一、技術來源
本技術來源于管道局課題《管道輸油氣站場安全生命周期工作方法與技術研究》，由中國石油管道局工程有限公司設計分公司自主開發。
長輸管道行業屬于高危行業，可能引發一系列火災、爆炸等災難性事故，安全儀表系統(簡稱SIS)是大量應用在管道行業的重要安全系統，大大降低生產風險、提高安全水平的作用。如何判定SIS系統在事故發生之前是否瞬間響應并及時動作規避了風險，國內外尚鮮見有關文獻和報道，基本還是經驗型的預估方法。過程安全時間/工藝安全時間(簡稱PST)計算方法是一種先進的工藝安全時間模擬方法，比較PST和SIS響應時間的大小，直接判定SIS系統的有效性。
二、基本原理
利用ASPEN HYSYS軟件，建立模型模擬設施某一過程的PST，即從SIS系統的超限報警到PV變量超過工藝約束閾值的時間間隔。
三、工藝過程
1、明確仿真條件
(1)仿真范圍
根據研究對象可以選擇整個系統，單個設備或局部來進行仿真。
(2)定義模型的邊界條件
首先對系統做出基本假設：不考慮其他動態參數，如壓縮機和渦輪慣性、水擊保護等;系統的體積是一個連續的容積，因此計算不考慮諸如沿線壓降、環境熱損失、相變等問題;在燃料氣體系統中，沒有對外界產生熱損失;系統沒有與上游或下游的空腔氣體混合;采用“設計流體進口速度”，不考慮峰值負荷情況，如管道段塞流的產生和接頭元件的效率。
然后定義模型的邊界條件。新建系統物流，并定義系統進出口條件，包括壓力，溫度，流量等。
(3)確定各單元的操作變量
定義過程源變量和輸出變量(PV變量)，確定輸出目標對象(時間)。
2、建立模型
(1)系統任務及功能分析
任務是計算SIS系統的超限報警到PV變量超過工藝約束閾值的時間間隔。SIS系統的功能是故障發生時有效的阻止事故發生或蔓延。通過對任務進行分類，進而對SIS系統的所有任務進行區別對待，以保證基本功能的實現。具體來說，管道SIS系統的任務包括壓力、溫度、液位等。
(2)系統定義及設備組成
設備組成可能包括物流，控制閥門，管道，過濾器，壓縮機，加熱器、污油罐等。明確相關參數，包括進出口壓力、溫度、流量，物流組分，設備的機械參數，壓縮機機芯曲線等。
(3)明確故障判據
根據輸送目標，明確故障判據，故障判據如下：
*閥門關斷失效;
*出口溫度達到停機設定值;
*出口壓力達到停機設定值;
*壓縮機停機。
(4)建立模型
四、技術特點
1)通過PST計算，以PST為衡量指標，驗證了輸油氣管道工程安全儀表系統的有效性，并定量分析其有效性。
2)通過PST計算，解決了整體輸油氣管道工程安全儀表系統功能有效性指標空白的問題。
五、技術水平
首次將PST方法應用于輸油氣管道工程安全儀表系統，填補了國內行業技術空白，處于國內領先水平。
六、能源消耗
本技術能源消耗為人力和計算機。
七、節能減排狀況
無。
八、技術應用條件
本技術適用于輸油氣管道工程。
九、應用實例
泰國四號線壓氣站工程設計壓力10 MPa，干線管徑42inch，最大處理量1700MMscf/d，約合160 ×108 Nm3/a。該設計技術在泰國四號線壓氣站工程中得到了有效應用。通過應用該技術，保證了站場安全儀表系統的有效性，對提升管道輸送設計的本質安全，對油氣儲運行業的安全運行有深遠影響。
十、經濟效益
通過PST計算，以PST為衡量指標，進行安全儀表系統的設計、采購和施工，可以總體反應安全儀表系統的有效性。摒除安全儀表系統設備的響應時間長于PST的無效應用，對設備的選型和采購提供定量的參考依據，提升了管道輸送設計的本質安全，對油氣儲運行業的安全運行有深遠影響。泰國四號線壓氣站工程項目節省外委費用100萬人民幣以上。
(來源：中國石油和化工勘察設計協會) |
