关于化工企业仪表专业安全问题的探讨
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摘要:下文通过本人多年的工作经验积累，对化工企业仪表专业安全问题展开几点探讨。下文将化工企业仪表专业安全技术分成三类,分类的依据首先是保证现场维护人员和环境的安全,其次根据化工企业必须使用防爆仪表的特点来阐述危险场所仪表应该符合的安全性能,最后则根据实际的工作经验提出了参与联锁的测量和控制设备故障状态问题。
关键词:化工企业；仪表专业；安全技术；问题；探讨
一、前言
在化工企业仪表与工艺、机械、电气一样是一个独立的专业,仪表专业的安全技术有其自身的特点。然而在企业的安全管理部门实施安全管理和对职工进行安全教育过程中却很难找到合适的学习材料,制定仪表专业的安全操作规程也缺乏相应的依据。这样,企业的安全管理在仪表专业上容易产生盲区,一些关键的仪表安全技术容易被忽视,进而产生事故隐患。在最新出版的全国注册安全工程师执业资格考试辅导教材中也没有相关的内容。下面是笔者根据从事仪表十几年的工作经验和查阅相关资料对仪表安全技术所作的简单归纳总结。由于水平有限,难免以偏概全,各位同行如另有高见,希望不吝赐教,相互交流。
仪表组成的控制系统可分成测量环节、控制环节和执行环节三个部分。评价仪表测量和控制的性能指标也主要有三个方面:精确度;稳定性;可靠性。仪表安全技术当然可以按照上述方法进行分类,但是在实际工作中,仪表安全事故主要集中在以下三个方面:第一是易燃、易爆及有毒有害介质泄漏对作业人员造成的伤害和对环境造成的污染,设备的危险部件防护不当造成的伤害事故。简单说就是对人员的伤害及对环境的污染;第二是危险场所仪表设备安全性能不符合相关标准,造成能量意外泄露,引燃易燃易爆介质;第三是仪表的故障安全状态不符合要求造成工艺和设备联锁失灵,安全装置失效。导致安全事故的原因有人的不安全行为和物的不安全状态等多种复杂因素,但是安全技术和掌握运用安全技术的人是防止事故发生的关键环节。仪表安全技术可以归结成以下三个方面:防止人员伤害和环境污染的安全技术;危险场所仪表设备安全技术;有关仪表的故障安全状态方面的技术。
二、防止人员伤害和环境污染的安全技术
1 危险介质意外泄露是导致人员伤害和环境污染主要因素,在介质密封方面无论是仪表设备压力等级还是与工艺管道和设备的过程连接方式,相关规程都有明确的规定。所谓意外泄露,大致有三种情况:一是仪表的某些部件被工艺介质腐蚀,检修过程中意外破损;二是脏污介质或结晶物堵塞导压管后,仪表检修人员在线通堵时导压管或过程连接头超压破裂;三是现场检修时没有将管内余压排泄干净。防止腐蚀和堵塞不仅对安全来说有重要意义,而且决定了现场与工艺介质接触的仪表的可靠性。
针对第三种情况,可以制定相应的安全检修操作规程来避免泄露事故的发生。避免第二种情况的根本解决办法是使导压管尽可能缩短,减少堵塞和结晶的机会,法兰式远传变送器效果较好。而第一种情况则需要具体分析,不仅要考虑到介质的理化特性,还要具有一定的防腐知识和实际使用经验。常用的防腐手段有三种:一是接液部分选用合适的金属材料;二是采用非金属材料做内衬或阀座;三是在导压管内灌充隔离液。防腐金属材料有铜、不锈钢、哈氏合金、蒙乃尔合金、钛、钽等。使用过程中需要采用何种材质,可以到相关手册上去查找。但有时现场介质复杂,经验和咨询生产厂家也很重要。遇到特殊的情况要特殊处理,比如测量高温高压介质的保护套管被腐蚀或被测介质超温后可能泄漏,所以要求保护套管内部与外部引线端子间密封,各密封连接部件公称压力等级要与被测介质相适应。
2 产生伤害的因素除了危险介质以外还有设备的危险部件。内有危险部件的设备外壳防护等级国家标准(GB 4208-93)和IEC(IEC 529-1989)都进行了分类。这里作一简要介绍。所谓外壳防护等级,是指电气设备(额定电压≤72.5kV)的外壳防止人体接近壳内危险部件、固体异物进入壳内设备、水进入壳内对设备造成的影响的能力。用IP(international Protection)代码来表征防护等级。NEMA(国际电气制造协会)也有NEMA外壳防护等级(NEMA ICS 1-110-1973)。
三、 危险场所仪表设备安全技术
在化工生产过程中,易燃易爆介质常常伴随着整个生产过程。为了方便在爆炸性危险场所安全地选择和使用各种设备,需要对爆炸性物质和爆炸性危险区域进行等级划分。
爆炸性危险区域分为气体或蒸汽爆炸性混合物的危险环境和爆炸性粉尘危险区域,气体爆炸性危险场所可分为0级、1级和2级;粉尘爆炸性危险场所可分为10级、11级。相关的标准可以参考GB50058-92、IEC 79-10,NEC500-4。
《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程》将爆炸性物质分成三类:Ⅰ类,矿井甲烷;Ⅱ类,爆炸性气体、蒸汽;Ⅲ类,爆炸性粉尘、纤维;化工企业中主要的爆炸性物质是Ⅱ类和Ⅲ类。Ⅱ类爆炸性气体按最大试验安全间隙和最小点燃电流比分为A、B、C三级;按引燃温度可分为T1、T2、T3、T4、T5、T6六组。Ⅲ类:爆炸性粉尘按其物理性质分成A、B两级。设计防爆仪表设备时应根据爆炸性危险区域的等级和爆炸性危险物质的类别、级别、组别进行选型,见表1。需要注意的是0级区域只允许选用ia级本质安全型设备和其他为0级区域设计的设备。
表1设备防爆类型选型表
化工企业使用的绝大多数是本质安全型的仪表设备。本质安全的原理是尽可能限制处于危险场所的电路电子的能量,如果电路发生故障,任何电火花或发热表面的能量不至于引燃危险介质。本安是一个系统概念,包括安全区域何危险区域设备,以及连接两者的独立的本质安全接口,这一点在设计和使用本安设备时要特别注意。在设计和使用本安设备是应注意以下几点:①本安接口组件(安全栅、隔离栅)必须经过相关认证。②并联二极管安全栅接地电阻应小于1欧。③热电偶、热电阻、发光二极管和开关用于危险场所不需要认证。④本安设备应在规定的环境温度下使用。⑤隔离式安全栅允许回路任意接地,但应防止多点接地。⑥电缆屏蔽只在任一点接地。
此外,防爆仪表设备在使用过程中免不了要拆卸维护,除了严格贯彻说明书的拆装技术要求以外,还要运用有效的设备完好管理方法来预防爆部件不完好的现象发生。
四、有关仪表的故障安全状态的技术
几乎所有的仪表都有可能出现故障,为了使用户能明确地区分故障和非故障,或在故障状态下保证其它设备的安全,各种不同类型的测量和控制设备应该标识其确定的故障状态。当然这种故障状态并不能包括所有的故障,而应该是几种主要的故障。智能型的变送器的故障状态是可以设置的,EJA变送器、ROSEMOUNT变送器等都有故障模式的选项设置。如果自诊断出变送器出了故障,则变速器将输出低于3.7mA或一个22mA的模拟信号来提醒用户。
在实际工作中,仪表故障后的状态对测量和控制乃至保证工艺安全产生的影响很大,带联锁点的回路尤为重要。常用的与联锁系统相关的有继电器、报警器、位置开关、电磁阀、调节阀等仪表或部件。报警器、调节阀、继电器、位置开关等一些简单设备的故障主要是断电或断仪表空气,其故障后的状态一般都有两种以上的选项可供选择。选型设计时首先根据联锁或工艺的要求确定仪表故障后的安全状态,然后只需根据已确定的安全状态选用合适的仪表。这个过程虽然简单,但却很容易被忽视,实际工作中也因此出了不少安全事故。
消除仪表故障影响的根本方法是提高设备本身的可靠性,比如对核心部件或关键回路采用双重化的冗余设计。随着计算机技术的发展,测量和控制部件可以采用适时比对和自动切换等技术来提高其安全性和可靠性。
除了以三类问题以外,仪表的配电、现场仪表安装等方面的安全技术同样值得我们注意,同时我们还应该特别注意仪表设备的说明书上涉及安全方面的内容。然而,安全技术只是安全管理系统中的一部分,企业只有建立有效的安全管理机制,运用科学的、有针对性的管理手段,不断地进行制度和技术创新,才能实现企业安全管理的“本质安全”。
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