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

1、平安儀表系統(tǒng)設(shè)計運用 .國內(nèi)石化行業(yè)開展概略石化行業(yè)處于景氣時期，原油價錢動搖。石化產(chǎn)品需求增長，消費本錢提高。世界級規(guī)模石化工程建立并投產(chǎn)運轉(zhuǎn)。石化產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量提高，自給才干加強。石化企業(yè)面臨機遇和挑戰(zhàn)，強化現(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、揚巴一體化乙烯工程1,000 KTA茂名石化乙烯工程擴建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)境維護有可靠保證；高質(zhì)量的過程丈量，調(diào)理控制，友好人機界面；儀表及控制系統(tǒng)缺點引起非方案停車最少；提供準(zhǔn)確、無縫的信息數(shù)據(jù)實時及歷史；提供維修方案，存量控制和采購方案；提供消費調(diào)度優(yōu)化，滿足市場需求；工廠、供應(yīng)商和客戶信息集成互聯(lián)電子商務(wù)平臺；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)消費安裝平安評價；防止非方案停車；人員損傷、經(jīng)濟損失、環(huán)境污染；縮短恢復(fù)消費時間；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價 平安生命周期，風(fēng)險評價，功能平安管理；風(fēng)險預(yù)防 對人身、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，缺點緣由分析，損失減少；快速恢復(fù)消費 縮短恢復(fù)消費時間，防止一樣缺點反復(fù)發(fā)生。.石油化工企業(yè)平安生命周期風(fēng)險評價平安功能分配平安需求規(guī)格設(shè)計及其工程安裝、開車、確認操作維護修正或處置確認功能平安管理.石油化工企業(yè)平安維護級別IndependentProtection Layers1. Process2. DCS -集散控制系統(tǒng)3

4、. Alarm Operators-操作員報警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7. Emergency Response 緊急呼應(yīng)工藝過程.SIS系統(tǒng)對風(fēng)險的控制 機械平安維護層平安儀表系統(tǒng)SIS報警系統(tǒng)/操作工藝控制系統(tǒng)工藝設(shè)備HAZOPSIL.危險與可操作性審查(HAZard and Operability study-HAZOP)對消費安裝的平安性和操作性進展設(shè)計審查;根據(jù)規(guī)范、工藝參數(shù)等按工藝流程PID進展系統(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、；有消費閱歷、工藝、平安、設(shè)備、電氣、儀表、環(huán)保、經(jīng)濟等專家共同研討；HAZOP作業(yè)流程:選擇研討節(jié)點選擇工藝參數(shù)選擇引導(dǎo)詞發(fā)現(xiàn)有價值的偏向分析產(chǎn)生偏向的緣由、后果及現(xiàn)有措施評價風(fēng)險提出控制風(fēng)險建議。.風(fēng)險合理化控制(ALARP)(As Low As Reasonable Practice)根據(jù)風(fēng)險矩陣識別關(guān)鍵設(shè)備和操作，位于高風(fēng)險區(qū)的設(shè)備研討；降低風(fēng)險設(shè)備投資的合理性的研討；方案投資費用與風(fēng)險的比選優(yōu)化。.平安維護級別分析集中研討后果嚴(yán)重和高頻發(fā)事件；思索識別的引發(fā)事件和緣由；確認對各引發(fā)事件有效的維護層；有效分配降低風(fēng)險的資源；確定平安儀表系統(tǒng)SIL等級。.平安儀表系統(tǒng) (Safety I

6、nstrumented System - SIS)儀表維護系統(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)用于實現(xiàn)1個或多個平安儀表功能，平安儀表系統(tǒng)包括傳感器Sensor、邏輯運算器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在消費安裝的開車、停車階段，運轉(zhuǎn)以及維護操作期間，對人員安康、安裝設(shè)備及環(huán)境提供平安維護。無論是消費安裝本身出現(xiàn)的缺點危險，還是人為要素導(dǎo)致的危險以及一些不可抗拒要素引發(fā)的危險，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，使消費安裝平安聯(lián)鎖或停車，阻止危險的發(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、和可維護性Maintainability。當(dāng)SIS系統(tǒng)本身出現(xiàn)缺點時仍能提供平安維護功能。SIS功能及要求.DCS用于消費過程的延續(xù)丈量、常規(guī)控制延續(xù)、順序、間歇等、操作控制管理，保證消費安裝的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)； SIS用于監(jiān)視消費安裝的運轉(zhuǎn)情況，對出現(xiàn)異常工況迅速處置，使危害降到最低，使人員和消費安裝處于平安形狀；DCS是“動態(tài)系統(tǒng)，一直對過程變量延續(xù)進展檢測、運算和控制，對消費過程進展動態(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，一直監(jiān)視消費安裝的運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)輸出不變，對消費過程不產(chǎn)生影響；非正常工況時，按照預(yù)先的設(shè)計進展邏輯運算，使消費安裝平安聯(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硬件獨立設(shè)置。SIS與DCS區(qū)別.平安SIL等級 Safety Integrity Level . 危險等級I 級 無法忍受的嚴(yán)重危險Intolerable riskII級 較嚴(yán)重危險Undesirable risk) III級 可以忍受的危險Tolerable risk )IV級 細微的危險Negligible risk) .危險性分組危險等級闡明因果關(guān)系CC1細微損傷 C2嚴(yán)重損傷，會導(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出現(xiàn)的頻率 F1長期出現(xiàn) F2

11、經(jīng)常出現(xiàn)防止危險事件發(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)計選用原那么SIS獨立于過程控制系統(tǒng)(PCS，獨立完成平安維護功能。當(dāng)過程到達預(yù)定條件時，SIS系統(tǒng)動作使過程轉(zhuǎn)入平安形狀；根據(jù)對過程危險性及可操作性分析，人員、過程、設(shè)備及環(huán)保要求，確定SIS的功能等級；設(shè)計成缺點平安型；采用經(jīng)TUV平安認證的PLC系統(tǒng)；具有硬件、軟件診斷和測試功能；構(gòu)成中間環(huán)節(jié)最少；傳感器、最終執(zhí)行元件宜單獨設(shè)置；能和DCS、MES等進展通訊；SIS實現(xiàn)多個單元維護功能時，其公用部分應(yīng)符合最高平安等級要求；.SIS傳感器設(shè)計選用獨立設(shè)

12、置原那么： 1級 SIS傳感器可與DCS共用； 2級 SIS傳感器宜與DCS分開； 3級 SIS傳感器應(yīng)與DCS分開；冗余設(shè)置原那么： 1級 SIS傳感器可采用單一的傳感器； 2級 SIS傳感器宜采用冗余的傳感器； 3級 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，采用“或邏輯構(gòu)造；保證系統(tǒng)的可用性時，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，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邏輯運算器設(shè)計選用SIS邏輯運算器：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點較少,邏輯功能簡單的場所；可編程電子系統(tǒng)用于I/O點較多,邏輯功能復(fù)雜，與DCS、MES通訊等場所；可編程電子系統(tǒng)可以是經(jīng)TUV認證的PLC系統(tǒng)，也可是DCS和其他公用系統(tǒng)；獨立設(shè)置原那么： 1級SIS邏輯運算器宜與DCS分開； 2級SIS邏輯運算器應(yīng)與DCS分開； 3級SIS邏輯運算器必需與DCS分開；冗余設(shè)置原那么： 1級SIS可采用單一的邏輯運算器； 2級SIS宜采用冗余或容錯邏輯運算器；3級SIS應(yīng)采用冗余容錯邏輯運算器； .SIS執(zhí)行元件設(shè)計選用執(zhí)行元件：氣動切斷閥帶電磁閥，氣動控制閥帶電磁閥，電動閥或液動閥等。 獨立設(shè)置原那么: 1級 SIS 閥門可與DCS

14、共用，應(yīng)確保SIS優(yōu)先于DCS動作； 2級SIS閥門宜于DCS分開； 3級SIS閥門宜于DCS分開；冗余設(shè)置原那么：1級 SIS 可采用單一閥門； 2級宜采用冗余閥門；如采用單一閥門，電磁閥宜冗余配置； 3級宜采用冗余閥門；可采用一個控制閥和一個切斷閥；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)場的三取二信號應(yīng)分別接到三個不同的輸入卡；現(xiàn)場變送器或執(zhí)行元件應(yīng)由SIS系統(tǒng)供電；當(dāng)現(xiàn)場變送器信號同時用于SIS、DCS時，應(yīng)先接到SIS系統(tǒng)后接到DCS系統(tǒng)；SIS 不宜采用現(xiàn)場總線通訊

15、方式；.SIS工程設(shè)計中留意的問題負荷不應(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)是帶電勵磁；非正常工況應(yīng)是失電非勵磁；電磁閥冗余配置時，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維護預(yù)防性維護到預(yù)測性維護 工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、HART等；提高維護效率和自動化程度 基于工具軟件、管理軟件等；維護任務(wù)從現(xiàn)場移到控制室 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集到效力器、遠程維護；預(yù)防方案外的停車 預(yù)測診斷功能、儀表設(shè)備管理顯示儀表任務(wù)情況。.SIS質(zhì)量保證TUV 平安等級認證SIS系統(tǒng)相關(guān)I/O 、CPU、通訊等防爆等級認證ISO 9000質(zhì)量認證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)計和實施15 %操作和維護15 %安裝和調(diào)試 6 % 摘自SIS缺點分析 在生命周期階段 .SIS 設(shè)計運用舉例設(shè)置在現(xiàn)場機柜室的SIS與DCS采用冗余通訊方式；設(shè)置在現(xiàn)場機柜室的SIS與CCR中的AMS站采用非冗余通訊方式；設(shè)置在現(xiàn)場機柜室的SIS與CCR中的SER站采用非冗余通訊方式；設(shè)置在現(xiàn)場機柜的SIS與CCR中的SIS采用冗余平安以太網(wǎng)通訊方式；網(wǎng)絡(luò)交換機完全冗余運轉(zhuǎn)；設(shè)置在現(xiàn)場機柜室的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)場機柜室SIS控制器進展邏輯運算。.SIS 設(shè)計運用舉例.SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)原理圖(1)SISSwitchingEWSSOEODCCCRFARSIS01DCSAMS NetAMS ServerRedundant ModBus CommHardware connectionby splitekRedundant Ethernet NetGPS time syncElc