ESD系统在天然气输气管道的应用探讨

2016-03-13吴振宙陈青华邓立倪凯中国石油西气东输管道公司广东管理处广东广州510665

化工管理 2016年4期

吴振宙陈青华邓立倪凯（中国石油西气东输管道公司广东管理处，广东广州 510665）

ESD系统在天然气输气管道的应用探讨

吴振宙陈青华邓立倪凯
（中国石油西气东输管道公司广东管理处，广东广州 510665）

天然气在输送的过程中，因其易燃易爆的特性，容易发生爆炸的危险，因此，对输送管道进行安全管理以及实时监测，对防止安全隐患的发生具有重要的作用。本文将对ESD系统在西气东输天然气输气管道中的应用进行介绍，通过对运行情况、性能的可靠性等的分析，确定其应用价值，为其大范围的推广使用提供参考依据。

ESD系统；天然气输气管道；应用

0 引言

ESD紧急停车系统，是经过认证具有一定安全等级的，用于降低生产风险的安全保护系统。在天燃气输气管道中安装ESD保护系统，可以对危险进行检测和处理，对保证生产、人员以及周围环境安全具有重要的作用。自20世纪90年代ESD系统出现以后，因其良好的性能受到了人们的一致好评。

1 ESD系统的结构组成

（1）检测单元利用仪表和系统将控制功能及安全连锁功能分开，切断了ESD系统和过程控制系统的联系，经过物理隔离之后的ESD系统能够单独地实施安全监控和隐患处理，从而保证生产过程安全。

（2）控制单元由三个部分组成，即输入模块、逻辑运算模块和输出模块，在信息自动传导到输入模块之后，经过运算之后就可确定运行过程中是否有故障生成［1］。一般情况下，ESD系统会有一个特殊的硬件配置，用以确保运行系统安全。

（3）执行单元在ESD系统中，执行单元的危险系数最高，通常为阀门或机构。在ESD系统正常工作的情况下，执行单元处于静止状态，这一状态直至持续到ESD系统运行状况不良好时才会改变。执行单元的可靠性对ESD系统的安全性具有重要的影响。

2 ESD系统的设计原则

为了达到及时检测和处理危险的目的，系统设计要尽量减少中间环节，以缩短系统感受危险的时间。同时，为了保障系统的可靠性和灵活性，在设计上应采用故障安全型以及冗余容错结构。

（1） ESD系统故障安全原则故障安全原则指ESD系统受到外界干预而使系统安全保障功能失效时，受保护对象能够按照预定的运转程序进入安全停车状态。

（2）ESD系统的冗余容错冗余是将具有相同功能的模块或部件进行联系以后，能够对系统故障进行自动检测，并自动转入后备设备中［2］。容错是在功能模块无法发挥功能性作用的情况下，能够替代失效模块继续发挥特定的功能。两者存在辨证统一的关系。

（3）ESD系统的安全完整性在安全系统当中，系统完整性对于安全效率的发挥具有重要的作用。在确定ESD系统安全完整性的过程中，需要对破坏安全性的因素进行研究，进而提出安全保障措施。安全完整性等级为系统的性能提供了衡量标准，一般等级越高，安全性能越好，出现错误的几率也就越小。

3 ESD系统在天然气输送管道中的应用

（1）应用背景西气东输天然气管道的建立对于我国能源战略的实施具有重要的作用。管道始于中亚土库曼斯坦与乌兹别克斯坦边境的格达伊姆地区，经过乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦境内，进入到我国新疆维吾尔地区的霍城县。西一线到达上海，西二线到达广州、香港地区，沿线设置了一定数量的阀室、站场，保障了能源运输的畅通［3］。

（2）ESD系统的配置和应用广州分输压气站的ESD系统采用了经安全检验合格后的霍尼韦尔Safety Builder。为了保证计量系统的可靠性，ESD模块一般采用限度一定的冗余装置。通过两套完全相同的ESD控制器，以主机和备用机的形式进行工作运行转换［4］。计量站ESD系统采用系统内部供电和系统外部供电两种供电方式，以避免上述问题的出现。外部供电主要向主机以及I/O 模块的负载进行供电，而内部供电主要向机架模块供电。

广州分输压气站的ESD系统的阀门启动的条件为任何一个现场ESD紧急按钮或站控内的一个ESD按钮被按下。按照逻辑思维对ESD系统的运行进行分析，运行过程为两个进站的ESD阀门因电磁阀无电而自动关断，致使天然气无法进站，同时，出站阀门也关闭，无法开启，致使天然气无法输送出去，进出站阀关到位后打开ESD放空阀实现紧急放空，从而使站场完全停运。为了使上述阀门在故障状态下能够处于安全位置，对电磁阀的设计应采用故障安全型的电路。