安全儀表系統(tǒng)：確保流量測量的安全性

       安全儀表系統(tǒng)(SIS)中的現(xiàn)實共因問題必須由用戶在每個應(yīng)用中進行量化。由于此類問題是影響多個設(shè)備的"共同原因"，因此無法通過應(yīng)用冗余來解決。本文將詳細介紹在實際生產(chǎn)實踐中，與壓力、溫度、流量和液位測量相關(guān)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(shè)計實踐。設(shè)計師需要考慮，如何通過多樣性，使用不同的方法或技術(shù)來避免。

　　流量測量的共因問題

　　很多問題都會導(dǎo)致流量計故障或讀數(shù)不正確。在安全應(yīng)用中，最重要的問題如下所列：

　　● 故障是否會導(dǎo)致儀表讀取錯誤流量，而不會對用戶發(fā)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(shù)錯誤，則這是"危險"故障，因為它可能導(dǎo)致過程過熱。請注意，如果冷卻回路中的流量錯誤導(dǎo)致讀數(shù)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(dǎo)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(chǎn)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(jīng)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(fù)性和合理的永久壓力損失。不幸的是，在某些應(yīng)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(fù)性（盡管用戶可以嘗試進行補償）。

　　● 流體不干凈或環(huán)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(chǎn)生偏差或聚集在傳感線中并減慢響應(yīng)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(dǎo)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(huán)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(xiàn)場組裝，則存在出現(xiàn)錯誤的風險（除非用戶指定集成儀表，并由供應(yīng)商進行預(yù)組裝和壓力測試），從而導(dǎo)致測量錯誤或潛在泄漏。

　　● 驗證測試：大多數(shù)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(xiàn)故障，而是因為它通常無法訪問以進行檢查。

　　其它一些技術(shù)使用頻率較低，但在安全應(yīng)用中也存在相應(yīng)問題，例如：

　　● 在渦輪流量計內(nèi)部，任何部件的碎片、堆積、粘合、磨損或損壞，都可能導(dǎo)致讀數(shù)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(fā)生。

　　● 如果電磁流量計用于冷卻應(yīng)用，用戶需要驗證是否有非導(dǎo)電液體（如去離子水）進入系統(tǒng)的風險。如果有的話，流量計的讀數(shù)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(xiàn)代設(shè)備可以使用診斷和驗證來檢測其中的一些問題。

　　● 大多數(shù)流量計都要求兩側(cè)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(xiàn)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(fā)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(zhí)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(yīng)用中出現(xiàn)問題頻率的估計。

　　在項目的設(shè)計階段，量化問題發(fā)生的可能性及其頻率是一項挑戰(zhàn)。用戶需要依靠經(jīng)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(yīng)用中所安裝的100條引壓管中，在任何給定時間內(nèi)，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(yīng)用共因的可能性和頻率，而是建議用戶改進設(shè)計以消除原因。如果無法用更好的設(shè)計來消除，可能導(dǎo)致多個儀表讀取錯誤流量的問題，則用戶應(yīng)考慮采用多樣性技術(shù)。（作者：MarkMenezes）