安全仪表系统的实施及应用

    1　引　言

    安全仪表系统SIS (Safety InstrumentedSystem)也称为安全联锁系统(Safety InterlockSystem),紧急停车系统ESD ( EmergencyShutdown System),安全关联系统(Safety RelatedSystem),安全停车系统( Safety ShutdownSystem)等[1]。SIS是由国际电工委员会(IEC)标准IEC 61508及IEC 61511定义的专门用于安全的控制系统^{[2, 3]}。

    SIS在生产装置的开车、停车阶段,运行以及维护操作期间,对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。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不可抗因素引发的危险,SIS都应按预先确定的程序立即做出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,阻止危险的发生及扩散,使危害减少到最小^[3]。

    2　SIS构成及相关标准^[1-2,4]

    SIS是用仪表实现安全功能的系统,包括传感器、逻辑运算器和最终执行元件及相应软件等。图1所示为典型的SIS构成。

    2.1　传感器

    传感器是用于测量过程变量的单一或组合设备。用于SIS回路的传感器通常需要获得权威机构的认证以符合相应的安全SIL等级界定。

    2.2　逻辑运算器

    逻辑运算器是SIS或过程控制系统中完成一个或多个逻辑功能的部件。实际选型中逻辑运算器通常采用三重化冗余的可编程控制器来实现。

    2.3　最终执行元件

    最终执行元件是SIS的一部分,执行必要的动作,使过程达到安全状态。原则上最终执行元件亦需要获得权威机构的认证以符合相应的SIL等级界定。某些大型石化企业有自己的一套经验性验证程序,以确定哪些最终执行元件可应用于SIS回路。SIS的工程设计必须满足石油化工装置SIL要求。SIL是根据危险分析及安全评估结果得到。

    目前世界上广泛采用的SIS相关标准如文献[2-6],中国在SIS相关标准为SH3018-2003《石油化工安全仪表系统设计规范》于2004年7月1日正式实施^[1]。

    南京扬子石化-巴斯夫公司在一体化石化基地建设及运营过程中,严格按照SIS相关规范进行设计、安装和调试,预投运检查,投运操作及维护,变更及更新改造等,安全理念贯穿整个SIS生命周期。SIS设计及实施同时遵循巴斯夫公司标准G-P-EI 201《E&I Safety Concept》^[8]。

    3　SIS的设计及选型

    巴斯夫公司在工程设计中采用一套严格的安全评估程序,共分2步进行。在第2步安全评估中,确定设置SIS的必要性及相应的SIL等级要求。