現(xiàn)代化大型石化企業(yè)安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用(新版)2

1、平安儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)用 .國內(nèi)石化行業(yè)開展概略石化行業(yè)處于景氣時(shí)期，原油價(jià)錢動(dòng)搖。石化產(chǎn)品需求增長，消費(fèi)本錢提高。世界級(jí)規(guī)模石化工程建立并投產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。石化產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量提高，自給才干加強(qiáng)。石化企業(yè)面臨機(jī)遇和挑戰(zhàn)，強(qiáng)化現(xiàn)代化企業(yè)管理。降低生命周期本錢，節(jié)能，環(huán)保，獲取大的利潤。.新建大型煉油工程8 MTA海南煉油工程8 MTA福建煉化一體化工程10 MTA青島煉油工程10 MTA獨(dú)山子煉化一體化工程10 MTA天津煉化一體化工程10 MTA撫順煉化一體化工程10 MTA欽州煉油工程12 MTA惠州煉油工程. 新型大型乙烯工程 900 KTA上海賽科乙烯工程800 KTA廣東惠州乙烯工程700 KTA

2、揚(yáng)巴一體化乙烯工程1,000 KTA茂名石化乙烯工程擴(kuò)建800 KTA福建煉化一體化工程 1,000 KTA天津煉化一體化工程1,000 KTA獨(dú)山子煉化一體化工程1,000 KTA撫順煉化一體化工程1,000 KTA鎮(zhèn)海乙烯工程800 KTA 武漢乙烯工程.控制及信息管理集成系統(tǒng)的總目的安康、平安及環(huán)境維護(hù)有可靠保證；高質(zhì)量的過程丈量，調(diào)理控制，友好人機(jī)界面；儀表及控制系統(tǒng)缺點(diǎn)引起非方案停車最少；提供準(zhǔn)確、無縫的信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)及歷史；提供維修方案，存量控制和采購方案；提供消費(fèi)調(diào)度優(yōu)化，滿足市場(chǎng)需求；工廠、供應(yīng)商和客戶信息集成互聯(lián)電子商務(wù)平臺(tái)；降低生命周期本錢，獲取大的利潤。.石油化工企業(yè)面臨的

3、平安挑戰(zhàn)消費(fèi)安裝平安評(píng)價(jià)；防止非方案停車；人員損傷、經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境污染；縮短恢復(fù)消費(fèi)時(shí)間；保證人身和設(shè)備平安。.石油化工企業(yè)平安處理方案平安評(píng)價(jià) 平安生命周期，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，功能平安管理；風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防 對(duì)人身、設(shè)備及環(huán)境的損害，反復(fù)事件減到最少；平安儀表系統(tǒng) 減少不用要的停車，缺點(diǎn)緣由分析，損失減少；快速恢復(fù)消費(fèi) 縮短恢復(fù)消費(fèi)時(shí)間，防止一樣缺點(diǎn)反復(fù)發(fā)生。.石油化工企業(yè)平安生命周期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)平安功能分配平安需求規(guī)格設(shè)計(jì)及其工程安裝、開車、確認(rèn)操作維護(hù)修正或處置確認(rèn)功能平安管理.石油化工企業(yè)平安維護(hù)級(jí)別IndependentProtection Layers1. Process2. DCS -集散控制系統(tǒng)3

4、. Alarm Operators-操作員報(bào)警4. SIS 平安儀表系統(tǒng)5. Relief Devices 釋放設(shè)備6. Physical protection(F&G 物理維護(hù)7. Emergency Response 緊急呼應(yīng)工藝過程.SIS系統(tǒng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的控制 機(jī)械平安維護(hù)層平安儀表系統(tǒng)SIS報(bào)警系統(tǒng)/操作工藝控制系統(tǒng)工藝設(shè)備HAZOPSIL.危險(xiǎn)與可操作性審查(HAZard and Operability study-HAZOP)對(duì)消費(fèi)安裝的平安性和操作性進(jìn)展設(shè)計(jì)審查;根據(jù)規(guī)范、工藝參數(shù)等按工藝流程PID進(jìn)展系統(tǒng)分析，正常/非正常工況能夠出現(xiàn)的問題、產(chǎn)生的緣由、能夠?qū)е碌暮蠊皯?yīng)采取的措施

5、；有消費(fèi)閱歷、工藝、平安、設(shè)備、電氣、儀表、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等專家共同研討；HAZOP作業(yè)流程:選擇研討節(jié)點(diǎn)選擇工藝參數(shù)選擇引導(dǎo)詞發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的偏向分析產(chǎn)生偏向的緣由、后果及現(xiàn)有措施評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)提出控制風(fēng)險(xiǎn)建議。.風(fēng)險(xiǎn)合理化控制(ALARP)(As Low As Reasonable Practice)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣識(shí)別關(guān)鍵設(shè)備和操作，位于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的設(shè)備研討；降低風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備投資的合理性的研討；方案投資費(fèi)用與風(fēng)險(xiǎn)的比選優(yōu)化。.平安維護(hù)級(jí)別分析集中研討后果嚴(yán)重和高頻發(fā)事件；思索識(shí)別的引發(fā)事件和緣由；確認(rèn)對(duì)各引發(fā)事件有效的維護(hù)層；有效分配降低風(fēng)險(xiǎn)的資源；確定平安儀表系統(tǒng)SIL等級(jí)。.平安儀表系統(tǒng) (Safety I

6、nstrumented System - SIS)儀表維護(hù)系統(tǒng)(Instrument Protection System- IPS) 平安聯(lián)鎖系統(tǒng) (Safety Interlocking System - SIS) 緊急停車系統(tǒng) (Emergency Shut-Down System - ESD) 儀表系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)1個(gè)或多個(gè)平安儀表功能，平安儀表系統(tǒng)包括傳感器Sensor、邏輯運(yùn)算器Logic solver) 和最終執(zhí)行元件(Final element) 。平安儀表系統(tǒng)(SIS).IEC 61508Functional Safety of electrical / electronic /p

7、rogrammable electronic safety-related systemIEC 61511Functional Safety Instrumented systems for the Process Industry SectionIEC 61131Programmable ControllersANSI/ISA-84.01Application of Safety Instrumented Systems for the Process IndustriesDIN V 19250 Programmable Safety SystemSH/T3018 石油化工平安儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)

8、范中華人民 共和國石油化工行業(yè)規(guī)范目前SIS采用規(guī)范規(guī)范 Design code for safety instrumented system in petrochemical industry.平安儀表系統(tǒng)SIS在消費(fèi)安裝的開車、停車階段，運(yùn)轉(zhuǎn)以及維護(hù)操作期間，對(duì)人員安康、安裝設(shè)備及環(huán)境提供平安維護(hù)。無論是消費(fèi)安裝本身出現(xiàn)的缺點(diǎn)危險(xiǎn)，還是人為要素導(dǎo)致的危險(xiǎn)以及一些不可抗拒要素引發(fā)的危險(xiǎn)，SIS系統(tǒng)都應(yīng)立刻作出正確反響并給出相應(yīng)的邏輯信號(hào)，使消費(fèi)安裝平安聯(lián)鎖或停車，阻止危險(xiǎn)的發(fā)生和事故的分散，使危害減少到最小。SIS系統(tǒng)應(yīng)具備高的可靠性Reliability) 、可用性Availability

9、和可維護(hù)性Maintainability。當(dāng)SIS系統(tǒng)本身出現(xiàn)缺點(diǎn)時(shí)仍能提供平安維護(hù)功能。SIS功能及要求.DCS用于消費(fèi)過程的延續(xù)丈量、常規(guī)控制延續(xù)、順序、間歇等、操作控制管理，保證消費(fèi)安裝的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)； SIS用于監(jiān)視消費(fèi)安裝的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，對(duì)出現(xiàn)異常工況迅速處置，使危害降到最低，使人員和消費(fèi)安裝處于平安形狀；DCS是“動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，一直對(duì)過程變量延續(xù)進(jìn)展檢測(cè)、運(yùn)算和控制，對(duì)消費(fèi)過程進(jìn)展動(dòng)態(tài)控制，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量； SIS是“靜態(tài)系統(tǒng)，正常工況時(shí)，一直監(jiān)視消費(fèi)安裝的運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)輸出不變，對(duì)消費(fèi)過程不產(chǎn)生影響；非正常工況時(shí)，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)展邏輯運(yùn)算，使消費(fèi)安裝平安聯(lián)鎖或停車；SIS比DCS在可靠性

10、、可用性上要求更嚴(yán)厲，IEC61508、IEC61511、ISA S84.01、SH/T3018劇烈引薦SIS與DCS硬件獨(dú)立設(shè)置。SIS與DCS區(qū)別.平安SIL等級(jí) Safety Integrity Level . 危險(xiǎn)等級(jí)I 級(jí) 無法忍受的嚴(yán)重危險(xiǎn)Intolerable riskII級(jí) 較嚴(yán)重危險(xiǎn)Undesirable risk) III級(jí) 可以忍受的危險(xiǎn)Tolerable risk )IV級(jí) 細(xì)微的危險(xiǎn)Negligible risk) .危險(xiǎn)性分組危險(xiǎn)等級(jí)闡明因果關(guān)系CC1細(xì)微損傷 C2嚴(yán)重?fù)p傷，會(huì)導(dǎo)致1人或多人死亡 C3呵斥多人死亡 C4呵斥很多人死亡危險(xiǎn)出現(xiàn)的頻率 F1長期出現(xiàn) F2

11、經(jīng)常出現(xiàn)防止危險(xiǎn)事件發(fā)生 P1在一定條件下能夠出現(xiàn)的能夠性P2有能夠出現(xiàn)不測(cè)事故發(fā)生的能夠性W1幾乎不能夠W2有能夠W3很能夠.SIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用原那么SIS獨(dú)立于過程控制系統(tǒng)(PCS，獨(dú)立完成平安維護(hù)功能。當(dāng)過程到達(dá)預(yù)定條件時(shí)，SIS系統(tǒng)動(dòng)作使過程轉(zhuǎn)入平安形狀；根據(jù)對(duì)過程危險(xiǎn)性及可操作性分析，人員、過程、設(shè)備及環(huán)保要求，確定SIS的功能等級(jí)；設(shè)計(jì)成缺點(diǎn)平安型；采用經(jīng)TUV平安認(rèn)證的PLC系統(tǒng)；具有硬件、軟件診斷和測(cè)試功能；構(gòu)成中間環(huán)節(jié)最少；傳感器、最終執(zhí)行元件宜單獨(dú)設(shè)置；能和DCS、MES等進(jìn)展通訊；SIS實(shí)現(xiàn)多個(gè)單元維護(hù)功能時(shí)，其公用部分應(yīng)符合最高平安等級(jí)要求；.SIS傳感器設(shè)計(jì)選用獨(dú)立設(shè)

12、置原那么： 1級(jí) SIS傳感器可與DCS共用； 2級(jí) SIS傳感器宜與DCS分開； 3級(jí) SIS傳感器應(yīng)與DCS分開；冗余設(shè)置原那么： 1級(jí) SIS傳感器可采用單一的傳感器； 2級(jí) SIS傳感器宜采用冗余的傳感器； 3級(jí) SIS傳感器應(yīng)采用冗余的傳感器；冗余選擇原那么:保證系統(tǒng)的平安性時(shí)，采用“或邏輯構(gòu)造；保證系統(tǒng)的可用性時(shí)，采用“與邏輯構(gòu)造； 當(dāng)系統(tǒng)的平安性和可用性均需保證時(shí)，采用 “三取二邏輯構(gòu)造； 傳感器宜采用隔爆型的變送器壓力、差壓、差壓流量、差壓液位、溫度，不宜采用開關(guān)型傳感器；傳感器由SIS系統(tǒng)供電。.SIS邏輯運(yùn)算器設(shè)計(jì)選用SIS邏輯運(yùn)算器：繼電器系統(tǒng)，可編程序電子系統(tǒng)，混合系統(tǒng)

13、三種；繼電器用于I/O點(diǎn)較少,邏輯功能簡(jiǎn)單的場(chǎng)所；可編程電子系統(tǒng)用于I/O點(diǎn)較多,邏輯功能復(fù)雜，與DCS、MES通訊等場(chǎng)所；可編程電子系統(tǒng)可以是經(jīng)TUV認(rèn)證的PLC系統(tǒng)，也可是DCS和其他公用系統(tǒng)；獨(dú)立設(shè)置原那么： 1級(jí)SIS邏輯運(yùn)算器宜與DCS分開； 2級(jí)SIS邏輯運(yùn)算器應(yīng)與DCS分開； 3級(jí)SIS邏輯運(yùn)算器必需與DCS分開；冗余設(shè)置原那么： 1級(jí)SIS可采用單一的邏輯運(yùn)算器； 2級(jí)SIS宜采用冗余或容錯(cuò)邏輯運(yùn)算器；3級(jí)SIS應(yīng)采用冗余容錯(cuò)邏輯運(yùn)算器； .SIS執(zhí)行元件設(shè)計(jì)選用執(zhí)行元件：氣動(dòng)切斷閥帶電磁閥，氣動(dòng)控制閥帶電磁閥，電動(dòng)閥或液動(dòng)閥等。 獨(dú)立設(shè)置原那么: 1級(jí) SIS 閥門可與DCS

14、共用，應(yīng)確保SIS優(yōu)先于DCS動(dòng)作； 2級(jí)SIS閥門宜于DCS分開； 3級(jí)SIS閥門宜于DCS分開；冗余設(shè)置原那么：1級(jí) SIS 可采用單一閥門； 2級(jí)宜采用冗余閥門；如采用單一閥門，電磁閥宜冗余配置； 3級(jí)宜采用冗余閥門；可采用一個(gè)控制閥和一個(gè)切斷閥；電磁閥設(shè)置原那么：電磁閥應(yīng)采用長期帶電，低功耗，隔爆型；由SIS系統(tǒng)供電。.SIS工程設(shè)計(jì)中留意的問題I/O模件應(yīng)帶光/電或電磁隔離，帶診斷，帶電插拔；來自現(xiàn)場(chǎng)的三取二信號(hào)應(yīng)分別接到三個(gè)不同的輸入卡；現(xiàn)場(chǎng)變送器或執(zhí)行元件應(yīng)由SIS系統(tǒng)供電；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)變送器信號(hào)同時(shí)用于SIS、DCS時(shí)，應(yīng)先接到SIS系統(tǒng)后接到DCS系統(tǒng)；SIS 不宜采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊

15、方式；.SIS工程設(shè)計(jì)中留意的問題負(fù)荷不應(yīng)超越50%；電源應(yīng)冗余配置；采用等電位接地。傳感器及執(zhí)行元件，正常工況應(yīng)是帶電勵(lì)磁；非正常工況應(yīng)是失電非勵(lì)磁；電磁閥冗余配置時(shí)，有兩種銜接方式： 并聯(lián)銜接 - 可用性好； 串聯(lián)銜接 - 平安性好。.SIS維護(hù)預(yù)防性維護(hù)到預(yù)測(cè)性維護(hù) 工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、HART等；提高維護(hù)效率和自動(dòng)化程度 基于工具軟件、管理軟件等；維護(hù)任務(wù)從現(xiàn)場(chǎng)移到控制室 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集到效力器、遠(yuǎn)程維護(hù)；預(yù)防方案外的停車 預(yù)測(cè)診斷功能、儀表設(shè)備管理顯示儀表任務(wù)情況。.SIS質(zhì)量保證TUV 平安等級(jí)認(rèn)證SIS系統(tǒng)相關(guān)I/O 、CPU、通訊等防爆等級(jí)認(rèn)證ISO 9000質(zhì)量認(rèn)證CE 標(biāo)志

16、主要部件的產(chǎn)地質(zhì)量保證程序.技術(shù)規(guī)格 44 %調(diào)試后變卦 20 %設(shè)計(jì)和實(shí)施15 %操作和維護(hù)15 %安裝和調(diào)試 6 % 摘自SIS缺點(diǎn)分析 在生命周期階段 .SIS 設(shè)計(jì)運(yùn)用舉例設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室的SIS與DCS采用冗余通訊方式；設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室的SIS與CCR中的AMS站采用非冗余通訊方式；設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室的SIS與CCR中的SER站采用非冗余通訊方式；設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜的SIS與CCR中的SIS采用冗余平安以太網(wǎng)通訊方式；網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)完全冗余運(yùn)轉(zhuǎn)；設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室的SIS與CCR中的SIS工程師站采用SIS系統(tǒng)總線非冗余通訊方式；在CCR輔助操作臺(tái)上安裝的緊急停車按鈕、開關(guān)、選擇器、旁路開關(guān)等用硬線接到CCR的SIS控制器，經(jīng)過冗余平安以太網(wǎng)通訊接到現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室SIS控制器進(jìn)展邏輯運(yùn)算。.SIS 設(shè)計(jì)運(yùn)用舉例.SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)原理圖(1)SISSwitchingEWSSOEODCCCRFARSIS01DCSAMS NetAMS ServerRedundant ModBus CommHardware connectionby splitekRedundant Ethernet NetGPS time syncElc