安全仪表系统SIS.ppt

题目：安全仪表系统（SIS）
主讲人：第一节概述

随着大型石化装置的发展，生产产品多样化、控制工程越趋复杂，安全保护越来越被重视。安全保护在石化生产过程中的表现形式是逐级上升的，即生产中使控制参数在正常范围内时使用的仪表调节系统；当调节系统不及时或出现干扰等异常，控制参数超出正常范围时使用报警联锁系统，此时需要采取手动或自动措施使生产恢复到正常状态上去；当情况进一步恶化达到临界状态时使用紧急停车系统，即ESD系统，按照预先设定的程序，包括紧急放空、仪表的选用事故状态、动设备停止运行等等措施，通过局部或整体停车方式消除危险；当事故已经出现，包括可燃气体泄漏、火灾等形成时采用火气消防系统来补救；对特殊场所，火气消防系统不能彻底消除事故时，采用物理防爆措施，即使用防爆墙等；物理防爆无法彻底消除灾害时采取最后一项措施时紧急疏散撤离。IEC61511对安全防护的分层描述见下图所示。在工艺生产过程中，存在各种各样的工艺参数和工艺设备状态，这些参数和状态被检测出来就是过程信号。生产中当这些参数控制在规定的范围内时，说明生产过程处于正常状态；超出这个范围说明出现异常，要求以声光形式提醒操作者采取调节措施（参数调整或设备适当操作）或者通过预定的程序使其恢复到正常值范围内，这个声光表现形式称为报警，根据预定程序的操作就是联锁；如果异常进一步扩大，为防止事故发生而采取的局部或整体生产装置停车的仪表系统，称为安全仪表系统（SIS），或紧急停车系统（ESD），它是生产过程中的一种自动安全保护系统，能对石油化工等生产过程中可能发生的危险（超出安全限定）及不采取措施而继续恶化的状态进行及时地响应和保护，使其进入预定的安全停车状态，从而保证人员、设备、生产和装置的安全。
从正常生产到危险发生过程不同阶段示意如图2—4—1所示。
安全仪表系统的基本功能结构示意如图2—4—2所示。一、通用安全标准
由于SIS属于保护装置的安全仪表系统，所以对SIS控制器本身安全要求很高，有关国际机构对控制器的可靠性、安全性制定了相关的安全标准，并对相关控制器产品和使用的编程软件平台、应用于SIS程序的标准功能块等进行等级认证。
1、DINV19250德国标准，规定安全系统的设计等级必须符合生产过程现场的危险性等级AK1～AK8(1～8级)。
2、IEC61508国际电工组织制定的国际标准，用于确定过程、交通、医药工业等的安全周期(Safetylifecycle)，对设备的完整性、设计、操作、测试和维护提出要求，主要针对制造商和设备供应商。标准根据发生故障的可能性分成四个SIL等级，即3、ANSI/SIAS84.01-1996美国对工业过程的安全系统设立的标准，是IEC61508和DINV19250的结合，但去除了SIL4这个最高级别。
4、DraftIEC61511第1～4部分，适用于工艺过程工业的安全仪表系统（包括SIS设计者、系统集成商和最终用户）的国际化标准，是IEC61508的补充。
5、EN54的第三部分适用于火灾检测报警系统的欧洲标准，NFPA72则是美国“国家火灾报警标准”等。
二、联锁保护系统设置：
根据《石油化工安全仪表系统设计规范》SH/T3018-2003有关要求，安全仪表系统应符合下列规定。
1、独立
安全联锁保护和停车系统独立于过程控制系统，以降低控制功能和安全功能同时失效的概率，使联锁和停车系统不依附于过程控制系统就能独立完成自动保护联锁的安全功能。见图2—4—3“独立的安全仪表系统”。安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem-SIS)包括传感器（Sensor）、逻辑运算器（Logicsolver)和最终执行元件(Finalelement)。
1.1SIS传感器选用：
独立设置原则：1级SIS传感器可与DCS共用；
2级SIS传感器宜与DCS分开；
3级SIS传感器应与DCS分开；
冗余设置原则：1级SIS传感器可采用单一的传感器；
2级SIS传感器宜采用冗余的传感器；
3级SIS传感器应采用冗余的传感器；
冗余选择原则：保证系统的安全性时，采用“或”逻辑结构；
保证系统的可用性时，采用“与”逻辑结构；当系统的安全性和可用性均需保证时，采用“三取二”逻辑结构；
传感器宜采用隔爆型的变送器（压力、差压、差压流量、差压液位、温度），不宜采用开关型传感器；传感器由SIS系统供电。1.2SIS逻辑运算器选用：
SIS逻辑运算器：继电器系统，可编程序电子系统，混合系统三种；
继电器用于I/O点较少,逻辑功能简单的场合；
可编程电子系统用于I/O点较多,逻辑功能复杂，与DCS、MES通信等场合；
可编程电子系统可以是经TUV认证的PLC系统，也可是DCS和其他专用系统；
独立设置原则：1级SIS逻辑运算器宜与DCS分开；
2级SIS逻辑运