加热炉安全仪表系的SIL分析.docVIP

加热炉安全仪表系统的SIL分析 SIL Analysis for Safety Instrumented System of Furnace (申请大连理工大学工程硕士学位论文) 培 养 单 位 ： 自动化系 工 程 领 域 ： 控制工程 申 请 人 ： 庄德奎 指 导 教 师 : 联合指导老师 ： 二○○七年六月 摘 要 加热炉是生产装置中的一个重要设备，他的安全直接影响到整个装置的安全，以加氢裂化装置中的循环氢加热炉为例，该加热炉用于加热加氢裂化反应器入口的循环氢，采用的是炼厂燃料气作为燃料，炉管内循环氢的设计压力达到20MPa。为了加热炉的安全运行，生产单位为其设置了多重安全措施，安全仪表系统是其中一个重要的保护设施。目前其安全仪表系统的设置主要根据以往的设计经验，采用定性分析来确定。随着石油化工生产安全的发展，仅靠经验和定性分析不能满足实际的应用要求。对安全仪表系统的功能安全进行定量分析评估，选择并确定其安全等级，已经成为一个迫切需要解决的重要课题。 本文遵循IEC61508等功能安全规范，结合加氢裂化装置循环氢加热炉安全仪表系统的设计，探讨了石油化工生产过程中安全仪表功能的安全等级的划分-SIL的分析计算和选择方法。本文结合工程的实际应用情况，采用故障树和简化公式法，对加氢裂化装置循环氢加热炉的燃料气压力过低安全仪表功能的平均危险失效率、安全失效率和可靠性进行了详细的计算。根据企业对该安全仪表功能的SIL要求，本文针对该功能中影响安全仪表系统SIL的2个薄弱部分：传感器部分和执行器部分的功能改进进行了多方面的探讨，包括选择适当的冗余方式、减少中间环节和缩短测试周期等。通过对各种改进方法的平均危险失效率、安全失效率和可靠性的比较，分析选择合适的安全仪表系统。 随着安全工程的发展，定量地分析安全仪表系统的安全等级将成为一项重要的设计工作。本文的研究为石油化工生产装置的安全仪表系统的设计和改造提供了定量的分析依据，为今后的安全仪表系统的设计从定性分析转变到定量分析奠定了基础。 关键词：安全仪表系统 安全仪表功能 安全等级 平均危险失效率 Abstract Recycle hydrogen furnace is one of the important equipments in hydrocracking plant. It is used to heat up the recycle hydrogen to the hydrocracking reactor with the designed pressure up to 20MPa. In order to be operated safely, it is protected by several measures. Among which, the safety instrumented system is an important technology. But at present, the safety instrumented system is designed according to the experience qualitatively. With the development of safety technology in petrochemical processing, the experience and qualitative analysis can’t meet the growing requirements. It is demand to study the function safety and the safety integrity levels for safety instrumented system quantitatively. According to the safety instrumented system of the recycle hydrogen furnace designed in the hydrocracking plant and safety fuction codes of IEC61508 etc., the safety integrity level selection for safety instrumented system in petrochemical plant is analysed. The fault tree and simplified equation are applied in order to analyse the safety integrity level easily in de