論石化庫(kù)區(qū)安全儀表系統(tǒng)（SIS）的重要性

朱鋒

引言

安監(jiān)總局116號(hào)令 《國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》第十三條：從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點(diǎn)一重大”的化工裝置和危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施要設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。其他新建化工裝置、危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)隨著石化庫(kù)區(qū)設(shè)備的發(fā)展，控制系統(tǒng)日趨復(fù)雜，對(duì)于安全保護(hù)的要求越發(fā)重視。安全保護(hù)的方式在石化庫(kù)區(qū)的運(yùn)行過(guò)程中的方式逐級(jí)上升，在運(yùn)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(hù)延緩或出現(xiàn)干擾等異常狀況時(shí)，控制運(yùn)行設(shè)備超出正常范圍時(shí)使用報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)，則需采取手動(dòng)或自動(dòng)方式使運(yùn)行過(guò)程恢復(fù)到;若事故發(fā)展到臨界狀態(tài)時(shí)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(yùn)行等措施，使部分或整體停車方式解除危險(xiǎn);若事故已經(jīng)發(fā)生，包括可燃?xì)怏w泄漏、火災(zāi)等已形成，則采用消防系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)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(wú)法徹底消除時(shí)，只能采取緊急疏散撤離。

在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)種類極多，過(guò)程信號(hào)則為被檢測(cè)出來(lái)的參數(shù)和狀態(tài)。當(dāng)這些過(guò)程信號(hào)控制在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)時(shí)，則為正常的運(yùn)行狀態(tài);超出范圍說(shuō)明有異常發(fā)生，則需以報(bào)警方式提醒值班人員采取措施或通過(guò)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(kuò)大時(shí)，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(guò)程中的一種自動(dòng)安全保護(hù)系統(tǒng)，能對(duì)石化庫(kù)區(qū)運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的危險(xiǎn)及未采取措施而繼續(xù)擴(kuò)大的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)地響應(yīng)和保護(hù)，使其進(jìn)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(gè)或多個(gè)具有安全儀表功能（SIF）的儀表系統(tǒng)，主要由檢測(cè)元件（如液位開關(guān)、變送器等）、邏輯計(jì)算器、以及執(zhí)行元件（電動(dòng)閥、泵等）的組合組成。安全儀表系統(tǒng)（SIS）屬于獨(dú)立控制系統(tǒng)，能夠獨(dú)立完成保護(hù)，且能與DCS等其他過(guò)程系統(tǒng)進(jìn)行通訊;SIS應(yīng)設(shè)計(jì)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(cuò)結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有軟件、軟件診斷和測(cè)試功能，能及時(shí)將系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題反饋出來(lái);當(dāng)運(yùn)行過(guò)程達(dá)到預(yù)定的聯(lián)鎖條件時(shí)，安全儀表系統(tǒng)（SIS）動(dòng)作時(shí)使被控制過(guò)程轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)。

應(yīng)用于安全儀表系統(tǒng)（SIS）的檢測(cè)元件應(yīng)獨(dú)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(cè)元件的高可用性;系統(tǒng)中的執(zhí)行元件也應(yīng)遵守獨(dú)立、冗余的設(shè)置原則進(jìn)行設(shè)置;應(yīng)用于安全儀表系統(tǒng)（SIS）的邏輯運(yùn)算器可根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度及實(shí)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(jí)進(jìn)行配置和設(shè)置，如定級(jí)為SIL3的系統(tǒng)安全儀表系統(tǒng)（SIS）應(yīng)采用冗余容錯(cuò)邏輯運(yùn)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(dú)立與DCS等其他控制系統(tǒng)。

SIS獨(dú)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(shí)失去作用的概率，即使維護(hù)DCS系統(tǒng)故障，也不會(huì)波及SIS;對(duì)于石化庫(kù)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(duì)設(shè)備的保護(hù)任務(wù)，阻止事故擴(kuò)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(wú)論在生產(chǎn)開車、停車階段，還是在運(yùn)行擾動(dòng)以及維護(hù)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(xiǎn)，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(xiǎn)的發(fā)生和事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，以提供對(duì)人員健康、裝置設(shè)備和環(huán)境的有效保護(hù)。

安全儀表系統(tǒng)（SIS）是預(yù)防保護(hù)階段的最高保護(hù)層，用于該系統(tǒng)的檢測(cè)、執(zhí)行元件以及邏輯邏輯控制器通過(guò)冗余、容錯(cuò)及表決的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備或裝置的保護(hù)，且用于該系統(tǒng)的設(shè)備和邏輯控制器均為經(jīng)過(guò)安全等級(jí)認(rèn)證的故障安全型儀表，也就是說(shuō)及時(shí)本身出現(xiàn)故障，也會(huì)按照預(yù)設(shè)的邏輯關(guān)系進(jìn)行停車或安全聯(lián)鎖，是設(shè)備或裝置進(jìn)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(hù)性，用于安全儀表系統(tǒng)（SIS）的檢測(cè)元件、執(zhí)行元件、邏輯運(yùn)算器（PLC）均經(jīng)過(guò)相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)證，并取得了認(rèn)證的安全等級(jí)（SIL）證書，硬件和軟件采取了冗余、容錯(cuò)措施，本身具有完善的測(cè)試方法，當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)故障，特別是危險(xiǎn)性高的故障時(shí)，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(bào)警，提示故障原因以及故障所在位置，便于在線維護(hù)。

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(yùn)行狀況，對(duì)出現(xiàn)的異常工況迅速的進(jìn)行處理，屬于靜態(tài)系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(yuǎn)不允許離線運(yùn)行，否則安裝置或設(shè)備的安全屏障失效，具有強(qiáng)制聯(lián)鎖、強(qiáng)制關(guān)停的功能，安全級(jí)別高，可靠性高;而DCS系統(tǒng)是用于連續(xù)測(cè)量、常規(guī)控制、操作控制管理，來(lái)保證生產(chǎn)裝置和設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，屬于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，對(duì)過(guò)程變量連續(xù)測(cè)量和控制，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)控制，隨時(shí)可進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)切換，生產(chǎn)需要時(shí)，可解除連鎖，只做一般連鎖，如泵的啟停、順序控制等，安全級(jí)別較低。

綜上所述，在目前安全形勢(shì)極其嚴(yán)峻的大背景下，石化庫(kù)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(qiáng)有力的壁壘，為庫(kù)區(qū)的安全運(yùn)行及生產(chǎn)提供了更有效的保護(hù)措施，盡可能的將設(shè)備或裝置的運(yùn)行環(huán)境變得安全可控。

參考文獻(xiàn)

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