孟芳園

（天津渤化工程有限公司，天津 300193）

隨著大型化工工業(yè)的發(fā)展，安全問題受到越來越多的關(guān)注。安全儀表系統(tǒng)（SIS,Safety Instrumented System）作為工業(yè)生產(chǎn)的重要保障，在國內(nèi)外危險(xiǎn)化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，特別是近年來國家對(duì)安全生產(chǎn)的重視，化工生產(chǎn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初就開始進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)估，因此新建化工廠大部分裝配有安全儀表系統(tǒng)。氣動(dòng)切斷閥作為化工生產(chǎn)的重要儀表，在保證安全生產(chǎn)方面起到十分關(guān)鍵的作用。

1 氣動(dòng)切斷閥的結(jié)構(gòu)

氣動(dòng)切斷閥有執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體等部分組成。氣源是閥門動(dòng)作的動(dòng)力，氣源通過空氣過濾減壓閥對(duì)氣體進(jìn)行清潔過濾和減壓，得到符合閥門要求的氣體。氣動(dòng)切斷閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多選用氣缸式，分為單作用和雙作用兩種形式，雙作用氣缸沒有彈簧，閥開關(guān)都靠氣源推動(dòng)活塞來實(shí)現(xiàn)，單作用氣缸有彈簧，閥門靠彈簧來實(shí)現(xiàn)復(fù)位。電磁閥是氣動(dòng)切斷閥的重要組成部分，常用的有兩位三通和兩位五通兩種類型，一般采用24V DC 供電。反饋系統(tǒng)是把切斷閥的開關(guān)狀態(tài)反饋到操作系統(tǒng)中，一般有開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)兩種DI 信號(hào)。

2 氣動(dòng)切斷閥的工作原理

根據(jù)SIS 中得到的聯(lián)鎖或者緊急切斷信號(hào)，電磁閥的線圈收到電信號(hào)產(chǎn)生電磁力，控制電磁閥閥芯動(dòng)作，使電磁閥相應(yīng)氣路打開，儀表空氣通過打開的氣路進(jìn)入相應(yīng)氣缸的氣室，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)，同時(shí)推動(dòng)行程開關(guān)發(fā)出反饋信號(hào)將閥門的開關(guān)狀態(tài)返回到操作系統(tǒng)中[1]。

切斷閥參與裝置聯(lián)鎖時(shí)，閥門的故障位置有以下幾種情況：FC—故障關(guān)，氣源丟失或電磁閥失電，閥門處于關(guān)閉位置；FO—故障開，氣源丟失或電磁閥失電，閥門處于打開位置；AFL：氣源丟失電磁閥未失電，閥門保位。

3 SIS 中的氣動(dòng)切斷閥

若氣動(dòng)切斷閥只通過SIS 進(jìn)行聯(lián)鎖切斷，電磁閥接收來自SIS 的DO 信號(hào)，儀表氣源通過空氣過濾減壓閥，再經(jīng)過電磁閥進(jìn)入氣缸中，其安裝方式如圖1 所示。

圖1 只進(jìn)SIS 氣動(dòng)切斷閥安裝圖

若SIS 和氣動(dòng)切斷閥的SIL 等級(jí)不高，允許在SIS 和DCS 中同時(shí)操作一個(gè)切斷閥，但SIS 的操作級(jí)別應(yīng)優(yōu)先于DCS，這時(shí)可采用在氣源管上安裝雙電磁閥的結(jié)構(gòu)形式如圖2 所示。

圖2 SIS 和DCS 操作切斷閥安裝圖

在一些工藝過程中，會(huì)出現(xiàn)切斷閥的聯(lián)鎖位置與故障位置不一致的情況，這個(gè)時(shí)候需要設(shè)置儲(chǔ)氣罐如圖3 所示。

圖3 聯(lián)鎖位置與故障位置不一致的切斷閥安裝圖

如圖3 所示：正常情況下，SIS 控制的兩位三通電磁閥得電，1、2 開，這個(gè)時(shí)候閥門的開啟均由DCS 進(jìn)行控制，DCS 失電的時(shí)候閥門FC；在聯(lián)鎖切斷的時(shí)候，SIS 控制的電磁閥失電，2、3 開，由儲(chǔ)氣罐進(jìn)行供氣打開閥門。 儲(chǔ)氣罐的作用是在主氣源斷氣的情況下，依然保證氣動(dòng)切斷閥執(zhí)行聯(lián)鎖動(dòng)作。

4 結(jié)論

安全儀表系統(tǒng)能提高化工裝置的安全性和穩(wěn)定性，氣動(dòng)切斷閥作為SIS 的執(zhí)行終端，可采用不同的供氣方式來滿足不同的聯(lián)鎖位置要求，保證了SIS 的實(shí)用性。