一、技术来源
本技术来源于管道局课题《管道输油气站场安全生命周期工作方法与技术研究》，由中国石油管道局工程有限公司设计分公司自主开发。
长输管道行业属于高危行业，可能引发一系列火灾、爆炸等灾难性事故，安全仪表系统(简称SIS)是大量应用在管道行业的重要安全系统，大大降低生产风险、提高安全水平的作用。如何判定SIS系统在事故发生之前是否瞬间响应并及时动作规避了风险，国内外尚鲜见有关文献和报道，基本还是经验型的预估方法。过程安全时间/工艺安全时间(简称PST)计算方法是一种先进的工艺安全时间模拟方法，比较PST和SIS响应时间的大小，直接判定SIS系统的有效性。
二、基本原理
利用ASPEN HYSYS软件，建立模型模拟设施某一过程的PST，即从SIS系统的超限报警到PV变量超过工艺约束阈值的时间间隔。
三、工艺过程
1、明确仿真条件
(1)仿真范围
根据研究对象可以选择整个系统，单个设备或局部来进行仿真。
(2)定义模型的边界条件
首先对系统做出基本假设：不考虑其他动态参数，如压缩机和涡轮惯性、水击保护等;系统的体积是一个连续的容积，因此计算不考虑诸如沿线压降、环境热损失、相变等问题;在燃料气体系统中，没有对外界产生热损失;系统没有与上游或下游的空腔气体混合;采用“设计流体进口速度”，不考虑峰值负荷情况，如管道段塞流的产生和接头元件的效率。
然后定义模型的边界条件。新建系统物流，并定义系统进出口条件，包括压力，温度，流量等。
(3)确定各单元的操作变量
定义过程源变量和输出变量(PV变量)，确定输出目标对象(时间)。
2、建立模型
(1)系统任务及功能分析
任务是计算SIS系统的超限报警到PV变量超过工艺约束阈值的时间间隔。SIS系统的功能是故障发生时有效的阻止事故发生或蔓延。通过对任务进行分类，进而对SIS系统的所有任务进行区别对待，以保证基本功能的实现。具体来说，管道SIS系统的任务包括压力、温度、液位等。
(2)系统定义及设备组成
设备组成可能包括物流，控制阀门，管道，过滤器，压缩机，加热器、污油罐等。明确相关参数，包括进出口压力、温度、流量，物流组分，设备的机械参数，压缩机机芯曲线等。
(3)明确故障判据
根据输送目标，明确故障判据，故障判据如下：
*阀门关断失效;
*出口温度达到停机设定值;
*出口压力达到停机设定值;
*压缩机停机。
(4)建立模型
四、技术特点
1)通过PST计算，以PST为衡量指标，验证了输油气管道工程安全仪表系统的有效性，并定量分析其有效性。
2)通过PST计算，解决了整体输油气管道工程安全仪表系统功能有效性指标空白的问题。
五、技术水平
首次将PST方法应用于输油气管道工程安全仪表系统，填补了国内行业技术空白，处于国内领先水平。
六、能源消耗
本技术能源消耗为人力和计算机。
七、节能减排状况
无。
八、技术应用条件
本技术适用于输油气管道工程。
九、应用实例
泰国四号线压气站工程设计压力10 MPa，干线管径42inch，最大处理量1700MMscf/d，约合160 ×108 Nm3/a。该设计技术在泰国四号线压气站工程中得到了有效应用。通过应用该技术，保证了站场安全仪表系统的有效性，对提升管道输送设计的本质安全，对油气储运行业的安全运行有深远影响。
十、经济效益
通过PST计算，以PST为衡量指标，进行安全仪表系统的设计、采购和施工，可以总体反应安全仪表系统的有效性。摒除安全仪表系统设备的响应时间长于PST的无效应用，对设备的选型和采购提供定量的参考依据，提升了管道输送设计的本质安全，对油气储运行业的安全运行有深远影响。泰国四号线压气站工程项目节省外委费用100万人民币以上。
(来源：中国石油和化工勘察设计协会) |
