安全仪表系统

SISSIS基础基础茂石化炼油分部仪表车间茂石化炼油分部仪表车间吴中五吴中五20102010年年33月月2525生产装置安全层次生产装置安全层次¾¾生产过程层生产过程层::生产装置最初的工程设计、设生产装置最初的工程设计、设备选型及安装阶段备选型及安装阶段,,都对过程和设备安全性都对过程和设备安全性进行考虑。进行考虑。¾¾过程控制层过程控制层::过程控制系统保证过程控制系统保证,DCS,DCS对过程对过程进行动态控制进行动态控制,,使装置可稳定运行使装置可稳定运行,,使装置风使装置风险又降低了一个等级。险又降低了一个等级。¾¾安全仪表停车保护层：最大限度降低风险安全仪表停车保护层：最大限度降低风险,,保护人、设备、环境的安全。保护人、设备、环境的安全。石油化工企业安全保护级别石油化工企业安全保护级别¾¾IndependentIndependent¾¾ProtectionLayersProtectionLayers1.Process2.DCS-集散控制系统3.AlarmOperators-操作员报警4.SIS安全仪表系统5.ReliefDevices释放设备6.Physicalprotection(F&G）物理保护7.EmergencyResponse紧急响应工艺过程保护层保护层¾¾事件阻止层事件阻止层¾¾后果减弱层后果减弱层¾¾特定性特定性¾¾独立性独立性¾¾可靠性可靠性¾¾可审查性可审查性安全仪表系统(SIS)的定义¾¾安全仪表系统安全仪表系统SIS:SafetySIS:SafetyInstrumentedInstrumentedSystemSystem¾¾用于监视生产装置独立单元的操作用于监视生产装置独立单元的操作,,当发现当发现生产过程出现异常生产过程出现异常,,超出安全操作范围超出安全操作范围,,可以可以使其进入安全状态使其进入安全状态,,从而使危险降低到可以从而使危险降低到可以接受的最低程度接受的最低程度,,以保证人员、设备、生产以保证人员、设备、生产和环境的安全。和环境的安全。安全仪表系统的作用安全仪表系统的作用安全仪表系统功能安全仪表系统功能¾¾监视生产过程的状态，判断生产过程是否出现发监视生产过程的状态，判断生产过程是否出现发生某种潜在危险的条件。生某种潜在危险的条件。¾¾当出现危险的条件时，当出现危险的条件时，无论是生产装置本身出现无论是生产装置本身出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的危险，不可抗拒因素引发的危险，SISSIS系统都应立即作出系统都应立即作出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装置安全联锁或停车，阻止危险的发生和事故的扩散，全联锁或停车，阻止危险的发生和事故的扩散，使危害减少到最小。使危害减少到最小。¾¾减轻危险事件造成的影响，即通过减少损失或减减轻危险事件造成的影响，即通过减少损失或减轻影响后果的办法来降低风险。轻影响后果的办法来降低风险。对对SISSIS仪表安全系统的要求仪表安全系统的要求1.1.系统必须比继电器控制或固体逻辑控制更安全可系统必须比继电器控制或固体逻辑控制更安全可靠。靠。2.2.必须减少系统误动作或误停车的次数和频率必须减少系统误动作或误停车的次数和频率;;3.3.系统必须易于维护和查找故障并具有自诊断功能系统必须易于维护和查找故障并具有自诊断功能;;4.4.系统必须易于组成并具有在线修改组成的功能系统必须易于组成并具有在线修改组成的功能;;5.5.系统必须可与系统必须可与DCSDCS及其他计算机系统通信及其他计算机系统通信;;6.6.系统必须有硬件和软件的权限人保护系统必须有硬件和软件的权限人保护;;7.7.必须有提供第一次事故记录必须有提供第一次事故记录(SOE)(SOE)的功能的功能;;8.8.系统必须独立于其他控制系统。系统必须独立于其他控制系统。9.9.SISSIS系统应具备高的可靠性（系统应具备高的可靠性（Reliability)Reliability)、可用性、可用性（（AvailabilityAvailability））和可维护性（和可维护性（MaintainabilityMaintainability）。当）。当SISSIS系统本身系统本身出现故障时出现故障时仍仍能提供安全保护功能。能提供安全保护功能。SISSIS系统设计选用原则系统设计选用原则¾¾SISSIS独立于过程控制系统独立于过程控制系统((PPCSCS），独立完成安全保护功能。当过程达到预定条），独立完成安全保护功能。当过程达到预定条件时，件时，SISSIS系统动作使过程转入安全状态；系统动作使过程转入安全状态；¾¾根据对过程危险性及可操作性分析，人员、过程、设备及环保要求，确定根据对过程危险性及可操作性分析，人员、过程、设备及环保要求，确定SISSIS的功能等级；的功能等级；¾¾设计成故障安全型；设计成故障安全型；¾¾采用经采用经TUVTUV安全认证的安全认证的PLCPLC系统；系统；¾¾具有硬件、软件诊断和测试功能；具有硬件、软件诊断和测试功能；¾¾构成中间环节最少；构成中间环节最少；¾¾传感器、最终执行元件宜单独设置；传感器、最终执行元件宜单独设置；¾¾能和能和DCSDCS、、MESMES等进行通信；等进行通信；¾¾SISSIS实现多个单元保护功能时，其公用部分应符合最高安全等级要求；实现多个单元保护功能时，其公用部分应符合最高安全等级要求；SISSIS工程设计中注意的问题工程设计中注意的问题¾¾负荷不应超过负荷不应超过50%50%；；¾¾电源应冗余配置；电源应冗余配置；¾¾采用等电位接地。采用等电位接地。¾¾传感器及执行元件，正常工况应是带电（励磁）；非正常工况应是失电（非传感器及执行元件，正常工况应是带电（励磁）；非正常工况应是失电（非励磁）；励磁）；¾¾电磁阀冗余配置时，有两种连接方式：电磁阀冗余配置时，有两种连接方式：并联连接并联连接----可用性好；可用性好；串联连接串联连接----安全性好。安全性好。SISSIS工程设计中注意的问题工程设计中注意的问题¾¾I/OI/O模件应带光模件应带光//电或电磁隔离，带诊断，带电插拔；电或电磁隔离，带诊断，带电插拔；¾¾来自现场的三取二信号应分别接到三个不同的输入卡；来自现场的三取二信号应分别接到三个不同的输入卡；¾¾现场变送器或执行元件应由现场变送器或执行元件应由SISSIS系统供电；系统供电；¾¾当现场变送器信号同时用于当现场变送器信号同时用于SISSIS、、DCSDCS时，应先接到时，应先接到SISSIS系统后接到系统后接到DCSDCS系统；系统；¾¾SISSIS不宜采用现场总线通信方式；不宜采用现场总线通信方式；安全仪表系统安全仪表系统(SIS)(SIS)的分类的分类::¾¾继电器系统继电器系统¾¾固态电路系统固态电路系统¾¾可编程电子系统可编程电子系统安全仪表系统安全仪表系统(SIS)(SIS)的特点的特点¾¾SISSIS能够检测潜在的危险故障能够检测潜在的危险故障,,具有高安全性具有高安全性,,覆盖范围宽的自诊覆盖范围宽的自诊断功能。断功能。¾¾SISSIS需符合国际安全标准规定的仪表安全标准需符合国际安全标准规定的仪表安全标准,,从系统开发阶段从系统开发阶段开始开始,,要接受第三方认证机构要接受第三方认证机构((TTüüVV等等))的审查的审查,,取得认证资格取得认证资格,,系系统方可投入实际运行。统方可投入实际运行。¾¾SISSIS由采取冗余逻辑表决方式的输入单元由采取冗余逻辑表决方式的输入单元,,逻辑结构单元逻辑结构单元,,输出单输出单元三部分组成系统元三部分组成系统,,逻辑表决的应用程序修改容易逻辑表决的应用程序修改容易,,特别是可编特别是可编程程SIS,SIS,根据其工程实际要求根据其工程实际要求,,修改软件即可。修改软件即可。¾¾SISSIS由局域网、由局域网、DCSI/F(DCSI/F(人机接口人机接口))及开放时网络等组成多种系及开放时网络等组成多种系统。统。¾¾SISSIS设计特别重视从传感器到最终执行机构所组成的回路整体设计特别重视从传感器到最终执行机构所组成的回路整体的安全性保证的安全性保证,,具有具有I/OI/O断线、短路等的监测功能。断线、短路等的监测功能。SISSIS的相关标准及认证机构的相关标准及认证机构①①我国石化集团制定的行业标准我国石化集团制定的行业标准SHBSHB--Z06Z06--19991999《《石油化工紧急停车及安全联石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则锁系统设计导则》》。。②国际电工委员会②国际电工委员会19971997年制订的年制订的IEC61508/61511IEC61508/61511标准标准,,对用机电设备对用机电设备((继电继电器器))、固态电子设备、可编程电子设备、固态电子设备、可编程电子设备(PLC)(PLC)构成的安全联锁系统的硬件、构成的安全联锁系统的硬件、软件及应用作出了明确规定。软件及应用作出了明确规定。③美国仪表协会制定的③美国仪表协会制定的ISAISA--S84.01S84.01--19961996《《安全仪表系统在过程工业中的应安全仪表系统在过程工业中的应用用》》。。④美国化学工程学会制定的④美国化学工程学会制定的AICHE(ccps)AICHE(ccps)--19931993，，《《化学过程的安全自动化导化学过程的安全自动化导则则》》。。⑤英国健康与安全执行委员会制定的⑤英国健康与安全执行委员会制定的HSEPESHSEPES--1987,1987,《《可编程电子系统在安可编程电子系统在安全领域的应用全领域的应用》》。。⑥德国国家标准中有安全系统制造厂商标准⑥德国国家标准中有安全系统制造厂商标准--DINVVDE0801DINVVDE0801、过程操作标、过程操作标准准--DINV19250DINV19250和和DINV19251DINV19251、燃烧管理系统标准、燃烧管理系统标准--DINVDE0116DINVDE0116等。等。⑦德国技术监督协会⑦德国技术监督协会((TTüüV)SV)S一个独立的、权威的认证机构一个独立的、权威的认证机构,,它按照德国国家标它按照德国国家标准准(DIN),(DIN),将将SISSIS所达到的安全等级分为所达到的安全等级分为AK1AK1～～AK8,,AK8AK8,,AK8安全级别最高。其中安全级别最高。其中AK4AK4、、AK5AK5、、AK6AK6为适用于石油和化学工业应用要求的等级。为适用于石油和化学工业应用要求的等级。安全仪表系统安全仪表系统安全仪表系统安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem(SafetyInstrumentedSystem--SIS)SIS)〔〔仪表保护系统仪表保护系统(InstrumentProtectionSystem(InstrumentProtectionSystem--IPS)IPS)〕〕〔〔安全联锁系统安全联锁系统(SafetyInterlockingSystem(SafetyInterlockingSystem--SIS)SIS)〕〕〔〔紧急停车系统紧急停车系统(EmergencyShut(EmergencyShut--DownSystemDownSystem--ESD)ESD)〕〕安全仪表系统组成安全仪表系统组成仪表系统用于实现仪表系统用于实现11个或多个安全仪表个或多个安全仪表功能，安全仪表系统包括传感器功能，安全仪表系统包括传感器（（SensorSensor）、逻辑运算器（）、逻辑运算器（Logicsolver)Logicsolver)和最终执行元件和最终执行元件(Finalelement)(Finalelement)。。输出回路最终元件MPU输入回路输入模块输出模块控制模块传感器传感器单元传感器单元¾¾传感器单元多采用多台仪表或系统传感器单元多采用多台仪表或系统¾¾传感器配置原则传感器配置原则,,控制功能与安全联锁功能