， 1985年生，工程师，新疆油田油气储运分公司输气队党支部书记兼副队长，主要从事油气输送企业安全生产运行、基层党建工作。联系方式：15209905492， 52297599@qq.com。