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SIS常见故障及处理方法培训讲义

一、SIS系统概念

安全仪表系统Safetyinstrumentedsystems,SIS是一种自动安

全保护系统,它是保证正常生产和人身、设备安全的必不可少的措施,

它已发展成为工业自动化的重要组成部分;在过程工业中,安全仪表

系统的安全性对于事故的影响十分巨大,由于过程工业中的安全事故

通常会造成人员伤亡和巨额财产损失,因此开展过程工业安全仪表系

统安全评定对于确保过程工业安全具有重要意义;统计资料表明,过

程工业中,由于对安全仪表系统的安全要求不合理以及投产后的项目

改造过程中对安全仪表系统的改建不恰当所造成的安全事故在全部

事故中所占的比重最大;安全仪表系统设计不当一种可能的后果是该

跳车时不跳造成拒动作;另一种可能的后果是不该跳车时跳车,造成

误动作;拒动作会造成严重甚至灾难性的后果,误动作的直接后果是

装置停车,造成巨额的经济损失;

根据IEC61511中的定义,安全仪表系统是由传感器、逻辑控制

器、执行器组成的,能够行使一项或多项安全仪表功能

Safetyinstrumentedfunction,SIF的系统;每一个安全仪表功能针对

特定的风险对生产过程进行保护;评估一个装置或单元是否应使用安

全仪表系统时,最简单的一个方法就是计算其事故发生的可能性ESD

系统可使得该可能性降低乘上事故发生的后果FGS系统可使得事故

后果最小化;在国外大多数炼油和化工厂在实施安全仪表系统时,均
SIL2/3等级的安全仪表系统来实现ESD和FGS的功能;过程控制

在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用;

安全仪表系统可能存在的问题

安全仪表系统在整个石油、化工行业都有着广泛的运用,其正常

运行可大大降低装置的风险,降低经济损失,保障人员安全等;但安全

仪表系统也存在一些问题,主要包括:安全不足、误跳车、故障率过

高和缺乏合理的维护手段;根据国外公司的数据统计显示所有的安全

仪表系统中,联锁合理的仅占40%~45%;

联锁拒动作

所谓联锁拒动作,就是在装置需要联锁进行动作以降低风险或保

障安全的时候,联锁功能失效,导致在需要时无法执行指定的安全功

能,引发重大的事故发生,是最危险的一种情况;如果联锁的拒动作概

率过高,那么可以认为联锁无法适应装置的工艺及操作条件对安全的

要求;前面已经介绍过整个联锁功能要动作要通过三个组成部分,即

传感器、逻辑控制器、执行器;为了减少系统拒动作的概率,除了要

选择可靠性较高的元器件以外,还可以适当地增加系统的冗余,比如

本来传感器是1oo1的,即根据一个传感器的情况来确定是否进行联

锁动作,现改为1oo2,即只要2个传感器中有一个报警或正常发出信

号,联锁即动作,这样就可以提高系统的可靠性;对于执行器也是一样,

以阀门为例,如果需要截止阀切断给料,如果只有一个阀门,阀门由于

长时间没有动作,很有可能会拒动,但如果有两个阀门,同时拒动的可
;增加系统的冗余可以明显减小联锁拒动作的概率,

但同时也会提高误动作的概率;

联锁误动作

所谓联锁误动作,就是实际整个装置运行正常,而由于安全仪表

系统本身元器件失效而导致不必要的非计划停车损失;频繁的误动作

会导致对联锁可靠性信心的降低,有些企业会为了保证生产而拆除一

些联锁,有可能埋下隐患;频繁停车与启动增加了对设备的冲击及风

险,而且许多装置的开车物料损失、停产损失都是非常大的;与联锁

拒动作相同,也可以通过改变传感器和执行机构的布置和取法来减少

误动作的次数;例如原本传感器是1oo2方式,即只要两个中一个触发

信号即动作,如果改为2oo2的话,则变为必须两个同时触发才会动作;

这样就可以避免传感器故障引起的误动作;同时,也可以对传感器的

失效状态进行设定,可以设定为非故障安全,这样也可降低误跳车的

概率;总之,一个安全仪表系统必须要根据实际情况和各种失效后果,

对联锁拒动作和误动作的概率进行定量计算,如果还不能满足公司的

各类风险等级要求,必须对联锁进行重新设计或修改;

二、安全仪表系统与过程控制系统的区别

20世纪50年代,过程控制主要用于使生产过程中的一些参量保

持不变,从而保证产量和质量稳定;60年代,随着各种组合仪表和巡回

检测装置的出现,过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制;70

年代,出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机

控制系统;80年代,过程控制系统开始与过程信息系统相结合,具有更
;而在今天,过程控制系统开始与安全仪表系统更多地结合

在一起,即:对于操作监视层,如安全仪表系统的过程变量值、报警和

事件记录、SOE以及故障诊断信息等集中在

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