浅谈本安仪表系统的设计

“防爆安全技术”讲座第8讲　本安仪表设计准则徐建平(上海仪器仪表自控系统检验测试所,上海　200233)1　本安仪表基本设计要求 本安仪表的设计主要包括电路和结构设计,这是实现仪表本安防爆性能不可分割的两个方面。

本安仪表应满足三个基本要求:①必须把本安与非本安电路完全、可靠地隔离。

可通过加大电气间隙和爬电距离、加强电气绝缘等方法来实现电路隔离,防止本安与非本安电路间的击穿,确保本安电路的防爆性能。

②本安电路中所有元器件或导线的最高表面温度须不大于所规定的组别温度要求,以避免热效应点燃爆炸性气体混合物。

根据热效应原理,限制元器件或导线的最高表面温度和通过限制相应故障条件下加到元件上的最大功率的办法来实现。

③电路在规定等级、级别相对应的试验条件下进行试验评定时,不得点燃相应的爆炸性气体混合物。

通过控制电路的电参数(如减小电感和电容等储能元件参数),或降低电路电流和电压,使电路达到本安防爆要求。

电路中元器件要有足够的功率,连接导线应具有足够截面,以使电路在各种故障条件下可能产生的高电压和大电流作用下不会破坏元件性能,通过元件的可靠性来保证电路的可靠性。

2　本安电路设计2.1　最小点燃曲线最小点燃曲线包括最小点燃电流曲线和最小点燃电压曲线,它们是在环境温度为-20～+40℃、大气压力≤0.1MPa(一个大气压或接近一个大气压),同时在气体最易点燃浓度下,用IEC标准火花试验装置作出的。

最小点燃曲线是设计本安电路和评定电路本安性能的主要依据之一,但这些曲线具有一定的使用局限性,在应用时应注意下列事项。

①本安设备使用环境必须满足:环境温度为-20～+40℃;环境大气压力为86～106kPa;环境空气含氧量必须<21%。

②最小点燃曲线只适用于线性电路。

③电阻性电路是指电感小于1mH的电路;电感性电路是指电感大于lmH的电路。

④电容最小点燃曲线,仅反映电容本身放电的点燃情况,并不包括电源的作用。

在进行本安电路设计时,应根据电路的实际情况,考虑到电源作用的附加影响。

安全仪表系统（SlS）的设计原则当对仪表的安全系统进行设计时，必须遵循以下几条基本原则：可靠性原则：系统的可靠性是指在一定的时间间隔内，发生故障的概率。

整个系统的可靠性是由组成系统的各单元可靠性的乘积，任何一个环节可靠性的下降都会导致整个系统可靠性的下降。

人们通常对于逻辑控制系统的可靠性十分重视，往往忽视检测元件和执行元件的可靠性，使得整套安全仪表系统可靠性低，达不到降低受控设备风险可用性（可用度）是指可维修的产品在规定的条件下使用时，在某时刻正常工作的概率。

可用性不影响系统的安全性，但系统的可用性低可能会导致装置或工厂无法进行正常的生产。

而对于安全仪表系统对工艺过程的认知过程，还应当重视系统的可用性，正确地判断过程事故，尽量减少装置的非正常停工，减少开、停工造成的经济损失。

故障安全原则：故障安全原则是指，当内部或外部原因使SIS失效时，被保护的对象（装置）应按预定的顺序安全停车，自动转入安全状态。

具体体现为：（1）现场开关仪表选用常闭接点，工艺正常时，触点闭合，达到安全极限时触点断开，触发联锁动作；（2）电磁阀采用正常励磁，联锁未动作时，电磁阀线圈带电，联锁动作时断电；（3）送往电气配电室用来开/停电机的接点用中间继电器隔离，其励磁电路应为故障安全型；（4）作为控制装置，“故障安全”意味着当其自身出现故障而不是工艺或设备超过极限工作范围时，至少应该联锁动作。

以便按预定的顺序安全停车（这对工艺和设备而言是安全的），进而通过硬件和软件的冗余和容错技术，在过程安全时间内检测到故障，自动执行纠错程序，排除故障。

过程适应原则：安全仪表系统的设置必须根据工艺过程的运行规律，为工艺过程在正常运行和非正常运行时服务。

正常时安全仪表系统不能影响过程运行，在工艺过程发生危险情况时安全仪表系统要发挥作用，保证工艺装置的安全。

这就是系统设计的过程适应原则。

独立设置：所谓独立设置原则，是指整个SlS系统应独立于过程控制系统（如DCS）,以降低控制功能和安全功能同时失效的概率，使其不依附于过程控制系统就能独立完成自动保护联锁的安全功能。

关于大型石化装置安全仪表系统的设计分析大型石化装置安全仪表系统在现代化生产过程中起着不可替代的作用。

该系统的可靠性和实用性对于整个装置的安全运行至关重要。

因此，在设计和分析大型石化装置的安全仪表系统时，需要注重各种因素，包括流程安全、环境安全、设备安全、人员安全等，从而确保安全仪表系统的实用性和可靠性。

首先，在安全仪表系统的设计上，应该注意其功能的完备性。

安全仪表系统的主要功能是监测生产现场的各种参数和状态。

在这方面，需要考虑到安全仪表系统的测量范围、精度、稳定性和可靠性。

此外，还需要考虑到安全仪表系统的实时性和响应速度。

在大型石化装置中，生产流程和参数随时会发生变化，因此安全仪表系统需要具有快速响应、实时监测的能力，以及足够的抗干扰能力。

其次，在安全仪表系统的设计中，应该注重信息的处理和传递。

安全仪表系统需要将采集到的数据传输到数据处理系统或监控中心。

因此，在设计中需要考虑到数据传输的可靠性和安全性。

数据传输的过程中，需要考虑到数据的完整性、保密性、可靠性和时效性，以及传输通道的安全性。

此外，在数据处理方面，需要配备高效的数据处理系统，并采用适当的算法和模型，以实现对于数据的分析和处理。

另外，在安全仪表系统的设计方面，还需要注意人机交互。

在大型石化装置中，安全仪表系统是由工程技术人员来操作和维护的。

因此，在设计安全仪表系统时，需要针对工程技术人员的工作特点和实际需求，设计用户友好的人机界面和操作界面，以便于工程技术人员对工厂参数的监测和处理。

最后，在安全仪表系统的设计方面，还需要注重数据存储和备份。

在大型石化装置中，安全仪表系统所采集的数据量巨大，因此需要一个高效、稳定的数据存储系统，保证数据的可靠存储。

同时，需要定期进行数据备份，以防数据丢失并保证数据的完整性。

总之，在设计和分析大型石化装置的安全仪表系统时，需要考虑到多种因素，包括测量准确性、信息处理和传递、人机交互和数据存储备份等。

只有通过对这些因素的充分考虑和综合分析，才能设计出实用且可靠的安全仪表系统，确保大型石化装置的安全运行。

仪表本安防爆技术及本安系统的设计论文导读：因而，对于爆炸性危险场所，自动化仪表及其系统自身的电气防爆是设计人员必须关注的安全问题。

由于本质安全型(简称本安型)防爆形式与其他防爆形式相比，不仅具有结构简单，适用范围广，而且还具有易操作和维护方便等特点，因此这种通过抑制点火源能量为防爆手段的本安型防爆仪表已被制造商和用户所接受，得到了更为广阔的推广和应用。

本安系统是通过限制电气能量而实现电气防爆的电路系统，且不限制使用场所和爆炸性气体混合物的种类，具有高度的安全性、维护性和经济性。

关键词：仪表防爆，本质安全，本安系统，设计1.引言随着石油、化工等产业的飞速发展，防止事故性爆炸的发生已成为十分突出的问题，在许多化工工业过程中，需要处理一些易燃易爆的工艺介质，为确保生产现场的安全，工业过程自动化仪表正扮演着越来越重要的角色，它们除了必须实现正常的生产过程测量与控制功能外，同时还起到安全检测和联锁保护的功能。

因而，对于爆炸性危险场所，自动化仪表及其系统自身的电气防爆是设计人员必须关注的安全问题。

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对于自动化仪表，最常用的防爆形式是本安型、隔爆型和增安型。

由于本质安全型(简称本安型)防爆形式与其他防爆形式相比，不仅具有结构简单，适用范围广，而且还具有易操作和维护方便等特点，因此这种通过抑制点火源能量为防爆手段的本安型防爆仪表已被制造商和用户所接受，得到了更为广阔的推广和应用。

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2.仪表防爆原理当下列三个条件同时满足时，爆炸就会发生：a. 现场存在易爆物质，如易爆气体。

b. 现场存在氧气。

c. 现场存在引爆源，如足够能量的火花或足够高的物体表面温度。

显然，消除上述三个条件中的任何一个，就能防爆。

由于氧气无处不在，难以控制。

所以，控制易爆气体和引爆源为两个最常见的防爆原理。

而在仪表行业还有第三个原理，即控制爆炸范围。

2.1 原理一控制易爆气体人为地在危险现场营造出一个没有易爆气体的空间，将仪表安装其中，典型代表为正压型防爆方法EX p。

化工仪表本质安全设计探讨摘要：在我国社会经济不断增长的大背景下，我国的各项科学技术也实现了飞速的发展和进步。

现代石油行业的生产流程已经打破了传统生产流程的弊端，结合现代信息技术的发展，自动化生产是非常常见的一种形式。

而且在我国相关技术的发展支撑下，石油化工行业的自动化生产会越来越完善。

在普及自动化生产的同时，加强对石油化工设备以及安全生产管理是目前发展的重中之重。

为了保障整个石油化工行业的发展，需要加强并重视对石油化工仪表控制系统进行进一步提升和优化。

从而更好地保障整个系统稳定的运行。

关键词：石油化工仪表；本质安全设计；探讨引言自动化控制技术的有效推广，改变了传统石油化工的生产、设计模式，特别是自动化控制技术可宏观分析出石油化工装置的生产情况，以便管理人员进行后续的管理及控制工作。

在此过程中，技术人员应注意石油化工安全仪表的应用措施，总体提高装备安全运行的方法措施，再给予必要的干预，能够提高装置运行的稳定性。

为提高装置设计的可行性，技术人员应明确与仪表安全性能相关的管理要素，再分析出仪表运行可靠性要求，可为巩固装置安全生产提供理论依据。

1分析本质安全设计的必要性对于石油化工行业，其中涉及到的工艺流程非常复杂，物料品种繁多，且大部分物料都具有易燃易爆的特性，甚至很多物料具有毒性、腐蚀性，若遭遇高温高压爆炸或火灾事故，所造成的后果非常严重。

国外某保险公司历时一年统计的有关石油化工行业历年来所发生的一百起严重事故及损失分布。

爆炸与火灾占据总事故份额的97%，面对如此之大的占比，便需要进行本质安全设计，合理的设计是科学应用各项技术管理措施、标准规范及技术准则的前提。

这是因为本质安全设计主要是在设计完整性下，围绕项目规划—工艺安全管理—过程自动化控制和安全仪表系统等过程中，来降低或者消除潜藏的不安全因素，维护生产装置安全平稳运行。

结合已有经验能够发现，即便是已经发生故障或者存在误操作问题也不会出现非常严重的安全事故。

仪表系统的设计理念论述模块化设计的根本流程简介1确定工艺块初步平面布置首先由工艺专业依据工艺流程及功能把各主要设施分成一个个工艺块，每个工艺块包括了肯定数量的工艺系统，并初步定义各工艺块的输入输出及相应管道尺寸，生成整个工厂的工艺块流程图。

依据一些关键的现场位置因素比方风向及管道、供电的接入点等来安排组织各个工艺块的初步平面布置，同时要尽量削减各工艺块之间主管道的连接数量。

组织各专业工程师一起讨论各工艺块的平面布置，通过全部专业间的通力协作以使布置满意各专业的根本要求。

2工艺块空间安排依据工程允许的最大模块的运输尺寸和重量要求把各个工艺块中的设备布置在钢构造的模块中，同时尽量使各模块间的界面降低到最少。

在这个过程中需要考虑及优化重要管道的布置、电仪室的位置及尺寸、主桥架的走向、土建专业主框架的尺寸、预留空间等等。

其中，电仪室里集成了掌握该模块中全部电气仪表设备的MCC和掌握柜。

3进展总图利用已定义好尺寸大小的工艺块来进展总图，确定供电及掌握系统的安排分布方案以及管道敷设和桥架的接入点。

4进展每个模块的详细尺寸重量依据模块中已确定的全部设备来进一步进展模块的尺寸和重量，在这个过程中，要核实工程最终施工现场关于运输和物流的全部相关要求。

5对模块进展细节设计在这个阶段由全部专业一起开头对模块进展细节设计并开头创立三维模型。

影响模块化设计工程的重要因素1工程执行规划跟采纳传统施工方式的工程相比，模块化设计工程要求工程根底设计的深度更深，供货商提交最终版文件的时间要早，设计图纸及材料需要满意预制厂预制规划的要求。

2运输及物流因素模块的尺寸和重量限制是影响模块化设计的关键因素之一，运输的方式方法、不同国家和地区对运输的相关法律法规等方面的要求都需要在进展模块化设计时有充分的考虑和完整的规划。

3工程设计早期的模块化设计仅仅是针对管廊管架的模块化设计，模块的总体集成度水平较低，对设计而言仅需要考虑在施工的时候如何把管架预制成模块以及现场施工时模块间的安装连接。

石油化工装置安全仪表系统的设计探讨摘要：在石油化工产业持续发展的背景下，由于生产过程中极有可能出现安全事故，故而石化生产安全风险的管控逐渐受到社会关注。

石油化工装置与石化生产作业的安全性具有直接关系，因此为提高该装置安全性，实现对其异常动作进行高效检测，必须对安全仪表系统形成正确认知，掌握该系统的核心内容，结合要求对其进行科学设计，并在石油化工装置中对其进行充分利用，以保障生产安全，该点对石油化工产业健康发展具有积极的促进意义。

基于此，本文将对石油化工装置安全仪表系统的设计对策进行分析。

关键词：石油化工；化工装置；安全仪表系统1 石油化工装置安全仪表系统常见故障原因1.1 设计时考虑不周全设备设计原则上精准、精确，只有这样才能够真正发挥设备作用。

所以，在设计石油化工自动化仪表上，就需要保证设计合理。

但是，从实际情况上能够看出，因为石油化工行业的生产环境较差，所以在具体设计上所需要考虑的因素也比较多，如果没有从实际情况入手来有效选择，没有严格按照规定来设计，这样都会影响仪表的精准度，从而导致仪表不能够充分发挥作用。

1.2 忽略部位整体协调一些石油化工企业缺少对部件的重视，导致自动化仪表在实际作业上因为小部件故障导致仪表失效。

所以，在具体制造上，就需要能够对小部件和大部件的联系加以分析，只有这样才能够更好地发挥自动化仪表的实际作用。

因此，在实际制作中，就需要充分考虑部件的协调，避免因为认知不全，导致自动化仪表无法充分发挥作用。

1.3 缺少严格使用管理根据相关人员调查能够看出，当前我国石油化工企业在不断发展，石油化工企业的管理水平也在不断提高，并加强对自动化技术重视。

但是，从实际情况上能够看出，其中还有一些问题没有解决，这些问题不仅会影响自动化仪表精准度，而且还会影响生产安全。

而出现一些问题的原因则是工作人员自身专业素质不足，不能够胜任工作。

因此，在具体操作上就会出现错误方法，严重的影响仪表工作效率。

安全仪表系统在化工装置中的设计应用随着化工行业的飞速发展，化工装置在生产过程中所面临的安全隐患也在不断增加。

为了保障化工装置的安全生产，安全仪表系统的设计应用至关重要。

安全仪表系统是一种通过监测、报警和控制来维护化工装置安全运行的系统，它能够及时发现装置中的异常情况并采取相应的措施，从而保障生产设备和人员的安全。

本文将从安全仪表系统在化工装置中的设计应用角度出发，探讨安全仪表系统的设计原则和实际应用情况。

一、安全仪表系统的设计原则1. 安全性原则安全是安全仪表系统的首要原则，安全仪表系统的设计应考虑到化工装置可能面临的各种异常情况，如火灾、爆炸、泄漏等，以及这些异常事件对生产设备和人员带来的危害。

在设计安全仪表系统时，需要考虑到各种可能的安全风险，并确保系统能够有效地应对这些风险，以保障装置和人员的安全。

2. 可靠性原则安全仪表系统的可靠性是保障化工装置安全运行的基础。

可靠性包括系统硬件的可靠性和软件的可靠性。

在硬件设计上，应选择具有高可靠性的仪表和控制器，并采取冗余设计，以确保系统在出现故障时仍能正常工作。

在软件设计上，应采用先进的算法和逻辑，确保系统的控制和监测能够准确可靠地运行。

3. 灵活性原则化工装置的生产过程可能会受到各种因素的影响，因此安全仪表系统需要具有一定的灵活性，能够根据实际情况进行调整和优化。

在设计安全仪表系统时，应考虑到装置可能的变化，确保系统能够适应不同的工况，并在需要时能够及时调整参数和逻辑。

4. 经济性原则在安全仪表系统的设计中，经济性也是一个重要的考虑因素。

在保证安全性和可靠性的前提下，应尽量节约成本，避免过度投入。

在选择仪表和控制器时，应综合考虑其性能和价格，并充分考虑到系统的维护成本和运行成本。

二、安全仪表系统在化工装置中的实际应用情况1. 火灾监测与报警系统火灾是化工装置中常见的安全隐患，一旦发生火灾，可能导致严重的后果。

在化工装置中应设置火灾监测与报警系统，及时发现火灾并采取相应的措施。

关于大型石化装置安全仪表系统的设计分析随着石化工业的快速发展，大型石化装置的安全性问题越来越受到人们的关注。

在石化装置中，安全仪表系统是非常重要的一部分，它能够实时监测装置运行状态，及时发现并解决可能存在的安全隐患，保障生产过程的安全和稳定。

设计一套高效、可靠的大型石化装置安全仪表系统显得尤为重要。

本文将围绕大型石化装置安全仪表系统的设计进行深入分析。

一、大型石化装置安全仪表系统的功能需求1. 实时监测装置运行状态。

安全仪表系统需要实时监测装置的压力、温度、流量等参数，及时反馈给操作人员，以便及时调整生产参数。

2. 报警和故障诊断。

安全仪表系统需要能够对可能存在的安全隐患进行预警和报警，并进行故障诊断和处理。

3. 数据采集和存储。

安全仪表系统需要能够对装置运行数据进行采集和存储，以便进行后续的分析和评估。

4. 远程监控和操作。

安全仪表系统需要能够实现远程监控和操作，以便实现远程故障处理和维护。

1. 实时监测装置运行状态为了实现对装置运行状态的实时监测，安全仪表系统需要采用高精度的传感器，能够对各种参数进行准确测量。

传感器的选择需要充分考虑装置的工艺特点和环境条件，确保其在恶劣环境下能够正常工作。

安全仪表系统还需要具备数据处理和显示能力，能够将采集到的数据进行处理并及时显示给操作人员，以便进行及时的调整和控制。

2. 报警和故障诊断为了能够及时发现可能存在的安全隐患，安全仪表系统需要具备一定的报警和故障诊断能力。

在设计上，可以采用预警和报警的方式，对可能存在的安全隐患进行预警，对已经发生的故障进行报警。

安全仪表系统还需要具备一定的故障诊断能力，能够对故障进行分析和诊断，并及时采取措施进行处理。

3. 数据采集和存储安全仪表系统对装置运行数据进行采集和存储非常重要，这不仅可以为后续的分析和评估提供数据支持，还可以为装置的运行管理和故障处理提供参考。

在设计上，可以采用高速数据采集卡和大容量存储设备，以确保能够对大量的数据进行快速采集和存储。

教你学会仪表回路本安计算及本安回路设计在石油、石化等过程行业中，可能出现潜在的爆炸性环境，在实践中必须对系统中的现场相关设备采取相应的防爆措施。

自控仪表设备采用的防爆技术主要有：本安(Ex i)、隔爆(Ex d)、增安(Ex e)、正压(Ex p)、浇封(Ex m)等各类型。

在众多的防爆技术中，本安防爆技术作为一种以抑制点火源能量为防爆手段的安全技术，以其结构简单、体积小、质量轻，可带电维护、标定和更换零件等优点，目前在各个行业的工程项目中已得到了广泛应用。

在某化工项目中业主提出：根据以往的项目经验，如果没有对本安回路进行严格的计算，在生产过程中仍然会有30%左右的回路存在安全隐患。

即使目前国内对本安计算无特殊要求，业主仍要求在项目设计过程中对每条本安回路进行严格的本安回路计算，本安回路计算的依据是国际电工委员会IEC 60079-14:2007的相关规定。

本安回路设计基本要求：通过控制电路的电参数(如减小电感和电容等储能元件参数)，或降低电路电流和电压，使电路达到本安防爆要求；电路中元器件要有足够的功率，连接导线应具有足够截面，以使电路在各种故障条件下可能产生的高电压和大电流不会破坏元件性能，通过元件的可靠性来保证电路的可靠性。

这就要求对本安回路中相应的电气元件参数进行计算，即本安回路计算，以达到相关安全规范的要求，使安全生产更有保证。

1、本安防爆技术简介本安防爆技术的基本原理是以限制能量的原则达到防爆的目的，本安技术在回路正常或异常情况下，可靠地将电路中的能量限制在一个允许的范围内，以保证电气设备发生短路、元器件损坏等情况下，不至于引起其周围可能存在的危险气体的爆炸。

本质安全防爆系统简称本安回路系统，由三部分组成：现场本安设备、本安电缆及关联设备，如图1所示。

系统回路以安全栅为界分为本质安全电路和非本质安全电路。

从安全栅通过本安电缆连接到现场仪表所构成的电路为本安电路；从安全栅到DCS以及到供电电源的电路为非本安回路。