亚博竞彩群什么是高完整性压力保护系统(HIPPS)?(PDF)

术语HIPS代表“高完整性保护系统”。在油气上游项目中，HIPS通常用于保护生产管汇下游的管道和相关设备，防止出现超压情况，例如，由于出口堵塞。因此，HIPS有时被称为HIPPS -“高完整性压力保护系统”。

简单地说，HIPPS或高完整性压力保护系统是一种高可靠性的系统安全仪表系统(SIS)一旦检测到高压，就会切断压力源，避免损坏下游管道。在本文中，我们将在上述指定的上下文中使用术语HIPPS，尽管HIPPS也可以用于其他应用程序。

由于HIPPS实际上取代了传统的减压系统，这是最后的安全屏障，它应该是非常可靠的，这意味着HIPPS的设计应该达到高安全完整性水平(SIL)。实施HIPPS要求严格的文件、测试和检查计划。

HIPPS通常包括以下内容:

1. 传感器-三个压力变送器，配置在“三分之二(2oo3)投票逻辑
2. 逻辑解算器
3. 最终元件-两个高完整性快速作用隔离阀

高完整性压力保护系统的典型结构

HIPPS传感器/启动器-三个压力变送器PT1, PT2和PT3，测量HIPPS下游的压力。

在检测到高压时(三个变送器中至少有两个测量到高压)，逻辑求解器将启动隔离阀XV1和XV2(最终元件)的关闭命令。这一动作将切断压力源，保护为低压设计的下游管道和设备。由于管径大，管道长度长，这种低压系统设计可以大大节省项目成本。上述安全回路可称为安全检测函数(SIF)。

传感器-压力变送器

变送器应该在管道上配置独立的工艺龙头/根隔离阀;不允许使用共用隔离阀。变送器应被认证用于SIL 3应用。

项目规格可能需要特殊的变送器歧管。这种歧管配置机械阀联锁，以确保不超过一个变送器可以出于测试或维护的目的而拆除。

同样，可能要求提供不同品牌或型号的变送器，以减少共模/原因故障的可能性。

当压力变送器脉冲管和管汇需要伴热时，应配备可靠的部件、适当的报警和诊断功能。

逻辑解算器

HIPPS逻辑求解器通常是一个独立的SIL 3认证可编程逻辑控制器(PLC)，其中执行2oo3高压投票和隔离阀跳闸逻辑。然而，有时这种逻辑也可以在工厂的紧急停机系统(ESD)中执行，前提是满足所需SIL的要求。

HIPPS PLC应按照项目规范提供完整的冗余处理器、IO模块、电源、通信模块、操作员界面、本地打印机、系统和应用软件、机柜、配线以及与工厂控制系统的接口。

HIPPS阀门

HIPPS阀门应该是高性能、快速关闭、紧密关闭、故障关闭的隔离阀。阀门的SIL证书/可靠性数据应由阀门供应商提供。

两个HIPPS阀门应该串联安装。可能需要不同类型的阀门，以避免常见的故障模式，如阀门卡在其开启位置。

HIPPS阀门应利用仪表空气作为驱动介质。通常提供带备用仪表空气的体积瓶，以确保高可用性。在仪表空气不可用的地方，如远程井垫，可以使用液压油。冗余液压油泵和油头应使用，避免液压系统共模故障。

如果阀门位于火灾区域内，应考虑对阀门执行机构、仪表风量瓶或液压动力单元(HPU)进行必要的防火。

阀门泄漏，结构材料，和其他特征应根据阀门数据表。所需的阀门关闭时间应根据模拟研究确定，并应记录在数据表中。

HIPPS阀门应该配备“智能”定位器，以方便定期和远程的部分和全冲程测试。

HIPPS接口

HIPPS应配备冗余串行通信链路与分布式控制系统(DCS)以及与ESD系统的硬连线，用于信息交换。

以下是DCS / ESD的典型接口:

1. 与HIPPS驱动装置联锁
2. 一旦起下钻启动器正常，“复位”/打开HIPPS阀门
3. 工厂操作员的图形界面，显示HIPPS的状态
4. 事件(SOE)、警报和HIPPS诊断的顺序，
5. 时间同步
6. 报告和打印

HIPPS可以由单个供应商/集成商提供完整的包，包括上述所有组件。或者，EPC承包商可以从不同的供应商采购各种组件。在这两种情况下，整个系统都应获得所需SIL的认证。

安全完整性等级(SIL)

安全仪表功能(SIF)的临界性按照IEC 61508的SIL等级1至4来表示。SIL定义了目标的按需失效概率(PFD)或风险降低的目标水平．的降低风险因子(RRF)定义如下:

RRF = 1 / PFD

SIL 1安全功能提供最小的风险降低(RRF 10 - 100倍)，具有最高的按需故障概率(PFD)，并且被认为是最不可靠的。

SIL 4安全功能提供最大的风险降低(RRF 1万至10万倍)，具有最低的按需故障概率(PFD)，并且被认为是最可靠的。

HIPPS的目标SIL是由SIL评估小组在SIL评估研讨会上确定的。HIPPS的设计应达到或超过SIL目标，通常是SIL 3。这是通过使用冗余设计实现的，没有共模故障，具有良好的诊断能力，并对所有元素进行定期测试。

例如，为了满足SIL 3要求，HIPPS的PFD值应在10之间³和10⁴这可以通过使用以下配置来实现:

• 启动器-三个压力变送器在一个2oo3投票配置
• 逻辑求解器-一个独立的PLC
• 最后一个元件-两个隔离阀串联安装

所有上述组件都应经过SIL 3安全回路使用认证。

一旦HIPPS变送器、plc和阀门完成订购，应从各自的供应商处获得这些元件的可靠性数据，以执行PFD计算，并验证HIPPS是否满足目标SIL。

的安全要求规范(SRS)编译与HIPPS相关的所有数据，如超压场景细节、缓解方法、功能逻辑叙述、动态模拟建议、目标SIL、过程安全时间、证明测试间隔、HIPPS配置和达到目标SIL的响应时间等。

HIPPS响应时间应足以防止超压情况。

HIPPS响应时间=启动器响应时间+逻辑求解器(IO数据处理时间+扫描时间)+阀门开启时间

HIPPS元件的测试

HIPPS的所有元素都应在SRS中定义的内部进行验证测试，或在计算PFD时考虑，以确保保持环路SIL认证的有效性。

典型的测试间隔如下:

• Logic Solver - 36个月
• HIPPS阀门。全行程试验。24个月，部分行程试验。3个月
• 压力变送器- 24个月