李育特
摘? 要:根據(jù)成品油長(zhǎng)輸管道的運(yùn)行特性,結(jié)合多年來(lái)成品油長(zhǎng)輸管道聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)管理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),根據(jù)相關(guān)規(guī)范的基本原則,從聯(lián)鎖保護(hù)的安全生命周期管理體系的角度,介紹了成品油長(zhǎng)輸管道聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的管理方法,重點(diǎn)介紹聯(lián)鎖保護(hù)安全生命周期各個(gè)節(jié)點(diǎn)的管理要求。
關(guān)鍵詞:輸油管道 聯(lián)鎖保護(hù) 安全生命周期 管理方法
成品油長(zhǎng)輸管道是國(guó)家重要能源基礎(chǔ)設(shè)施,生產(chǎn)安全關(guān)系重大,一旦發(fā)生事故,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等都會(huì)受到影響。為保障管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行,采用多種管理和技術(shù)措施,高度自動(dòng)化的聯(lián)鎖保護(hù)是關(guān)鍵措施之一。聯(lián)鎖保護(hù)功能一般通過(guò)檢測(cè)儀表、邏輯控制器、最終執(zhí)行元件及相關(guān)軟件組合實(shí)現(xiàn),當(dāng)檢測(cè)到參數(shù)超限,按預(yù)設(shè)的聯(lián)鎖邏輯,動(dòng)作相應(yīng)的執(zhí)行元件,將保護(hù)對(duì)象切換至功能安全狀態(tài)。
為確保聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確地執(zhí)行預(yù)設(shè)的保護(hù)層安全功能,應(yīng)在安全生命周期內(nèi)開(kāi)展科學(xué)、合理的管理。結(jié)合長(zhǎng)輸管道的實(shí)際運(yùn)行情況,將聯(lián)鎖保護(hù)的安全生命周期分為工程設(shè)計(jì)階段、集成調(diào)試及驗(yàn)收測(cè)試階段和操作維護(hù)階段,具體見(jiàn)圖1。下面以國(guó)內(nèi)某成品油管道公司的管理實(shí)踐為例,針對(duì)聯(lián)鎖保護(hù)安全生命周期管理的各個(gè)環(huán)節(jié)展開(kāi)探討。
1、聯(lián)鎖的分類(lèi)
由于成品油長(zhǎng)輸管道介質(zhì)不可壓縮、水力連續(xù)等特點(diǎn),其聯(lián)鎖保護(hù)不僅依靠單站的聯(lián)鎖保護(hù),還需要全線(xiàn)各站場(chǎng)的控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)配合。根據(jù)聯(lián)鎖保護(hù)對(duì)象的危險(xiǎn)程度和影響范圍,成品油長(zhǎng)輸管道的聯(lián)鎖保護(hù)可分為緊急停車(chē)聯(lián)鎖、水擊超前保護(hù)聯(lián)鎖、安全保護(hù)聯(lián)鎖。聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)評(píng)估確定的SIL等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì),是否與基本過(guò)程控制系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)置。
1.1緊急停車(chē)聯(lián)鎖
根據(jù)影響范圍,緊急停車(chē)聯(lián)鎖又叫ESD,分為站場(chǎng)級(jí)和設(shè)備級(jí)。站場(chǎng)級(jí)緊急停車(chē)聯(lián)鎖是指在觸發(fā)聯(lián)鎖后,全站所有輸油泵將停止運(yùn)行,進(jìn)出站閥關(guān)閉,同時(shí)向水擊超前保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào),必要時(shí)聯(lián)動(dòng)消防系統(tǒng),防止事故擴(kuò)大和次生災(zāi)害發(fā)生。設(shè)備級(jí)緊急停車(chē)聯(lián)鎖旨在保護(hù)輸油泵機(jī)組,當(dāng)某泵機(jī)組的進(jìn)出口壓力、溫度、振動(dòng)、機(jī)械密封泄漏等參數(shù)超限,啟動(dòng)設(shè)備級(jí)緊急停車(chē),停止該泵機(jī)組的運(yùn)行。
1.2水擊超前保護(hù)聯(lián)鎖
水擊超前保護(hù)聯(lián)鎖是基于意外事件提前響應(yīng)的聯(lián)鎖,當(dāng)液體管道發(fā)生可能導(dǎo)致水擊的意外事件時(shí),由自動(dòng)化系統(tǒng)向上、下游站發(fā)出預(yù)設(shè)的指令,上、下游站的閥門(mén)或輸油泵立即采取相應(yīng)動(dòng)作,產(chǎn)生一個(gè)與傳來(lái)的水擊壓力波相反的擾動(dòng),以抑制水擊壓力,使全線(xiàn)壓力保持在允許范圍。其觸發(fā)條件包括:站場(chǎng)突發(fā)停電、進(jìn)站或出站閥門(mén)異常關(guān)閉、線(xiàn)路截?cái)嚅y室緊急切斷閥異常關(guān)閉、站場(chǎng)ESD。一般地,水擊超前保護(hù)聯(lián)鎖可以組態(tài)在各站的基本過(guò)程控制系統(tǒng)中,不同站之間的變量傳輸通過(guò)調(diào)度控制中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn),或者在首站或末站獨(dú)立設(shè)置PLC,統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)水擊超前保護(hù)邏輯。
1.3安全保護(hù)聯(lián)鎖
安全保護(hù)聯(lián)鎖旨在保護(hù)站內(nèi)管道、設(shè)備和儲(chǔ)罐,聯(lián)鎖觸發(fā)源有:進(jìn)泵(站)壓力低于低限(最小的允許汽蝕余量)、出泵(站)壓力超高限(接近最高允許操作壓力)、儲(chǔ)罐液位低于液位低限值或高于液位高限值,通過(guò)安全保護(hù)聯(lián)鎖,將站內(nèi)的壓力、液位等重要參數(shù)控制在安全范圍內(nèi)。安全保護(hù)聯(lián)鎖應(yīng)設(shè)置預(yù)警信號(hào)和保護(hù)調(diào)節(jié)功能。
2、管理職責(zé)分工
由于成品油長(zhǎng)輸管道集中監(jiān)控、地域跨度大、站點(diǎn)多、運(yùn)維分散等特性,其聯(lián)鎖保護(hù)管理有別于化工廠(chǎng)等設(shè)備集中的行業(yè),需要采取管理統(tǒng)一、多專(zhuān)業(yè)參與、多部門(mén)協(xié)同配合等管理方式。建立健全、清晰、明確、順暢的管理流程,明確自控儀表、工藝、動(dòng)設(shè)備、安全、工程管理、投資管理等專(zhuān)業(yè)以及各級(jí)屬地管理部門(mén)(二級(jí)單位、基層站隊(duì))的職責(zé)、權(quán)限、執(zhí)行程序等內(nèi)容,避免管理上存在漏洞。
2.1自控儀表專(zhuān)業(yè)
負(fù)責(zé)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)軟硬件的歸口管理;組織制定聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)組態(tài)、邏輯實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行維護(hù)、測(cè)試驗(yàn)收等標(biāo)準(zhǔn);組織制定聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)管理制度并監(jiān)督檢查制度執(zhí)行情況;負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)備的選型;負(fù)責(zé)組織編制聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的操作、檢維修規(guī)程。
2.2工藝/動(dòng)設(shè)備專(zhuān)業(yè)
負(fù)責(zé)工藝/動(dòng)設(shè)備聯(lián)鎖邏輯的管理,組織制定聯(lián)鎖邏輯管理要求,并監(jiān)督檢查執(zhí)行情況;負(fù)責(zé)聯(lián)鎖操作紀(jì)律的監(jiān)督管理,聯(lián)鎖的投用/旁路審批;負(fù)責(zé)對(duì)新改擴(kuò)建項(xiàng)目的工藝/動(dòng)設(shè)備聯(lián)鎖邏輯圖、聯(lián)鎖值、聯(lián)鎖報(bào)警值的審核確認(rèn)。工藝專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)組織在役站場(chǎng)的HAZOP分析、SIL定級(jí)、SIL驗(yàn)證、聯(lián)鎖保護(hù)的定期評(píng)估驗(yàn)證等工作。
2.3安全管理專(zhuān)業(yè)
負(fù)責(zé)對(duì)聯(lián)鎖管理的監(jiān)督指導(dǎo),對(duì)聯(lián)鎖的變更流程、變更安全評(píng)估實(shí)施監(jiān)督;組織對(duì)聯(lián)鎖相關(guān)的事故事件展開(kāi)調(diào)查。
2.4工程管理專(zhuān)業(yè)
負(fù)責(zé)組織對(duì)新改擴(kuò)建項(xiàng)目配套聯(lián)鎖保護(hù)的工程建設(shè),包括組織新改擴(kuò)建項(xiàng)目的HAZOP分析、SIL評(píng)估定級(jí)、設(shè)計(jì)審查、設(shè)備調(diào)試投用、竣工驗(yàn)收等工程設(shè)計(jì)、集成調(diào)試及驗(yàn)收測(cè)試階段相關(guān)工作。
2.5投資管理專(zhuān)業(yè)
負(fù)責(zé)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)投資計(jì)劃的審批下達(dá)以及監(jiān)督實(shí)施,聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)物資設(shè)備的采購(gòu)。
2.6調(diào)度控制中心
負(fù)責(zé)水擊超前保護(hù)聯(lián)鎖的投用/旁路審批、實(shí)施;負(fù)責(zé)聯(lián)鎖關(guān)鍵績(jī)效(KPI)指標(biāo)統(tǒng)計(jì),監(jiān)督聯(lián)鎖回路投用情況。
3、工程設(shè)計(jì)階段
工程設(shè)計(jì)是聯(lián)鎖保護(hù)安全生命周期的第一階段,該階段的管理成效將為后續(xù)各階段的管理奠定基礎(chǔ)。工程設(shè)計(jì)階段,應(yīng)遵循GB/T 50253、GB/T 50892的規(guī)定,全面辨識(shí)輸油工藝所需要的聯(lián)鎖保護(hù)功能,根據(jù)評(píng)估結(jié)果確定聯(lián)鎖保護(hù)方案。在設(shè)計(jì)階段,項(xiàng)目管理部門(mén)應(yīng)組織做好工程方案設(shè)計(jì)、HAZOP分析、SIL評(píng)估及審查、設(shè)計(jì)校正等工作。
工程設(shè)計(jì)階段,可以分為兩個(gè)部分,一部分是設(shè)計(jì)單位根據(jù)評(píng)估分析,設(shè)計(jì)出安全要求和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)要求,基礎(chǔ)工作設(shè)計(jì);另一部分是系統(tǒng)集成商根據(jù)安全功能需求,進(jìn)一步開(kāi)展詳細(xì)的工程設(shè)計(jì),為系統(tǒng)硬件集成和軟件組態(tài)做準(zhǔn)備。
4、集成調(diào)試及驗(yàn)收測(cè)試階段
聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的集成、調(diào)試及驗(yàn)收測(cè)試,應(yīng)符合安全功能需求,即符合聯(lián)鎖保護(hù)功能邏輯和規(guī)格書(shū)的技術(shù)要求。
聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)在工廠(chǎng)完成集成后,項(xiàng)目管理部門(mén)應(yīng)組織設(shè)計(jì)單位、公司工藝運(yùn)行及自控儀表等專(zhuān)業(yè)人員參與工廠(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試(FAT),主要測(cè)試聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的硬件配置和聯(lián)鎖保護(hù)功能是否滿(mǎn)足要求,測(cè)試過(guò)程發(fā)現(xiàn)不符合技術(shù)要求的情況,應(yīng)及時(shí)整改,F(xiàn)AT應(yīng)嚴(yán)格按GB/T 25928要求執(zhí)行。
安裝調(diào)試過(guò)程,應(yīng)遵循GB/T 50093、SH/T 3521的規(guī)定,應(yīng)重視聯(lián)鎖回路接線(xiàn)的準(zhǔn)確性,保護(hù)好現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備。項(xiàng)目管理部門(mén)應(yīng)及時(shí)組織相關(guān)設(shè)備廠(chǎng)商、施工單位配合聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)集成商開(kāi)展聯(lián)調(diào)。
5、操作維護(hù)階段
操作維護(hù)階段是安全生命周期中時(shí)間跨度最長(zhǎng),投入管理精力和措施最多的階段。該階段應(yīng)建立完善的體系文件、資料檔案,做好日常的操作、維護(hù)、檢修、變更管理,管控好作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
5.1體系文件
建立聯(lián)鎖保護(hù)操作維護(hù)相關(guān)體系文件,從規(guī)章制度層面,明確相關(guān)崗位職責(zé)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),體系文件一般包括:管理規(guī)定、操作及維護(hù)規(guī)程、作業(yè)卡、應(yīng)急處置卡、變更流程、技術(shù)指南、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
5.2資料檔案管理
應(yīng)建立準(zhǔn)確全面的聯(lián)鎖保護(hù)資料檔案,并且及時(shí)更新維護(hù)。資料檔案包括設(shè)計(jì)文件、集成調(diào)試驗(yàn)收資料、變更資料、日常管理臺(tái)賬等。其中,設(shè)計(jì)文件應(yīng)包括工藝原理說(shuō)明、P&ID圖、聯(lián)鎖邏輯圖或因果圖;集成調(diào)試驗(yàn)收資料包括調(diào)試記錄、FAT及SAT記錄、IO點(diǎn)表、組態(tài)說(shuō)明、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)說(shuō)明書(shū);變更資料應(yīng)包括變更依據(jù)、變更審批文件、變更執(zhí)行作業(yè)票、變更測(cè)試記錄等。日常管理臺(tái)賬包括工藝卡片、聯(lián)鎖回路臺(tái)賬、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)檔案、聯(lián)鎖回路測(cè)試記錄、聯(lián)鎖投用/旁路申請(qǐng)記錄。
5.3回路統(tǒng)計(jì)及KPI管理
聯(lián)鎖回路數(shù)量按聯(lián)鎖觸發(fā)的工藝條件或設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)計(jì),具體情況如表1。
聯(lián)鎖保護(hù)的KPI管理主要有聯(lián)鎖投用率、年度聯(lián)鎖異常動(dòng)作率、年度聯(lián)鎖故障率,這“三率”分別是某統(tǒng)計(jì)單元處于投用狀態(tài)的聯(lián)鎖數(shù)量、每年聯(lián)鎖異常動(dòng)作的數(shù)量、每年聯(lián)鎖回路故障的數(shù)量與聯(lián)鎖總數(shù)量之比。在安全生命周期管理中,要求運(yùn)行中的設(shè)備“三率”分別是100%、0%、小于0.01%
5.4標(biāo)識(shí)管理
為便于生產(chǎn)運(yùn)行人員在日常管理中快速識(shí)別參與聯(lián)鎖的儀表及設(shè)備,可以對(duì)聯(lián)鎖回路采取靜態(tài)標(biāo)識(shí)和動(dòng)態(tài)畫(huà)面標(biāo)識(shí)。靜態(tài)標(biāo)識(shí)是參與聯(lián)鎖保護(hù)的檢測(cè)儀表、執(zhí)行器、電機(jī)、按鈕等設(shè)備,掛有明顯的紅色聯(lián)鎖標(biāo)識(shí)牌,清晰描述觸發(fā)條件和執(zhí)行結(jié)果。一個(gè)儀表或設(shè)備同時(shí)關(guān)聯(lián)多個(gè)聯(lián)鎖回路,掛多個(gè)聯(lián)鎖標(biāo)識(shí)牌。緊急停車(chē)按鈕明顯標(biāo)識(shí)紅色字體“ESD按鈕,小心誤觸發(fā)”。動(dòng)態(tài)畫(huà)面標(biāo)識(shí)是指在聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)上位機(jī)繪制聯(lián)鎖邏輯動(dòng)態(tài)畫(huà)面,動(dòng)態(tài)地顯示聯(lián)鎖執(zhí)行的原因、過(guò)程和結(jié)果。
5.5備份管理
備份管理應(yīng)采用定期備份和變更備份的方式。定期備份的間隔周期一般不宜超過(guò)半年,且要確保文件完整,前后版本連續(xù)。變更備份應(yīng)在新系統(tǒng)投用或系統(tǒng)重裝前后開(kāi)展,在系統(tǒng)重裝前后,系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)庫(kù)等配置修改前后,應(yīng)及時(shí)備份。備份存儲(chǔ)方式應(yīng)采用異地容災(zāi)雙備份,使用專(zhuān)業(yè)存儲(chǔ)設(shè)備離線(xiàn)備份。
5.6培訓(xùn)管理
聯(lián)鎖保護(hù)管理的培訓(xùn)在整個(gè)安全生命周期管理過(guò)程中同樣重要,應(yīng)至少每年開(kāi)展一次聯(lián)鎖值、聯(lián)鎖邏輯等工藝方面的培訓(xùn),以及聯(lián)鎖保護(hù)操作及應(yīng)急響應(yīng)、聯(lián)鎖維護(hù)及檢修方面的培訓(xùn)。
6、功能安全評(píng)估管理
儀表系統(tǒng)的功能安全評(píng)估應(yīng)貫穿于整個(gè)安全生命周期,由具有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)在其資質(zhì)證書(shū)認(rèn)可的業(yè)務(wù)范圍開(kāi)展。結(jié)合成品油長(zhǎng)輸管道的管理特點(diǎn),總結(jié)出聯(lián)鎖的功能安全評(píng)估活動(dòng)應(yīng)在安全要求評(píng)估、設(shè)計(jì)評(píng)估、投運(yùn)前評(píng)估、功能安全復(fù)審等四個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行。
6.1安全要求評(píng)估
安全要求評(píng)估,旨在設(shè)計(jì)階段審查并判斷聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的安全要求規(guī)格書(shū)的制定、安全功能的提出以及SIL等級(jí)的確定過(guò)程是否達(dá)到功能安全。一般包括:對(duì)聯(lián)鎖安全要求規(guī)格書(shū)、安全功能要求的提出過(guò)程、對(duì)安全完整性要求的提出過(guò)程進(jìn)行評(píng)估。采用與實(shí)際最符合的評(píng)估依據(jù),基礎(chǔ)依據(jù)包括:危險(xiǎn)分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(HAZOP)報(bào)告、安全要求分配報(bào)告、安全要求規(guī)格書(shū)、工藝流程圖、P&ID圖、因果圖、操作原理等。必要時(shí),還應(yīng)包括以上各活動(dòng)的相關(guān)程序文件,以及分析報(bào)告中記錄的分析和引用資料。
6.2設(shè)計(jì)評(píng)估
設(shè)計(jì)評(píng)估應(yīng)在設(shè)計(jì)收尾階段完成,主要針對(duì)系統(tǒng)集成商開(kāi)展,旨在審查并判斷聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否符合安全要求規(guī)格書(shū)要求。評(píng)估依據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確、可靠。依據(jù)的資料包含:安全要求規(guī)格書(shū)、聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)安全要求評(píng)估報(bào)告及整改報(bào)告、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、操作原理、設(shè)備匯總表、設(shè)計(jì)過(guò)程的SIL評(píng)估報(bào)告、供應(yīng)商可提供的設(shè)備SIL認(rèn)證資料或長(zhǎng)期使用說(shuō)明材料。
6.3投運(yùn)前評(píng)估
在集成調(diào)試及驗(yàn)收測(cè)試階段、投運(yùn)前對(duì)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)展最后審查,以確認(rèn)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)是否具備安全投運(yùn)條件,設(shè)備設(shè)施、操作程序、培訓(xùn)等方面的所有相關(guān)內(nèi)容是否完整充分。對(duì)硬件、安裝、安全功能、應(yīng)用程序、操作運(yùn)行等方面展開(kāi)評(píng)估審查。
6.4功能安全復(fù)審
在操作維護(hù)階段定期開(kāi)展功能安全復(fù)審,旨在對(duì)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)狀況進(jìn)行全面和系統(tǒng)性的評(píng)審,確保系統(tǒng)的功能安全水平持續(xù)符合設(shè)計(jì)要求。復(fù)審的時(shí)間節(jié)點(diǎn)有:a)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)修改或退役前;b)可能對(duì)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的工藝、設(shè)備等的修改實(shí)施前;c)出現(xiàn)與功能安全管理體系有關(guān)的嚴(yán)重安全事故或發(fā)現(xiàn)明顯的設(shè)計(jì)缺陷,即時(shí)安排復(fù)審;d)國(guó)家或行業(yè)有新的規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范發(fā)布,并有復(fù)審要求時(shí);e)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)每運(yùn)行3~5年之后應(yīng)進(jìn)行周期性復(fù)審。
7、結(jié)束語(yǔ)
成品油長(zhǎng)輸管道的聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)是管道安全平穩(wěn)運(yùn)行的重要保障,聯(lián)鎖保護(hù)的安全生命周期管理,從項(xiàng)目初期扎實(shí)抓起,建立簡(jiǎn)明有效、科學(xué)合理的管理體系,多專(zhuān)業(yè)多部門(mén)高效配合,克服系統(tǒng)地域分布廣、參與管理部門(mén)多等弊端,在安全生命周期的各個(gè)節(jié)點(diǎn)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開(kāi)展相應(yīng)的管理活動(dòng),確保聯(lián)鎖保護(hù)功能安全始終達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。聯(lián)鎖保護(hù)的安全生命周期管理是長(zhǎng)期持續(xù)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作,關(guān)系到管道運(yùn)行安全,關(guān)系到管道的安全生命周期管理水平。
作者單位:國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)有限公司華南分公司