安全阀安全完整性等级评估方法.pdf

总第2 11期2023年第8 期试（实）验研究摘要：安全阀在工业生产中有着重要作用，其完整性受使用寿命、环境等多种因素的影响，因此评估安全阀的完整性等级对于确保生产安全至关重要。基于此，重点介绍一种基于风险评估的安全阀完整性等级评估方法，通过分析安全阀使用寿命、环境因素和工作状态等因素来确定其完整性等级,之后对安全阀进行设计与应用。结果表明，该安全阀安全完整性等级评估方法能够全面、准确地评估安全阀的安全完整性等级，为企业安全管理提供科学的决策依据，且该方法可以帮助工业企业全面了解安全阀的完整性状况，及时采取措施进行维修或更换，确保生产过程中的安全性和稳定性，对提高工业生产安全水平具有重要意义。关键词：安全阀；安全完整性；安全等级；SIL中图分类号：TH69;TF7580引言钢厂的生产环境存在高温、高压、高噪音等危险因素，对安全阀的安全完整性要求非常高1。安全阀是工业设备中重要的安全保障装置，当系统压力过高时,能够自动释放压力,避免事故的发生。因此,对钢厂安全阀的安全完整性等级进行评估至关重要。本文提出的评估方法基于风险评估理论，包括对安全阀进行的风险识别与评估，以及确定安全阀的完整性等级3。该方法有着重要的应用价值,首先,基于全面的风险评估和功能安全分析原则，能够对安全阀的安全完整性等级进行综合评估；其次，能够帮助操作人员确定必要的安全措施，以减少安全事故的发生率；最后，具有实用性和可操作性，适用于各种类型的安全阀。为验证本文提出的方法的可行性，对某钢厂的安全阀进行了实地应用和实验。结合现场检查和实验与数据分析，结果表明，该方法能够全面评估安全阀的各项指标，并能够根据故障树分析方法确定其安全完整性等级，可为相关行业的安全管理提供参考，促进企业安全生产的发展。1风险识别与评估风险识别与评估是评估安全阀安全完整性等级的关键步骤4。这一阶段要识别钢厂中可能影响安全阀安全完整性的风险因素,并对其进行定量和定性评估。风险识别需要收集关于钢厂安全阀的各种信息，包括生产环境、设备运行状态、操作人员的技能水平等5。这些信息可以通过现场调查、历史数据分析、事故报告、设备手册等途径获取。风险识别的主要目标是找出可能导致安全阀失效或安全事故的因素。风险评估需要对识别出的风险因素进行定量和定性分析,评估其可能对安全阀安全完整性产生的影响。通常使用风险矩阵的评估方法，根据事故发生的收稿日期：2 0 2 3-0 4-2 6作者简介：胡丽娟（19 8 4一），女，河北石家庄人，本科，中级工程师，主要从事静设备、压力容器方面的设计、校核、审核工作。山西冶金ShanxiMetallurgy安全阀安全完整性等级评估方法胡丽娟（中钢集团工程设计研究院有限公司，北京10 0 0 0 0）文献标识码：A概率（P)和事故后果的严重性(s)来评估风险等级（R）。概率和严重性分为低、中、高三个等级,分别用1、2、3表示。风险等级计算公式如式（1)所示：(1)在实际应用中，钢厂收集以下数据：事故A的发生概率为中等（P=2),后果严重性为高（S=3);事故B的发生概率为低（P=1),后果严重性为中等（S=2);事故C的发生概率为高（P=3）,后果严重性为低（S=1)。根据公式可以计算出各个事故的风险等级：事故A的风险等级R=23=6；事故B的风险等级R=12=2;事故c的风险等级R=31=3。通过风险等级对识别出的风险因素进行排序和优先级划分，从而为后续的安全阀安全完整性等级评估提供数据支持。2确定完整性等级在完成风险识别与评估后可以进一步确定安全阀的安全完整性等级6 。在确定安全完整性等级时，通常会使用风险减小因子(FRR)来量化安全阀对风险的降低作用。FrR是指原始风险值(R.)与剩余风险值(R)之比,具体计算公式如式(2)所示：（2）R式中：R.为在没有安全阀的情况下系统可能发生的风险值；R，为在加装安全阀后仍可能发生的风险值。为确定安全阀的安全完整性等级，要将计算出的FRR与预设的风险目标进行比较。在IEC61508和IEC61511标准中，不同的安全完整性等级（SIL)对应不同的风险减小能力。以此为依据,同时根据钢厂的实际风险水平选择合适的SIL等级。假设钢厂的原始风险值Ru为10 0 0，目标是将剩余风险值R.降低到10 0 以下。因此,就需要一个风险减小因子至少为10（10 0 0/10 0）的安全阀。参考IEC61508和IEC61511Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.023文章编号：16 7 2-1152(2 0 2 3)0 8-0 0 56-0 2FRR=R=PS.Ru2023年第8 期胡丽娟：安全阀安全完整性等级评估方法.57标准,不同 SIL等级的FRR范围为：1)SIL1:FRR=10100;2)SIL2:FrR=1001 000;3)SIL3:FrR=100010000;4)SIL4:FRR=10000100000。根据需求，SIL1的安全阀可以满足钢厂的风险减小目标，然而在实际操作中可能会选择SIL2或SIL3等级的安全阀，以提供更高的安全保障。3安全阀设计与实施在安全阀设计与实施阶段，要考虑安全阀的选型、安装、调试和验证等方面8 。根据本文上述内容确定的安全完整性等级，选择符合该等级要求的安全阀及相关部件，包括阀门本体、弹簧、执行器、压力传感器等。选型时，要参考设备供应商提供的资料，确保所选设备满足IEC61508和IEC61511等相关国际标准的要求。安装过程中需要严格遵循设备供应商的指导和操作规程，管道布局要确保安全阀与相关设备之间的连接符合设计要求，以便在需要时快速打开或关闭阀门，具体的连接形式如图1所示。图1安全阀连接设备安全阀的安装位置应便于操作和维护,同时要考虑环境温度、湿度等因素,以免影响阀门的性能。在安装过程中,要确保螺栓、螺母连接件的紧固,防止因紧固件松动导致的泄漏或故障。安全阀安装完成后，需要进行调试，以确保其性能符合设计要求，根据钢厂的生产工艺和安全要求调整安全阀的开启压力，设定开启压力为8 MPa,设定关闭压力为7.5MPa,以防止频繁开关造成设备磨损。在调试完成后，需要对安全阀进行验证,以确保其达到预期的性能。为确保安全阀在运行过程中保持良好的性能，钢厂需要制订相应的维护计划。对安全阀的操作状况进行定期检查，包括开启压力、关闭压力、泄漏情况；根据设备的使用寿命和实际运行情况，定期更换易损件，清洗和润滑关键部件，发现问题时，及时进行故障诊断和处理。4评估方法测试实验4.1实验准备为验证钢厂安全阀的安全完整性等级，确保其满足预定的风险减小目标，在钢厂的一个可控制压力和温度的实验室环境中进行评估方法测试实验。实验需要先选择一款符合SIL2等级要求的安全阀，准备实验设备包括压力测试设备、紫外线检测仪泄漏检测设备、数据采集设备等。压力测试设备型号为WIKACPG1500，厂商是WIKA（德国）；泄漏检测设备型号为SpectronicsOPX-450i,声学检测仪型号为UESystemsUltraprobe10000，数据采集设备型号为National Instruments NI cDAQ-9174，厂商是 NationalInstruments（美国）。设备选择好后，安装安全阀并进行初步调试。具体实验步骤如下：1)按照设计要求，调整安全阀的开启压力和关闭压力,开启压力为8 MPa,关闭压力为7.5MPa。2)逐步提高压力，观察安全阀在预定的开启压力下能否正常打开。3)降低压力，观察安全阀在预定的关闭压力下能否正常关闭。4)在安全阀关闭状态下，使用泄漏检测设备检查密封部分是否存在泄漏。4.2实验结果根据实验步骤进行测试实验，得到的具体测试结果如表1所示。表1评估方法测试结果测试项目设定参数开启压力8.0 MPa关闭压力7.5MPa泄漏检测无泄漏根据实验结果数据可知,安全阀在预定的开启压力和关闭压力下均能正常工作，且在关闭状态下无泄漏现象，安全阀在现场实际工况下的性能与设定参数相符,表明其安全完整性等级评估方法是有效的。此外，安全阀在实际运行中未出现泄漏现象，说明其密封性能良好，符合钢厂的安全要求。该安全阀满足SIL2等级的安全完整性要求,可有效降低钢厂的风险水平，通过此实验验证了安全阀安全完整性等级评估方法的准确性和可靠性。5结语本文介绍的安全阀安全完整性等级评估的方法基于风险评估和功能安全分析的原则,通过该方法可以有效地评估安全阀的安全完整性等级，分析安全阀使用寿命、环境因素和工作状态等因素来确定其完整性等级，之后对安全阀进行设计与应用，以确保安全阀在运行过程中的可靠性和安全性。虽然本文所提出的方法在安全阀的安全完整性等级评估方面具有显著的优点，但还需要进行更多的实验予以验证，以确保该方法的准确性和可靠性。希望在未来的研究中，进一步探讨其改进方法，并将该方法应用于更广泛的安全阀类型和应用场景中。(下转第6 0 页）实验结果实验结果与设定参数7.98MPa接近，符合要求实验结果与设定参数7.48 MPa接近，符合要求实验结果表明阀门密无泄漏封良好，无泄漏现象结果分析山西冶金60E-mail:第46 卷变形观测方案的优化，实现了对斜沟煤矿的地表沉降规律的研究,结果表明：1)地表移动变形观测站在布置时，需要综合考虑地表移动观测线布置方式、测点布置区域和测点布置密度等，提高监测的准确性。2)在机械能地表沉降观测时选择全站仪三角高程测量,具有最佳的测量效果。3)根据监测分析，区域的地表出现较为严重的非连续破坏,对地面的建（构)筑物和土地等的危害极大。而且地表裂缝纵横交错,对地表的地貌形态、耕地和地表水系均有不同程度的破坏,影响到地面的工农业生产,因此需要针对性的进行矿山开采方案调整和沉降治理。参考文献1杨达明，郭文兵，谭毅，等.高强度开采覆岩岩性及其裂隙特征Research on the Law of Surface Subsidence and Movement in Xiegou Coal Mine(Xingxian Xiegou Coal Mine,Shanxi Xishan Jinxing Energy Co.,Ltd.,Xingxian Shanxi 033602,China)Abstract:In order to address the current situation of severe surface subsidence in Xiegou Coal Mine,which has a serious impact oncomprehensive mining and restoration,the law of surface subsidence in Xiegou Coal Mine was studied.By analyzing the layout requirementsof deformation observation stations,deformation observation plans,and settlement curves,the surface settlement law of Xiegou Coal Mine hasbeen determined.This law provides a basis for optimizing the underground comprehensive mining operation plan and designing repair plans.Key words:Xiegou Coal Mine;surface subsidence;mine restoration;deformation observation(上接第 57 页）1杨志刚.超声导波和声发射技术在安全阀检测中的应用J.盐科学与化工,2 0 2 3,52(1)：11-14.2戴佳蕊，陆娇娜，顾海云，等.一种安全阀密封试验装置的设计J.石油和化工设备，2 0 2 3,2 6(1)：12 5-1