石油化工安全仪表系统设计应用XXXX0130

石油化工安全仪表系统设计应用黄步余中国石化工程建设公司(SEI)201222012.2国内石化行业发展概况国内石化行发展概况石化行业处于景气时期原油价格波动„石化行业处于景气时期，原油价格波动。„石化产品需求增长，生产成本提高。„世界级规模石化项目建设并投产运行。石化产品产量和质量提高自给能力增强„石化产品产量和质量提高，自给能力增强。„石化企业面临机遇和挑战，强化现代化企业管理。„降低生命周期成本，节能，环保，获取大的利润。新建大型炼油项目新大炼油项目炼„8MTA海南炼油项目„8MTA福建炼化一体化项目„10MTA青岛炼油项目10MTA独山子炼化体化项目„10MTA独山子炼化一体化项目„10MTA天津炼化一体化项目„10MTA抚顺炼化一体化项目„10MTA钦州炼油项目„10MTA钦州炼油项目„12MTA惠州炼油项目新型大型乙烯项目新型大型烯项目„1,190KTA上海赛科乙烯项目„800KTA广东惠州乙烯项目„700KTA扬巴一体化乙烯项目„1,000KTA茂名石化乙烯项目（扩建）„800KTA福建炼化一体化项目„1000KTA天津炼化一体化项目„1,000KTA天津炼化一体化项目„1,000KTA独山子炼化一体化项目„800KTA抚顺炼化一体化项目„1,000KTA镇海乙烯项目„800KTA武汉乙烯项目控制及信息管理集成系统的总目标控制及信管集成系统的总目标„健康、安全及环境保护有可靠保证；„高质量的过程测量，调节控制，友好人机界面；制机界„仪表及控制系统故障引起非计划停车最少；„提供准确无缝的信息数据（实时及历史）；„提供准确、无缝的信息数据（实时及历史）；„提供维修计划，存量控制和采购计划；提供生产调度优化满足市场需求„提供生产调度优化，满足市场需求；„工厂、供应商和客户信息集成互联电子商务平台；„降低生命周期成本，获取大的利润。石油化工企业面临的安全挑战石油化面的安挑战„生产装置安全评估；„防止非计划停车„防止非计划停车；„人员伤害、经济损失、环境污染；„缩短恢复生产时间；„保障人身和设备安全。石油化工企业安全解决方案石油化安决方案„安全评估（安全生命周期，风险评估，功能安全管理）；„风险预防（对人身、设备及环境的损害，重复事件减到最少）；„安全仪表系统（减少不必要的停车，故障原因分析，损失减少）；„快速恢复生产（缩短恢复生产时间，避免相同故障重复发生）。„快速恢复生产（缩短恢复生产时间，避免相同故障重复发生）。石油化工企业安全生命周期石油化安命周期程概念设计„工程概念设计„过程危险分析与风险评估„给保护层分配安全功能„SIL等级评估及审查„SIS技术要求„SIS基础工程设计„SIS详细工程设计„SIS集成、调试与验收测试„SIS操作维护与变更„SIS周期性功能测试„SIS周期性功能测试„SIS停用2过程危险分析与风险评估1.工程概念设计2.过程危险分析与风险评估3.给保护层分配安全功能5.SIS技术要求工程设计4.SIL等级评估及审查其他降低风险方法设计6.SIS基础工程设计集成调试基础程设计7.SIS详细工程设计调试验收测试8.SIS集成、调试与验收测试9SIS操作维护与变更9.SIS操作维护与变更操作维护10SIS功能测试11.SIS停用10.SIS功能测试石油化工企业安全保护级别石油化工企业安全保护级别应急响应物理防护（抗爆墙围堰等）应急响应（紧急广播、人员疏散、火灾消防等）安全系（抗爆墙、围堰等）减压设施（安全阀、爆破膜等）报警及操作员干预安全仪表系统（SIS）基本过程控制系统（BPCS）工艺过程石油化工工厂及装置典型多保护层结构图SIS系统对风险的控制SIS系统对风险的控制机械安全保护层安全仪表系统安全仪表系统（SIS）报警系统/操作SIL报警系统/操作工艺控制系统工艺设备HAZOP危险与可操作性审查(HAZddObilittdHAZOP)(HAZardandOperabilitystudy-HAZOP)„对生产装置的安全性和操作性进行设计审查;„对生产装置的安全性和操作性进行设计审查;„根据标准、工艺参数等按工艺流程（PID）进行系统分析，正常/非正常工况可能出现的问题产生的原因可能导致的后果及应采取的措常工况可能出现的问题、产生的原因、可能导致的后果及应采取的措施；„有生产经验、工艺、安全、设备、电气、仪表、环保、经济等专家共„有生产经验、工艺、安全、设备、电气、仪表、环保、经济等专家共同研究；„HAZOP作业流程:选择研究节点→选择工艺参数→选择引导词→发现有O作业流程:选择研究节点选择工艺参数选择引导词发现有价值的偏差→分析产生偏差的原因、后果及现有措施→评估风险→提出控制风险建议。风险合理化控制(ALARP)(ALARblPti)(AsLowAsReasonablePractice)„根据风险矩阵识别高风险关键设施和操作研究；降低险设施投资的合性的究„降低风险设施投资的合理性的研究；„方案投资费用与风险的比选优化。给保护层分配安全功能给护层分安功能„集中研究后果严重和高频发事件；„考虑识别的引发事件和原因；„确认对各引发事件有效的保护层；„有效分配降低风险的资源；„确定安全仪表系统（SIL）等级„确定安全仪表系统（SIL）等级。安全完整性等级评估及审查安完等级评估及审安全完整性等级评估主要包括„安全完整性等级评估主要包括：a）确定每个安全仪表功能的安全完整性等级；b）为达到安全完整性等级，对诊断、维护和测试要求等。„根据工艺过程复杂程度、国家或行业标准、风险特性和降低风险的方法、人员经验等确定安全完整性等级评估方法。主要有：保护层分析法、风险矩阵法、校正的风险图法、经验法及其它方法。„安全完整性等级评估宜采用审查会方式。审查的主要文件包括：工艺管道与仪表流程图、工艺说明书、装置及设备布置图、危险区域划分图、安全联锁因果表及其它有关文件。参加评估的主要人员包括工艺、过程控制（仪表）、安全、设备、生产操作及管理等。安全完整性等级危险等级说明安全完整性等级危险等级说明因果关系（C）CA轻微伤害CB严重伤害，会导致1人或多人死亡BCC造成多人死亡CD造成很多人死亡危险出现的频率FA长期出现FB经常出现避免危险事件发生P在定条件下可能出现避免危险事件发生PA在一定条件下可能出现的可能性PB有可能出现意外事故发生的可能性W1几乎不可能意外事故发生的可能性W1几乎不可能W2有可能W3很可能3安全完整性等级安全完整性等级XX1CAa------W3W2W1X3X2PBPAFBFACBP评价降低危险的起始点12aa1---X5X4PBFBFABCCCPAPBPA1223a1X6X5PAPBFBFACD总的分布图PBb23344---=无安全要求a=无特别安全要求b=单E/E/PES不满足C=危险参数--因果关系F=危险参数--出现的时间和频率P=危险参数--避免危险的可能性W=意外事件出现的可能性1,2,3,4=安全完整性等级W=意外事件出现的可能性安全完整性等级(安全完整性等级(SafetyIntegrityLevel-SIL）IEC61508DINV19250说明SIL11,2装置可能很少发生事故，如发生事故，对装置和产品有轻微的影响，不会立即造成环境污染和人员伤亡，经济损失不大。SIL23,4装置可能偶尔发生事故，如发生事故，对装置和产品有较大的影响，并有可能造成环境污染和人员伤亡，经济损失较大。SIL35,6装置可能经常发生事故，如发生事故，对装置和产品将造成严重的影响，并造成严重的环境污染和人员伤亡，经济损失严重。环境污染和人员伤亡济损失严重SIL47灾难性伤害或后果。安全完整性等级(安全完整性等级(SafetyIntegrityLevel-SIL）在低要求操作模式时，安全仪表功能的安全完整性等级用平均失效概率衡量。安全仪表系统的低要求操作模式安全完整性等级（SIL）平均失效概率4≥10-5~10-4安全仪表系统的低要求操作模式是指安全仪表功能被执行次数不大于每年一次。通常石油化工工厂和装置的安全仪表系统工作于3≥10-4~10-32≥10-3~10-2低要求操作模式。1≥10-2~10-1安全完整性等级（SIL）每小时危险失效概率在高要求操作模式时安全仪表功安全完整性等级（SIL）每小时危险失效概率4≥10-9~10-83≥10-810-7在高要求操作模式时，安全仪表功能的安全完整性等级用每小时危险失效概率衡量。安全仪表系统的高要求操作模式是3≥108~1072≥10-7~10-61≥106105安全仪表系统的高要求操作模式是指在要求模式下安全仪表系统的动作频率大于每年一次。对于带有连续操作，或动作频繁的安全仪表功能属于高要求操作模式1≥10-6~10-5能，属于高要求操作模式。安全仪表系统(SIS)安全仪表系统(SftIttdStSIS)安全仪表系统(SIS)安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem-SIS)〔仪表保护系统(InstrumentProtectionSystem-IPS)〕〔安全联锁系统(SafetyInterlockingSystem-SIS)〕〔紧急停车系统(EmergencyShut-DownSystem-ESD)〕仪表系统用于实现1个或多个安全仪表功能，安全仪表系统包括传感器（Sensor）、逻辑运算器（Logicsolver)和最终执行元件(Finalelement)。目前SIS采用标准规范„GB/T20438.1-2006/IEC61508-1电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全目前SIS采用标准规范//电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第1部分：一般要求„GB/T20438.2-2006/IEC61508-2电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第2部分：电气/电子/可编程电子安全相关系统的要求„GB/T20438.3-2006/IEC61508-3电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第3部分：软件要求„GB/T20438.4-2006/IEC61508-4电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第4部分定义和缩略语第4部分：定义和缩略语„GB/T20438.5-2006/IEC61508-5电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第5部分：确定安全完整性等级的方法示例„GB/T20438.6-2006/IEC61508-6电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全//电气/电子/可编程电子安相关系统的功能安第6部分：GB/T20438.2和GB/T20438.3的应用指南„GB/T20438.7-2006/IEC61508-7电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第7部分：技术和措施概述„GB/T21109.1-2007/IEC61511-1过程工业领域安全仪表系统的功能安全第1部分：框架，定义，系统，硬件和软件要求„GB/T21109.2-2007/IEC61511-2过程工业领域安全仪表系统的功能安全第2部分GB/T211091的应用指南第2部分：GB/T21109.1的应用指南„GB/T21109.3-2007/IEC61511-3过程工业领域安全仪表系统的功能安全第3部分：确定要求的安全完整性等级的指南目前SIS采用标准规范„ANSI/ISA-8401ApplicationofSafetyInstrumented目前SIS采用标准规范„ANSI/ISA84.01ApplicationofSafetyInstrumentedSystemsfortheProcessIndustries„DINV19250ProgrammableSafetySystem„SH/T3018石油化工安全仪表系统设计规范（中华人民共和国石油化工行业标准）Designcodeforsafetinstrumented„GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范Designcodeforsafetinstrumentedsysteminpetrochemicalindustry„GB3