安全仪表系统：确保流量测量的安全性

       安全仪表系统(SIS)中的现实共因问题必须由用户在每个应用中进行量化。由于此类问题是影响多个设备的"共同原因"，因此无法通过应用冗余来解决。本文将详细介绍在实际生产实践中，与压力、温度、流量和液位测量相关的最常见的共因问题案例，并提供有助于将对安全的影响降至最低的推荐设计实践。设计师需要考虑，如何通过多样性，使用不同的方法或技术来避免。

　　流量测量的共因问题

　　很多问题都会导致流量计故障或读数不正确。在安全应用中，最重要的问题如下所列：

　　● 故障是否会导致仪表读取错误流量，而不会对用户发出任何警告？这被定义为隐蔽故障（有时也称为未检测故障）。如果测量错误会影响安全，例如，冷却回路中的流量读数错误，则这是"危险"故障，因为它可能导致过程过热。请注意，如果冷却回路中的流量错误导致读数太低，这将是"安全"故障，因为它不会造成危险工况，当然它可能会导致不必要的停机。危险的、隐蔽的故障影响安全；"安全"和显式的故障则会影响可用性。

　　● 故障是否会以同样的方式影响第二个（甚至更多）仪表？在这种情况下，冗余也于事无补；这就是共因问题。

　　测量流量的常用方法是通过差压(dP)来测量。在管线中使用限制元件（孔板和平均皮托管等）来产生压降，并由dP变送器测量压降。使用伯努利原理，通过dP来计算流量。dP流量计因其通用性和熟悉性而经常被使用。如果选择、安装和维护正确，这种方法具有较高的重复性和合理的永久压力损失。不幸的是，在某些应用中，它可能会带来严重的安全问题：

　　● 流体特性（如成分或密度）的变化，会影响可重复性（尽管用户可以尝试进行补偿）。

　　● 流体不干净或环境温度较低，可能会减慢或堵塞传感管线。

　　● 夹带的气体或液体（取决于测量对象是液相还是气相）会使测量产生偏差或聚集在传感线中并减慢响应时间。

　　● 脏流体会阻塞、沉积或侵蚀主要元件（孔板或其它），从而导致偏差。

　　● 多螺纹连接增加了意外排放和泄漏的可能性，在寒冷环境中，如果用户选择了ANSI而不是ISO歧管，更是如此。

　　● 如果指定多个部件然后在现场组装，则存在出现错误的风险（除非用户指定集成仪表，并由供应商进行预组装和压力测试），从而导致测量错误或潜在泄漏。

　　● 验证测试：大多数用户只检查dP变送器是否漂移，传感线有没有堵塞。很少检查主要元件本身，不是因为它不会出现故障，而是因为它通常无法访问以进行检查。

　　其它一些技术使用频率较低，但在安全应用中也存在相应问题，例如：

　　● 在涡轮流量计内部，任何部件的碎片、堆积、粘合、磨损或损坏，都可能导致读数偏高或偏低。在使用外部校验仪对仪表进行验证测试之前，可能没有任何迹象向用户表明这种情况正在发生。

　　● 如果电磁流量计用于冷却应用，用户需要验证是否有非导电液体（如去离子水）进入系统的风险。如果有的话，流量计的读数可能会很低或有噪音。

　　● 电磁流量计可能会遇到接地、衬里和电极的问题，尽管现代设备可以使用诊断和验证来检测其中的一些问题。

　　● 大多数流量计都要求两侧有直管，以确保流量在管道中均匀分布。不幸的是，很多仪表都使用简单的、旧的准则来安装。现代标准（如ISO-5167）可能需要50或更多倍直径的直管以确保精度，具体取决于上游的干扰情况。

　　如果存在发生上述任何问题的风险，用户必须量化该风险以进行安全分析。然后，他必须执行定期验证测试以检测问题。所需的验证测试频率，取决于用户对特定应用中出现问题频率的估计。

　　在项目的设计阶段，量化问题发生的可能性及其频率是一项挑战。用户需要依靠经验（例如，以另一家工厂类似工艺运营期间获得的故障记录作为参考）来回答以下问题：

　　● 在类似应用中所安装的100条引压管中，在任何给定时间内，有多少条可能会在工厂运行期间被堵塞？

　　● 如果今天维护人员确认管线没有阻塞，那么在未来多久该管线会阻塞？

　　建议用户不要花费大量时间，来试图量化每个应用共因的可能性和频率，而是建议用户改进设计以消除原因。如果无法用更好的设计来消除，可能导致多个仪表读取错误流量的问题，则用户应考虑采用多样性技术。（作者：MarkMenezes）