安全仪表系统的全生命周期管理

娄俊鹏，付伟慧

（中粮生化能源（龙江）有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161100）

安全仪表系统（Safety Instrument System，简称SIS）是用来实现一个或多个安全仪表功能的控制系统，主要用于保证工艺装置的安全运行以及最大限度地避免事故的发生。因此，安全仪表系统对于工业企业保障施工安全与生产安全都有着重要意义。近几年，随着科学技术的进步，自动化仪表控制技术也取得飞速发展。随着工业企业生产建设规模的扩大，工业自动化仪表、自动化控制系统的应用也越来越普及，这也是扩大生产规模，保障生产安全与质量稳定性的一项非常重要的措施。工业企业自动化建设安全仪表的装配与使用，对于规范安全管理，提高工业仪表系统的安全性，加强安全仪表系统的全生命周期管理，对于全面提升安全仪表的可靠性与稳定性，保障安全生产有重要意义。

安全仪表系统的全生命周期主要包括：危险与风险分析、工程实施和操作维护三大阶段。这三大阶段，从名称看，就可以识别出它们有着不同的工作内容。而且整个安全仪表系统的全生命周期管理也是一个PDCA循环管理过程。对于第一阶段，即危险与风险分析阶段，主要是利用风险分析的工具，发挥员工的主观能动性，培训好员工操作规程及安全注意事项，让员工在工作中发现问题，发现潜在的隐患与安全风险，并判断这些隐患或风险可能导致后果的严重程度及发生的可能性进行分析。通过可能性、严重性的矩阵分析，来最终判断安全隐患与风险的最终影响程度，从而制定出适宜的预防措施，以降低风险、消除风险，或是转移风险，总之，要做到风险可控。危险与风险阶段也是PDCA的P，即策划阶段，要保障整个生产工艺控制过程安全，就需要先策划找到风险点，确定哪些地方需要监控，需要采取措施，需要提前预防风险。对于第二阶段，是工程实施阶段，也就是PDCA的D，即执行阶段，将风险识别后，根据策划的结果，实施工程操作。我们知道，好的产品生产需要好的原料，同样好的安全仪表系统的工程施工，也需要有好的系统设备，需要合理的选型，配置适宜的硬件与软件。对于第三阶段，是操作维护阶段，也可以看成是PDCA的C和A阶段，即监测与改进阶段。在这个阶段，主要对整个工艺工程自动化控制系统的运行进行操作、维护、维修，并根据发现的问题隐患点，不断地改进、修改或停用某个系统过程，以实现持续的改进，稳定自动化系统的输出。下面，作者就从安全仪表系统工程全生命周期以上三个阶段的管理进行分析与简述，希望与同行业学者共同探讨，实现管理的提升与进步。

1 安全仪表系统的选型管理

安全仪表系统一般包括：传感器、控制器以及执行机构。传感器是一种检测装置，用来测量过程变量，监测仪表数据的变化，并将感受到的信息以电信号等形式传递到控制系统平台；控制器主要是完成系统设计的控制功能装置，它不是一个设备，而是系统安装的一组设备，来完成接收指令、译码指令、传递指令、操作控制指令等，它们可以按照预定的顺序改变主电路或控制电路，例如电动机的启动、调速、制动等命令，它们起到协调操作控制的作用；执行机构主要是一个控制系统装置，用来执行接收到指令要求的必要操作，使整个工艺控制过程安全，从而确保整个系统的安全。

安全仪表系统的选型是很重要的，首先这个自动化仪表控制系统控制的就是安全，要想不出现安全问题，设备的质量一定要好，因为质量是根本，质量是企业的生命线，也是产品的根本。在选型时，应对系统的质量严格检查，综合考虑设备主要技术参数、工作模式、可达到的安全完整性等级、适用的环境、自诊断的能力及诊断覆盖率等。同时，还需要考虑传感器、控制器以及执行机构的性能特点，对于传感器，不要选择开关控制类的，要选择防爆型的；对于控制器选择三冗余结构的；对于执行机构，要选择可以长期带电，但是低耗能、防爆型的气动控制阀。

安全仪表系统的选择，要严格遵守SIL要求，SIL是Safety Integrity Level，即安全完整性等级的简称。安全仪表系统内的各项设备配件，要能通过有检测能力的、具备安全功能检测资质的权威检测机构的测试与评价，达到IEC61508标准的SIL等级要求。选型结束后，还需要对于安全仪表系统进行验证，以确保其可靠性、操作适宜性和有效性，验证工作要分析安全仪表功能的危险失效概率，对这个数据进行计算以进一步验证，确保满足安全要求。

2 安全仪表系统的施工管理

选型结束后，就要进行施工操作，安全仪表系统结构比较复杂，因此施工过程也是非常关键的，施工处理不好，直接影响后期的使用，达不到监控安全的效果。对于安全仪表施工过程，要制定适宜的预防控制措施，选用适宜的方法，以保障安全仪表系统施工过程的正常进行。安全仪表系统的施工过程要严格遵守国家标准、行业标准、地方标准的要求，不同的产品，有不同的标准，使用的注意事项、安装注意事项、产品性质特点等都要学习与关注，提前预防，施工过程避开雷区，施工过程需要严格遵守经过会审、批准的设计文件和图纸的要求，并且要满足合同要求，以确保满足使用要求与安全要求。

安全仪表系统的施工阶段，一方面要遵守相关的法规、标准、合同、图纸要求，一方面也要关注现场的实际情况，不同的施工现场环境，施工阶段的细节要求也会有差异。在施工开展前，负责技术的工程师要到现场实地勘察，根据现场的实际情况组织施工人员进行合理施工，施工过程要充分考虑电缆线的走向、控制室的设置位置、机柜间距的预留要求等，逐一核对，发现与图纸有差异的，要及时讨论、确定方案，以免给后续的施工操作带来麻烦。安全仪表系统的施工管理阶段主要有以下三方面内容，下面作者根据自己的工作经验，进行详细阐述。

2.1 安装管理

负责技术的工程师，在安全仪表系统安装前，需要核对安装图纸与设计文件，同时要查看系统安装的说明书，不同的设备、不同的设计安装系统都可能存在差异，因此说明书阅读学习的环节一定不能少，在充分了解安装的技术性能和安装要求后，再结合安装环境位置，进行合理的安装。安装过程要保证照明强度符合要求，光线要充足，减少错误安装的发生概率。安装完成后，也要保证安全仪表系统的设备安装处有充足的灯光，以方便后期的使用与维护。要注意安全仪表系统不要安装在强振动的环境下，也不要安装在潮湿、高温、有腐蚀性气体和强电磁干扰的环境中，这样会影响设备的准确度及使用寿命，安全仪表系统安装过程中，也要爱护设备，避免强烈敲击设备，以免导致设备的损坏。

2.2 接线管理

安全仪表系统的安装，需要各电器元件间相互连接，最终形成整个电气自动化系统，用于电气连接的配件产品通常使用接线端子。接线端子的连接直接影响着安全仪表系统的稳定性，如果连接不结实，有松动，将可能导致仪表指示数据不稳定，从而导致安全事故发生。因此，接线必须正确，以保证安全。

安全仪表系统在接线前，要校线并标号，使电气元件和各电缆线一一对应，不要误接。在剥离绝缘层时，要注意操作精细，不要损伤线芯。电缆与端子的连接处要固定，确保牢固，并留有适当的余度，以方便维修时进行接拆操作。接线过程要根据损伤规范要求做，保证接线正确，并应排列整齐、美观。

根据安全仪表系统的使用环境，如果使用的地方仪表受振动影响较大，可以安装一个弹簧垫圈，以减少振动。接线设计要合理，尽量减少线缆的浪费，做到最短铺设，且要考虑铺设的美观，做到横平竖直，注意不要交叉铺设，减少由于线缆破损交叉导致的连电风险。线路铺设环境要避免高潮湿、高腐蚀性介质排放区域，也要避免高磁场、高静电干扰的环境，要减少线路受到机械伤害的风险，对于铺设环境实在没办法避免以上问题的，我们就要采取有针对性的措施，对于线缆、接线端子进行保护，对于干扰的信号采取屏蔽措施。

线路铺设要综合考虑整个操作空间的情况，注意避开人行道、物流通道和影响员工操作的区域，线路的铺设要确保安全、且不妨碍所有人的工作。安全仪表系统接线细节很重要，例如，接线盒的引入口最好不要朝上，因为朝上的接线盒会加大水、油、灰尘进入风险，如果受条件限制，接线盒只能朝上安装时，我们要使用保护套，采取措施对接线盒密封，这样可以降低以上事件发生的概率。

完成接线工作后，需要仔细检查整个安全仪表系统的接线端子，包括对数字量输入、模拟量输入、数字量输出的数据转换板等，确保没有质量问题，接线符合标准。一般来说，完成接线工作后，要对仪表的接线端子进行3次确认，做到对每个接线端子紧3遍。在日常运行过程中，还要做好接线端子的维护与保养，定期检查与维修，确保接线端子可靠、牢固，不影响使用效果。

2.3 引线管理

安全仪表系统的引线包括：电缆管线、气源管线和导压管线等。安全仪表系统的引线管理主要是指：第一，要从源头把关质量，即对于引线的质量要做好验收与把关，不合格的不允许使用，防止由于引线质量问题导致的安全事故；第二，要做好日常巡检与维护保养，技术人员要制定检查计划，按计划引线实施预防性检查与维护，确保引线完好，预防由于引线破损导致的安全事故；第三，要做好引线的固定工作，确保引线牢固，这样对于提高安全性也有重要作用；第四，要注意电缆管线的连接管理，要注意连线要连续，不间断，而且要保证连线的铺设要避开工艺管道的正上方或正下方位置，不要与工艺管道平行铺设，注意电缆管线与现场仪表间连接要使用防爆金属软管，以提高安全性；第五，清理，就是所有的电线、电源连接完成后，要进行吹扫、清洁操作，清洁过程要注意断电防护，防止发生触电事故；第六，导压线的安装质量直接影响着整个安全仪表系统的安全性，注意导压线的外径尺寸和壁厚要符合设计要求，以保证其承压能力，并在安装完成后，进行试压、试验操作，压力试验合格，并做好试验记录和安装记录，以备后续出现问题进行追溯与查找原因。为经验积累与数据统计提供支持。

3 安全仪表系统的规格化管理

安全仪表系统的规格化管理是指防止极端恶劣的环境对安全仪表系统的稳定运行造成影响，主要包括：防止仪表安装的环境温度影响，防止仪表安装的台风暴雨影响，防止仪表安装的极冻冰雪天气影响。

3.1 防止仪表安装的环境温度影响

每一块仪表都有一个使用的适宜温度范围，如果温度过高，超出了设备所能承受的正常温度范围，则会影响仪表系统计数的稳定性和准确性，严重时还会导致仪表故障，从而影响安全仪表系统的正常运行。因此，在安装仪表系统前，要认真阅读仪器的使用说明书，在说明书规定的环境温度要求范围内使用，这就要提前选择合适的位置安装，确保环境温度满足要求。对于外界气温较高的地区，最好安装在室内，且室内要加装空调系统，对于外界气温不是很高，一般不超过40℃的地区，可以安装在室外，但是也要考虑阳光直射的影响，因此，要给仪表安装保护罩，用来遮挡阳光，降低仪表被曝晒导致温度升高的情况发生，从而降低仪表系统故障的频率。

3.2 防止仪表安装的台风暴雨影响

对于室外安装的仪表，要注意对台风暴雨天气的防护，因为在这样恶劣的天气下，台风过大，可能导致设备被吹坏，防护不好，暴雨过急，会渗入防护罩中，导致仪表设备进水，引起仪表故障。因此，室外仪表安装时，一定要同时安装防雨罩，要注意防雨罩的密闭性，一定要保证仪表不暴露在暴雨中。对于仪表的防雨罩和防晒罩，可以综合考虑使用一种保护罩防护，起到双重效果，将事半功倍。除了安装防护罩来维护，还要做好管理控制，定期由专人巡检、维护与维修，一旦发现仪器进水要及时处理，从而确保安全仪表系统的可靠运行，以保证生产安全。

3.3 防止仪表安装的极冻冰雪天气影响

对于有极冻冰雪天气处安装的仪表，比如黑龙江地区，由于受外界气温影响，冷冻对于仪表伤害极大，常常会造成系统起动困难、管线冻裂和仪表失灵等故障。这种环境下安装的仪表，在安装时，一定要设计安装给仪表保温、加温的设施。此外，也要做好仪表的巡检、维护与维修，这是仪表管理重要的工作。技术人员每天检查仪表运行状态，发现环境温度过低，要及时采取措施以提高保温效果，确保仪表的正常、安全运行。

4 结束语

综上所述，对于安全仪表系统的全生命周期管理工作，直接影响着整个工艺过程的安全运行，对于提高生产安全有着重要意义，因此自动化安全仪表系统的全生命周期管理越来越受到重视，作为自动化仪表控制技术人员，也需要在这方面持续的关注与学习，并总结经验，以促进技术的改进与提升。作者就自己的工作经验，从三方面重点进行讨论，阐述了安全仪表系统全生命周期管理的关注点，为安全仪表系统的正常、稳定、安全运行提供一些理论与操作建议，也为同行业的技术人员提供一些数据参考，希望能给予广大技术工作者一定的帮助。