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安全儀表系統:確保流量測量的安全性

安全儀表系統:確保流量測量的安全性

2022/1/20 17:18:22

       安全儀表系統(SIS)中的現實共因問題必須由用戶在每個應用中進行量化。由于此類問題是影響多個設備的"共同原因",因此無法通過應用冗余來解決。本文將詳細介紹在實際生產實踐中,與壓力、溫度、流量和液位測量相關的最常見的共因問題案例,并提供有助于將對安全的影響降至最低的推薦設計實踐。設計師需要考慮,如何通過多樣性,使用不同的方法或技術來避免。

  流量測量的共因問題

  很多問題都會導致流量計故障或讀數不正確。在安全應用中,最重要的問題如下所列:

  ● 故障是否會導致儀表讀取錯誤流量,而不會對用戶發出任何警告?這被定義為隱蔽故障(有時也稱為未檢測故障)。如果測量錯誤會影響安全,例如,冷卻回路中的流量讀數錯誤,則這是"危險"故障,因為它可能導致過程過熱。請注意,如果冷卻回路中的流量錯誤導致讀數太低,這將是"安全"故障,因為它不會造成危險工況,當然它可能會導致不必要的停機。危險的、隱蔽的故障影響安全;"安全"和顯式的故障則會影響可用性。

  ● 故障是否會以同樣的方式影響第二個(甚至更多)儀表?在這種情況下,冗余也于事無補;這就是共因問題。

  測量流量的常用方法是通過差壓(dP)來測量。在管線中使用限制元件(孔板和平均皮托管等)來產生壓降,并由dP變送器測量壓降。使用伯努利原理,通過dP來計算流量。dP流量計因其通用性和熟悉性而經常被使用。如果選擇、安裝和維護正確,這種方法具有較高的重復性和合理的永久壓力損失。不幸的是,在某些應用中,它可能會帶來嚴重的安全問題:

  ● 流體特性(如成分或密度)的變化,會影響可重復性(盡管用戶可以嘗試進行補償)。

  ● 流體不干凈或環境溫度較低,可能會減慢或堵塞傳感管線。

  ● 夾帶的氣體或液體(取決于測量對象是液相還是氣相)會使測量產生偏差或聚集在傳感線中并減慢響應時間。

  ● 臟流體會阻塞、沉積或侵蝕主要元件(孔板或其它),從而導致偏差。

  ● 多螺紋連接增加了意外排放和泄漏的可能性,在寒冷環境中,如果用戶選擇了ANSI而不是ISO歧管,更是如此。

  ● 如果指定多個部件然后在現場組裝,則存在出現錯誤的風險(除非用戶指定集成儀表,并由供應商進行預組裝和壓力測試),從而導致測量錯誤或潛在泄漏。

  ● 驗證測試:大多數用戶只檢查dP變送器是否漂移,傳感線有沒有堵塞。很少檢查主要元件本身,不是因為它不會出現故障,而是因為它通常無法訪問以進行檢查。

  其它一些技術使用頻率較低,但在安全應用中也存在相應問題,例如:

  ● 在渦輪流量計內部,任何部件的碎片、堆積、粘合、磨損或損壞,都可能導致讀數偏高或偏低。在使用外部校驗儀對儀表進行驗證測試之前,可能沒有任何跡象向用戶表明這種情況正在發生。

  ● 如果電磁流量計用于冷卻應用,用戶需要驗證是否有非導電液體(如去離子水)進入系統的風險。如果有的話,流量計的讀數可能會很低或有噪音。

  ● 電磁流量計可能會遇到接地、襯里和電極的問題,盡管現代設備可以使用診斷和驗證來檢測其中的一些問題。

  ● 大多數流量計都要求兩側有直管,以確保流量在管道中均勻分布。不幸的是,很多儀表都使用簡單的、舊的準則來安裝?,F代標準(如ISO-5167)可能需要50或更多倍直徑的直管以確保精度,具體取決于上游的干擾情況。

  如果存在發生上述任何問題的風險,用戶必須量化該風險以進行安全分析。然后,他必須執行定期驗證測試以檢測問題。所需的驗證測試頻率,取決于用戶對特定應用中出現問題頻率的估計。

  在項目的設計階段,量化問題發生的可能性及其頻率是一項挑戰。用戶需要依靠經驗(例如,以另一家工廠類似工藝運營期間獲得的故障記錄作為參考)來回答以下問題:

  ● 在類似應用中所安裝的100條引壓管中,在任何給定時間內,有多少條可能會在工廠運行期間被堵塞?

  ● 如果今天維護人員確認管線沒有阻塞,那么在未來多久該管線會阻塞?

  建議用戶不要花費大量時間,來試圖量化每個應用共因的可能性和頻率,而是建議用戶改進設計以消除原因。如果無法用更好的設計來消除,可能導致多個儀表讀取錯誤流量的問題,則用戶應考慮采用多樣性技術。(作者:MarkMenezes)

審核編輯(
王靜
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