HIPPS在高含硫油田集输管道超压保护中的应用

针对中东地区高含硫油田集输管道腐蚀严重,超压爆管事故风险大等问题,分析了高完整性压力保护系统(HIPPS)在油田集输管道超压保护中的应用,并按照相关标准对设计方案的结构约束及故障失效率约束进行了验证。在故障失效率计算中建立了系统的故障树模型,对潜在的故障风险进行了定量的计算,通过对系统的安全完整性等级(SIL)验证表明:该HIPPS设计方案能满足SIL3的要求,是一种安全且经济的新型超压保护手段。     

海上高压天然气外输管道超压保护与动态仿真

当海上气田采用同一压力源进行高低压同时外输时,需重点考虑对低压外输操作进行压力和超压保护.以某海上气田的高压气集输系统为例,研究采用常规的压力泄放装置(PSV)和高完整性压力保护系统(HIPPS)进行保护的方案.受制于海洋平台的结构和重量,火炬长度受限,采用常规压力泄放的方案不可行,因此选择HIPPS超压保护方案.使用...     

HIPPS在塔里木三高气井的应用

高完整性压力保护系统(HIPPS)是一种安全仪表系统(Safety Instrumented System,SIS),它是在满足和符合IEC 61508/61511等电气/电子/可编程电子系统(E/E/PE)功能安全标准条件下的特殊应用。其通过切断压力源,防止超压,保护下游设备。通过选择安全可靠的HIPPS,可以降低下游设备和管线的压力等级,从而降低工程投资。参照HIPPS系统在海洋平台上的应用经验,如果在高含硫的三高气井上应用HIPPS系统,安全完整性等级(Safety IntegrityLevel,SIL)达到SIL3级,可以取消安全泄放阀和放空火炬系统。可通过两种方式设置HIPPS:一种是自成系统,另一种是按照HIPPS的结构功能进行集成配置,再取得专业认证。     

压力保护系统在原油长输管道中的应用

高完善压力保护系统HIPPS(High Integrity Pressure Protection Systems)的保护装置,是由仪表系统提供保护功能。通过选择需要的安全完善等级SIL(Safety Integrity Level),经过仪表安全控制回路的控制,及时隔断产生过压的源头,来减少系统因超过本身设计压力所带来的危险性。采用高完善压力保护系统,既可以提高管道的输送能力,又有效地保证了管道的安全运行。     

HIPPS系统及部分行程测试功能在南海气田开发工程中的设计与应用

本文介绍了HIPPS系统(高完整性压力保护系统)的概念与特点,分析了其在南海工程项目中的设计应用,详细说明了HIPPS功能组成与配置、SIL等级构成,提出并探讨了HIPPS系统部分行程测试功能PST的概念、特点与配置,介绍了HIPPS系统良好的应用前景。     

基于SIL分析的输气站场安全仪表系统定级与验证

为有效降低在役输气站场生产过程中的安全风险,发挥安全仪表系统在风险管控中的作用。以某典型输气站场为例,采用危险与可操作分析(HAZOP)筛选风险等级较高的事故场景,并结合保护层分析(LOPA)对站内的SIF回路进行SIL定级,最后对SIL进行验证。通过SIL验证,只有ESD系统中SIF1回路的验证等级与要求等级不匹配,建议从缩短功能检测周期、改变系统冗余表决结构和增加单个设备可靠性等三个方面提高现有SIL等级。     

基于SPN模型的油气站场安全仪表系统SIL验证方法

对安全仪表系统进行SIL等级验证可有效地量化油气站场安全风险等级。针对传统SIL等级计算方法的不足,建立了基于随机Petri网的多级可拓“MooN”型SIL验证模型,对部分参数的不确定性,采用蒙特卡洛模拟进行计算,并以某输气站场气液分离器高完整性压力保护系统为例进行验算。结果表明,SPN-蒙特卡洛模型可考虑系统动态变化及维修计划实施的影响,也可进行部分功能测试周期的扩展,与传统的可靠性框图计算结果相比,两者结果在同一数量级,不会影响SIL验证结果,证明了SPN-蒙特卡洛模型在SIL验证上的可行性和准确性。     

HIPPS在天然气输送管线中的设计和应用

针对可燃、易燃介质的工艺系统中超压安全保护设施安全阀在工程项目的经济性、安全性和可操作性上的缺陷,从安全性和可靠性上选择高完整性压力保护系统(HIPPS)作为可替代设施。结合实际工程案例,采用动态模拟法分别计算基本控制系统、安全仪表系统和高完整性压力保护系统在天然气管线超压保护过程中的贡献,并定量计算了高完整性压力保护系统设定值对其安全性、可靠性的影响。结果表明:应从安全性、可靠性和经济性角度综合考虑安全阀和HIPPS系统的优缺点来进行选择使用;应重点关注并合理地设定HIPPS系统联锁的设定值及阀门关闭曲线、关闭时间,才能实现HIPPS系统安全地替代传统机械安全泄放设施;可借助动态模拟软件定量、实时、准确计算和校正HIPPS系统的设定值及关闭时间。     

基于动态模拟的常压蒸馏装置SIL分析

安全完整性等级(Safety integrity level, SIL)作为安全仪表系统(Safety instrumented system, SIS)的定量指标,对装置的设计及风险分析都具有重要意义。常压蒸馏作为原油精制的关键过程,安全问题至关重要。为了保证常压装置安全运行,降低风险发生概率,减少财产损失,笔者提出了Dynamics SIL(Dyn SIL)的定量分析方法。首先,以传统的定性方法对常压塔顶压力联锁回路进行SIL分析,得出其SIL等级为N/A。然后,基于Dyn SIL以Aspen dynamics为工具模拟常压塔参数的偏离,分析重要变量应对外来扰动的响应情况,获得对应安全阀泄漏量的模拟结果。基于泄放量进行蒸汽云爆炸危害程度计算,确定了常压塔顶压力联锁回路的SIL等级为1。最后,模拟联锁回路的控制效果。结果表明,笔者所提出的定量分析方法比传统的SIL定性分析方法更为准确,从而验证了Dyn SIL定量分析方法的有效性。     

应用高完整性压力保护系统防止天然气压缩机出口管线超压

为了保障天然气管道压缩机的正常运行,防止出口压力超高,应用高完整性压力保护系统(HIPPS)诊断压缩机出口参数,针对出口压力的异常,快速有效地切断气源,避免压缩机由于超压而造成管线破裂和设备的损坏,较安全阀等紧急泄放系统有很大优势。结合哈萨克斯坦压气站的工程实例,应用站场控制系统组建HIPPS系统,运用故障失效率计算系统的安全等级。结果表明:高等级的安全完整性回路可以有效地保护压缩机,防止出口超压,降低安全风险系数,保证管道安全高质运行。     

HIPPS在深水高压气田开发中的应用

深水高压气田开发面临的主要挑战之一,是如何应对高关井压力带来的超压工况下低压生产设施的安全保护问题。HIPPS作为一种高完整性的压力保护系统,具有反应快、安全性高、项目整体投资低的特点,已逐步应用于我国深水高压气田开发领域。在具体分析HIPPS基本配置、功能要求、水下和依托平台安装方案优缺点的基础上,采用HYSYS工艺模拟软件,对装有HIPPS的南海深水气田群项目番禺35-1段塞流捕集器,在超压工况下容器内部压力上升过程进行动态模拟。研究表明:对于深水高压气田,合理使用HIPPS可有效地提高生产安全性,降低项目整体投资;应在操作维修可行性、安全性、成本等方面对HIPPS的安装位置进行综合评估;HIPPS双关断阀SDV的压力高高值PSHH设定值建议比紧急关断阀ESDV压力高高设定值高3%,比低压系统安全阀PSV设定值低2%。     

关于DCS和SIS共用传感器的若干问题

针对构建安全仪表系统(SIS)和分散控制系统(DCS)各自独立保护层(IPL)时,不建议SIS和DCS共用传感器问题,分析了DCS独立保护层的数量问题,提出了LOPA的保护层设计改进方案：由SIL2的1个SIS独立保护层,取代DCS和SIS(SIL1)2个保护层,并从要求时危险失效平均概率、结构约束和系统完整性三个方面,进行了SIL等级验证。该方案证明了带SIL2认证的传感器和信号分配器可不做冗余,直接构建SIL2的回路。验证结论表明,在一定前提条件下,SIS和DCS可以共用传感器,而不必独立设置。     

基于SIL评估的输气站场安全仪表系统现状分析与改进

为分析输气站场安全仪表系统的完整性和可靠性,以某典型输气站场为例,在分析现有安全仪表系统不足的基础上,充分结合危险与可操作性（HAZOP）分析、保护层（LOPA）分析和马尔科夫模型等方法,建立一套适合输气站场的安全仪表（SIF）回路辨识、安全完整性等级（SIL）定级和SIL验证的流程,并针对不满足SIL验证的SIF回路提出改进措施。结果表明,该站场内需设置11个SIF回路,其中1个应达到SIL2等级,10个应达到SIL1等级;由于安全功能认证证书缺失,缺乏相关失效概率数据,无法对部分已设置的SIF回路进行SIL验证工作。应从改进冗余表决结构、缩短测试周期和改进设备选型等方面对SIF回路进行改进;输气站场应选用获得安全功能认证的组件,并收集企业、行业和国际通用数据库,建立准确的失效数据。研究结果可为今后同类型站场安全仪表系统的设计和运营提供实际参考。     

提高SIS安全完整性等级的措施

以某输气管道分输站出站压力高高联锁关断出站紧急切断阀(ESDV)为例,定量计算此回路的平均危险失效概率(PFDavg),验证整个回路的安全完整性等级(SIL)是否满足设计要求。通过不同方案的SIL验证,分析得出实际工程应用中在投资限制的条件下提高SIS安全完整性等级的措施。     

安全完整性等级衡量指标探讨

安全完整性等级(SIL)是安全仪表系统(SIS)的核心,围绕衡量SIL的4项指标:失效概率要求、硬件结构约束要求、系统失效避免及控制要求、软件要求,对照IEC 61508—2010中相关要求对构成安全仪表回路的硬件结构约束要求、系统失效避免及控制要求等展开了讨论,一般安全仪表回路的硬件结构是否满足相应的SIL等级要求,应由整个回路各组成部分中最低的SIL等级决定;冗余可提升冗余部分的SIL等级。就设计中如何满足系统失效避免及控制的要求给出了合理化建议。     

高完整性压力保护系统在水下生产系统中的应用

高完整性压力保护系统(HIPPS)是一种安全仪表系统,近年来在油气工业使用越来越多, HIPPS不仅用于陆地过程工业、海上平台,也用于水下生产系统.分析了水下生产系统使用HIPPS的优点及存在的问题,指出了水下生产系统HIPPS设计的特殊要求.还介绍了Kristin油田使用HIPPS的情况,对水下生产系统HIPPS的设计和应用有很好的借鉴作用, 通过实例说明合理使用安全仪表系统可以大大降低工程投资.     

基于马尔科夫矩阵的安全完整性等级验算推导及探讨

安全仪表系统的安全完整性等级(SIL)的验算已变得越来越重要,通过建立不同电路模型下的马尔科夫矩阵,并深入分析了基于"1oo1"电路模型和"1oo2"电路模型下的转换概率,推导出了基于马尔科夫状态矩阵的低要求模式失效概率的验算公式,根据验算公式得出影响失效概率的因素主要有:维修率、系统重启率、检测测试周期、功能测试覆盖率等。     

SIL分析技术在炼化企业在役装置上的应用

危险与可操作分析(HAZOP)方法作为定性的危害分析方法,难以实现残余风险的量化,在此基础上引入安全完整性等级(SIL)分析技术,并对以下内容进行了简介:安全仪表系统(SIS)、SIL,以及SIL分析的两个步骤,即SIL定级和SIL验算;SIL定级的3种方法,如风险矩阵、风险图和保护层分析(LOPA)方法;开展SIL验算工作的重点;选取在役装置的一个联锁系统,以实例方式简单介绍了开展SIL定级和SIL验算的过程,并对最终结果进行分析。最后,对开展SIL分析工作的注意事项进行了简单梳理。     

SIL评估技术在甲醇装置中的应用

依据IEC 61511标准,介绍了对某770kt/a整合甲醇装置的安全仪表系统(SIS)进行安全完整性等级(SIL)评估的过程,评估结果均能满足专利商规定的安全完整性等级要求。对引进国外专利商工艺包在设计过程中SIS的SIL评估过程中存在的诸如风险控制、安全联锁功能(SIF)识别、安全联锁逻辑结构的选择,DCS与SIS的共用以及独立保护层设置等问题进行了探讨,并提出了相应的解决方法。通过总结甲醇装置SIL等级定量评估经验,为在工程设计阶段实施SIS的SIL等级定量评估工作提供借鉴。     

安全完整性等级验证计算在化工装置中的应用研究

安全完整性等级(SIL)验证计算是安全仪表系统设计中重要的组成部分。介绍了SIL及验证计算方法,结合工程实例对典型的安全回路进行SIL验证计算,将计算结果和安全评估的SIL进行比较,确定回路安全仪表功能满足相应的SIL要求;通过对比IEC 61508-6与ISA-TR84.00.02-2两个标准的计算结果以及不同检测周期对两个标准计算结果的影响,阐述了两个标准的计算特点以及检测周期的选择对验证计算的意义。