朱鋒

引言

安監(jiān)總局116號令 《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》第十三條：從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學(xué)品儲存設(shè)施要設(shè)計符合要求的安全儀表系統(tǒng)。其他新建化工裝置、危險化學(xué)品儲存設(shè)施安全儀表系統(tǒng)，從2020年1月1日起，應(yīng)執(zhí)行功能安全相關(guān)標準要求，設(shè)計符合要求的安全儀表系統(tǒng)。

國內(nèi)隨著石化庫區(qū)設(shè)備的發(fā)展，控制系統(tǒng)日趨復(fù)雜，對于安全保護的要求越發(fā)重視。安全保護的方式在石化庫區(qū)的運行過程中的方式逐級上升，在運行中使設(shè)備參數(shù)控制在正常范圍內(nèi)的儀表系統(tǒng);在儀表系統(tǒng)保護延緩或出現(xiàn)干擾等異常狀況時，控制運行設(shè)備超出正常范圍時使用報警聯(lián)鎖系統(tǒng)，則需采取手動或自動方式使運行過程恢復(fù)到;若事故發(fā)展到臨界狀態(tài)時使用緊急停車系統(tǒng)，即ESD系統(tǒng)，按照預(yù)先設(shè)定的程序，包括緊急排空、控制儀表狀態(tài)、停止運行等措施，使部分或整體停車方式解除危險;若事故已經(jīng)發(fā)生，包括可燃氣體泄漏、火災(zāi)等已形成，則采用消防系統(tǒng)來補救;若消防系統(tǒng)不能徹底消除事故，需采用物理措施，即使用安全閥、爆破片、防火堤等;物理措施無法徹底消除時，只能采取緊急疏散撤離。

在設(shè)備運行過程中，工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)種類極多，過程信號則為被檢測出來的參數(shù)和狀態(tài)。當這些過程信號控制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)時，則為正常的運行狀態(tài);超出范圍說明有異常發(fā)生，則需以報警方式提醒值班人員采取措施或通過預(yù)設(shè)的邏輯使其恢復(fù)到正常狀態(tài)，根據(jù)預(yù)定邏輯的操作就是聯(lián)鎖;若異常情況再次擴大時，為防止事故發(fā)生而采取的部分或整體設(shè)備停車的儀表系統(tǒng)，稱為安全儀表系統(tǒng)（SIS），或緊急停車系統(tǒng)（ESD），它是生產(chǎn)過程中的一種自動安全保護系統(tǒng)，能對石化庫區(qū)運行過程中可能發(fā)生的危險及未采取措施而繼續(xù)擴大的狀態(tài)進行及時地響應(yīng)和保護，使其進入預(yù)定的安全狀態(tài)，從而保證人員、設(shè)備、環(huán)境的安全。

一、安全儀表系統(tǒng)（SIS）的構(gòu)成

用于執(zhí)行一個或多個具有安全儀表功能（SIF）的儀表系統(tǒng)，主要由檢測元件（如液位開關(guān)、變送器等）、邏輯計算器、以及執(zhí)行元件（電動閥、泵等）的組合組成。安全儀表系統(tǒng)（SIS）屬于獨立控制系統(tǒng)，能夠獨立完成保護，且能與DCS等其他過程系統(tǒng)進行通訊;SIS應(yīng)設(shè)計為故障安全性，且構(gòu)成的中間環(huán)節(jié)最少;SIS應(yīng)采用冗余、容錯結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有軟件、軟件診斷和測試功能，能及時將系統(tǒng)運行過程中的問題反饋出來;當運行過程達到預(yù)定的聯(lián)鎖條件時，安全儀表系統(tǒng)（SIS）動作時使被控制過程轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)。

應(yīng)用于安全儀表系統(tǒng)（SIS）的檢測元件應(yīng)獨立設(shè)置，不應(yīng)與其他系統(tǒng)共用，且需冗余配置和設(shè)置，以保證檢測元件的高可用性;系統(tǒng)中的執(zhí)行元件也應(yīng)遵守獨立、冗余的設(shè)置原則進行設(shè)置;應(yīng)用于安全儀表系統(tǒng)（SIS）的邏輯運算器可根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度及實際情況選擇繼電器系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)或二者的混合系統(tǒng)，其系統(tǒng)的設(shè)置原則需根據(jù)SIL定級進行配置和設(shè)置，如定級為SIL3的系統(tǒng)安全儀表系統(tǒng)（SIS）應(yīng)采用冗余容錯邏輯運算器，其中CPU電源單元，通信單元，I/O模塊均應(yīng)冗余配置，且必須獨立與DCS等其他控制系統(tǒng)。

SIS獨立于其他系統(tǒng)的目的是在于降低安全功能和控制功能同時失去作用的概率，即使維護DCS系統(tǒng)故障，也不會波及SIS;對于石化庫區(qū)的大型設(shè)備，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快越好，已完成對設(shè)備的保護任務(wù)，阻止事故擴大及幫助事故原因分析。

二、安全儀表系統(tǒng)（SIS）的主要功能

安全儀表系統(tǒng)（SIS）無論在生產(chǎn)開車、停車階段，還是在運行擾動以及維護操作期間，不管是設(shè)備本身故障，還是人為因素造成的其他故障，或者是一些不可抗原因引發(fā)的其他危險，都可以使生產(chǎn)設(shè)備按照預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系安全聯(lián)鎖或緊急停車，阻止危險的發(fā)生和事故的進一步擴大，以提供對人員健康、裝置設(shè)備和環(huán)境的有效保護。

安全儀表系統(tǒng)（SIS）是預(yù)防保護階段的最高保護層，用于該系統(tǒng)的檢測、執(zhí)行元件以及邏輯邏輯控制器通過冗余、容錯及表決的方式，來實現(xiàn)對設(shè)備或裝置的保護，且用于該系統(tǒng)的設(shè)備和邏輯控制器均為經(jīng)過安全等級認證的故障安全型儀表，也就是說及時本身出現(xiàn)故障，也會按照預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系進行停車或安全聯(lián)鎖，是設(shè)備或裝置進入安全狀態(tài)。

三、安全儀表系統(tǒng)（SIS）的特性

安全儀表系統(tǒng)（SIS）具有高的可靠性、高的可用性以及高可維護性，用于安全儀表系統(tǒng)（SIS）的檢測元件、執(zhí)行元件、邏輯運算器（PLC）均經(jīng)過相關(guān)權(quán)威機構(gòu)的認證，并取得了認證的安全等級（SIL）證書，硬件和軟件采取了冗余、容錯措施，本身具有完善的測試方法，當檢測到系統(tǒng)故障，特別是危險性高的故障時，可以讓系統(tǒng)恢復(fù)至安全狀態(tài)，并發(fā)出系統(tǒng)故障報警，提示故障原因以及故障所在位置，便于在線維護。

安全儀表系統(tǒng)（SIS）與控制控制系統(tǒng)（DCS）最大的區(qū)別在于，安全儀表系統(tǒng)（SIS）用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置或設(shè)備的運行狀況，對出現(xiàn)的異常工況迅速的進行處理，屬于靜態(tài)系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程不產(chǎn)生任何影響，只是按照預(yù)設(shè)的邏輯安全停車，SIS永遠不允許離線運行，否則安裝置或設(shè)備的安全屏障失效，具有強制聯(lián)鎖、強制關(guān)停的功能，安全級別高，可靠性高;而DCS系統(tǒng)是用于連續(xù)測量、常規(guī)控制、操作控制管理，來保證生產(chǎn)裝置和設(shè)備平穩(wěn)運行，屬于動態(tài)系統(tǒng)，對過程變量連續(xù)測量和控制，對生產(chǎn)過程動態(tài)控制，隨時可進行手動/自動切換，生產(chǎn)需要時，可解除連鎖，只做一般連鎖，如泵的啟停、順序控制等，安全級別較低。

綜上所述，在目前安全形勢極其嚴峻的大背景下，石化庫區(qū)設(shè)置安全儀表系統(tǒng)也就是在事故的預(yù)防階段加固了一道強有力的壁壘，為庫區(qū)的安全運行及生產(chǎn)提供了更有效的保護措施，盡可能的將設(shè)備或裝置的運行環(huán)境變得安全可控。

參考文獻

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