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安全仪表系统与安全仪表功能

时间:2022-08-16   访问量:1600

前言


安全仪表系统(Safety Instrumented System,SIS)是用来实现一个或多个安全仪表功能(Safety Instrumented Function,SIF)的仪表系统,其由传感器、逻辑运算器和最终执行元件组成,这是ISA-84.00.01和IEC 61511标准里的定义。行业内人士可能更习惯于这样介绍SIS:当达到特定条件时,SIS能自动将工艺带入安全状态。其实无论何种理解方式,SIS实现的功能最终目的都是为了能降低风险。

此外,一些常见的系统,例如安全联锁系统(Safety Interlock System,SIS)、火灾报警及气体检测系统(Fire alarm and Gas detector System,FGS )、紧急停车系统(Emergency Shutdown Device,ESD)和燃烧管理系统(Burner Management System,BMS)等,也属于SIS的范畴。

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由于SIS能在人员、财产和环境等方面起到至关重要的保护作用,所以其核心部分即逻辑运算器应具备较高的可靠性、可用性和可维护性。逻辑运算器的可靠性最直观地体现在安全完整性等级(Safety Integrity Level,SIL)上,SIL级别越高,表示其可靠性越高。

逻辑运算器一般只有经过第三方认证机构根据IEC61508要求进行功能安全评估和认证,才能得知其SIL级别。采用多重冗余设计的逻辑运算器更是很好的兼顾了可靠性和可用性,例如当今主流的2oo3冗余结构的逻辑运算器,它能并行控制三路,以其中任意两路的信号为准,这样既能提高安全又能减少误停车。且逻辑运算器一般带自诊断能力,能够以较高的诊断覆盖率自动诊断失效,最大限度避免逻辑运算器失效,通常2oo3D冗余结构中的D就是表示该逻辑运算器带自诊断的意思。



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SIF被定义为具有实现功能安全所需的特定SIL级别的安全功能,其目的是为了将特定的危险事件转化或维持至安全状态。例如下列SIF:

储罐液位高高联锁关闭进料阀,避免物料持续流入储罐,甚至溢出,发生火灾爆炸;

分离器压力高高联锁关闭出口阀,以防止高压物料串流至下游,导致设备爆炸破裂;

燃烧炉压力低低联锁关闭进料阀,确保不会因燃料气积聚而导致熄火爆炸。

我们可以发现,上述SIF简短而有效,这是因为在进行SIL评估和设计时,将重点放在了特定危险事件,明确哪些动作应包含在SIF中,哪些动作是属于对特定危险事件无法起到安全保护作用的辅助动作。例如SIF:储罐液位高高联锁关闭进料阀,同时停进料泵。该SIF看起来似乎合乎逻辑,但关闭进料阀已经能够防止潜在危险事故的发生,停进料泵显然只是避免泵憋压损坏,是用来保护进料泵的辅助动作,即停进料泵无需包括在该SIF的验证计算中。

结束语

作为防止危险事件发生的重要保护措施之一,SIS要在被需求时及时响应,正确执行相应的SIF。企业应在正确认识SIS和SIF的基础上,做好日常维护管理,从而最大程度降低危险和损失,提升企业经济效益。


END


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