天然氣流量計一旦發生泄漏爆炸的問題，就會造成不可挽回的損傷，所導致的人員和設備以及環境危害都是非常嚴重的。特別是發生“11 · 22 青島輸油管道爆炸”事故之后，我國對于天然氣流量計安全儀表系統的關注力度越來越高。現階段的天然氣流量計系統當中，安裝安全儀表系統，可以通過對天然氣流量計泄漏和火災以及超壓異常現象的檢測，自動地進行緊急關斷和放空對策，避免天然氣流量計發生事故，減小事故導致的不良影響。

 

1 現階段天然氣流量計的安全風險劃分以及優化措施

根據 IEC61511 當中給出的定義，天然氣流量計的安全儀表系統主要是由傳感器和邏輯處理器與執行器共同組成的，可以行使一項或者是多項安全儀表功能的一種儀表系統，作用是指如果傳感器中有受控設備發生了危險狀態，那么邏輯處理器就會自動地對危險情況進行判斷，此時，控制執行器會實施報警和停機控制，避免發生危險事件，并且降低危險事件所造成的影響。現階段，天然氣流量計安全儀表系統早已在石油天然氣的開采運輸和石油化工以及發電的環節中進行了應用。一是天然氣流量計安全儀表系統安全完整性的等級劃分。IEC61508 標準對 S 天然氣流量計安全儀表系統的完整性等級進行了劃分，即 SIL1~SIL4 四個等級，其中，SIL1 是較低的等級，SIL4 是較高的等級，主要用在天然氣流量計安全儀表系統執行的安全功能可靠性檢測上進行應用，也就是在規定的基礎上，和時間內，天然氣流量計安全儀表系統所要求的安全功能概率。二是天然氣流量計安全儀表系統的運行模式。天然氣流量計安全儀表系統運行的模式主要劃分成兩種，即故障與安全模式以及故障與運行模式。其中，前者主要指的是生產系統中發生的非正常的問題，系統就會突然停止運行，有關設備到了安全停車的狀態。后者則指的是系統發生故障非正常的問題時，系統就會繼續運行。

在天然氣流量計的系統當中，存在的典型安全風險就是天然氣的泄漏與火災問題。按照過程工業的保護層模型，天然氣流量計的系統一般是選擇各個層次和各個措施對天然氣的泄漏問題和火災風險進行降低。其中，天然氣流量計安全儀表系統分別在防護層與抑制災害的過程中進行運用，在管道出現天然氣泄漏或者是火災的問題時，選擇自動化的報警和緊急切斷等措施，避免事故出現或者減小事故所導致的危害性。

 

2 天然氣流量計安全儀表系統的功能分析

天然氣流量計安全儀表系統主要包括以下幾點 ：

（1）站場的緊急放空。如果站場有火災問題的出現，天然氣流量計安全儀表系統就會在第一時間進行報警，經過人工進行確認之后，在裝置邊界以及逃生通道中安裝的火災按鈕與控制火災的按鈕和調控中心的遠程啟動切斷以及放空命令，對這一命令進行啟動之后，系統會首先對進出口的閥門進行關閉，之后對放空的控制閥進行放空。

（2）緊急關閉站場。如果站內管線發生大規模的氣體泄漏問題，天然氣流量計安全儀表系統就會在第一時間進行報警，經過人工進行確認之后，可以通過裝置邊界與逃生通道中安裝 ESD 按鈕和控制室內按鈕的啟動進行緊急切斷，對該命令進行啟動之后系統就會對進出口的閥門進行關閉。

（3）超壓保護的系統。在出站閥之前有壓力變送器，選擇 3 選 2 表決機制，如果壓力超高的話就要切斷氣源，保證供氣安全性。

 

3 天然氣流量計安全儀表系統的功能示例

例如，從化分輸站，其所具備的天然氣流量計安全儀表系統功能主要包括以下幾點 ：

（1）如果現場或者是控制室的火災的連鎖按鈕總司被觸發的話，裝置區和發電機房現場的聲光報警器就會立即被啟動和報警，同時，操作臺全站連鎖并防控，指示燈亮起，調控中心就會收到報警的信號。鰲頭首站的來氣進站閥“1201”與去小坑的燃氣出站閥的“5101”會立即關閉，并對上下游的氣源進行關閉 ；時間過了15 s 之后，站內上游的放空閥“2402”與去小坑燃氣的放空閥“5206”就會被打開，緊急對站內進行放空 ；

（2）如果現場或者是控制室 ESD 的連鎖按鈕已經被觸發，那么鰲頭首站的來氣進站閥“1201”與去小坑的燃氣出站閥“5101”就會被緊急關閉，并對上下游的氣源進行切斷。與此同時，裝置區和發電機房現場的聲光報警器就會被立即啟動，并發出報警的喜好，操作臺全站連鎖同時防控的指示燈被亮起，此時，調控中心就會收到報警的信息。

（3）如果工藝區或者是室內安裝可燃氣體的探測儀能夠發現天然氣的泄漏或者是火焰探測器出現火災問題，此時，相應區域現場的聲光報警器就會立即報警，同時，站控室的操作臺中相應的指示燈就會被亮起，報警會傳到調控中心，經過相關人員確認之后，可以就近選擇 ESD 和火災按鈕防空和緊急切斷。

 

4 天然氣流量計安全儀的實際應用

天然氣流量計安全儀的基本組成。天然氣流量計安全儀主要集成在數據采集與監控系統的站控系統中，是由火災和氣體的報警系統與控制器以及緊急關斷的系統所構成的，是霍尼韋爾公司進行生產和研究的。

（1）控制器。天然氣流量計安全儀控制器主要用在當F&GS 有天然氣泄漏問題和火災問題時，分析生產過程中有沒有潛在危險問題存在，還要在下達規定安全儀表的功能指令中，避免危險事件的出現，主要涉及硬件與軟件。天然氣流量計安全儀控制器是由霍尼韋爾的安全管理系統企業所研究和生產的，選擇的是故障和安全運行的模式。一是，硬件方面的配置。在站場天然氣流量計安全儀控制器安全完整性的等級屬于 SIL 3 型，選擇四重化的冗余結構 SM 系統，主要在天然氣流量計安全儀控制中運用，機柜的設置是非常獨立的，與此同時，還對輔助操作盤進行了設置。天然氣流量計安全儀與 SCS 之間進行有效地通信，天然氣流量計安全儀的信息向 SCS 進行傳達，兩者共用一個操作員站，能夠實現站場聯鎖顯示以及 SIS 系統指示 ；二是，軟件的配置。天然氣流量計安全儀軟件是在 Microsoft 公司所生產的 Windows 2003服務器基礎上實施的。

（2）氣體的報警系統。在行業內，氣體的報警系統被稱為是 F&GS，主要在生產過程的監督中進行運用，判斷生產中有沒有發生潛的危險。主要有以下幾種。一是，站場工藝的裝置區域中和燃氣發電的機房與廚房等領域中對美國 Fire Sentry 公司研究和生產的探 測器以及霍尼韋爾公司所生產的一些火焰檢測器進行設置和安裝，對以上區域是否出現天然氣的泄漏事故或者是火災問題進行檢測，當檢測信號到了天然氣流量計安全儀中時，就會進行全面地和連續地指示以及報警 ；二是，站場控制室和機柜間與配電間等多種電氣室中對澳大利亞的 VESDA 空氣采樣式的早期煙霧的檢測系統進行設置，主要在這些區域中進行運用，用于監視火災和報警。當信號進入到天然氣流量計安全儀進行連續指示和報警與記錄 ；三是，站場會議室以及客房等一般的房間對 GE-EDWARDS 的煙感式火災的自動報警系統進行安裝和設置，煙感探測器的信號到了配套獨立火災報警盤，此時，火災的報警盤會對報警的接點信號進行輸出，發送到天然氣流量計安全儀中。

（3）緊急關斷的系統分析。在站場的進出站對截斷閥進行設置，主要在按照天然氣流量計安全儀控制器指令中運用，落實關斷和放空等多種操作，降低危險事件所帶來的影響，減小風險。這一過程中，一般劃分成兩種情況。一是口徑 DN 在 500 內的截斷閥執行機構選擇的是氣動型。這是故障安全型的執行機構，也就是選擇氣動單作用的彈簧復位型氣動執行的機構，其氣源屬于管道天然氣。想要保證電磁閥安全操作，其會根據余方案配置 ；二是口徑≥ 500 的聯鎖閥門，要選擇氣液聯動的執行機構進行落實。

 

5 結語

綜上所述，天然氣流量計安全儀表系統的安裝能夠在突發情況出現之前自動地對危險情況進行判斷，并進行報警和停機控制，避免危險事件的出現，降低危險事故造成的影響。對于相關人員來說，需要加強天然氣流量計安全儀表系統的而研究，歸納當中存在的問題，并制定針對性地優化措施，以便于自身更好地了解天然氣流量計的安全儀表系統，提高天然氣流量計到安全性和科學性。