焚燒裝置安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計

焚燒裝置安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計一、什么是DCS、ESD、SIS？DCS（DistributedControlSystem）集散控制系統(tǒng)，是以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示操作集中的儀表控制系統(tǒng)，也稱為“分散控制系統(tǒng)”、“分布式控制系統(tǒng)”。ESD（EmergencyShutdownDevice)緊急停車裝置，ESD獨立于DCS，當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，ESD發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖信號，緊急停車，避免危險擴(kuò)散造成大的損失。SIS(SafetyInstrumentSystem)安全儀表系統(tǒng)，安全儀表系統(tǒng)獨立于過程控制系統(tǒng)完成安全保護(hù)功能，當(dāng)過程達(dá)到預(yù)定條件時，安全儀表系統(tǒng)動作，使被控制過程轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)。二、焚燒裝置為什么要配置SIS？1、2014年11月13日，國家安全監(jiān)管總局發(fā)出《關(guān)于加強化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見》（安監(jiān)總管三〔2014〕116號），明確了從源頭加快規(guī)范新建項目安全儀表系統(tǒng)管理工作。指導(dǎo)意見中規(guī)定了：從2016年1月1日起，大型和外商獨資合資等具備條件的化工企業(yè)新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學(xué)品儲存設(shè)施，要按照本指導(dǎo)意見的要求設(shè)計符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全儀表系統(tǒng)。從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學(xué)品儲存設(shè)施要設(shè)計符合要求的安全儀表系統(tǒng)。其他新建化工裝置、危險化學(xué)品儲存設(shè)施安全儀表系統(tǒng)，從2020年1月1日起，應(yīng)執(zhí)行功能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計符合要求的安全儀表系統(tǒng)。2、《化工建設(shè)項目廢物焚燒處理工程設(shè)計規(guī)范》第5.13.3條：化工廢物焚燒處置過程應(yīng)設(shè)置獨立于DCS系統(tǒng)的緊急停車系統(tǒng)，并與在線監(jiān)測設(shè)施進(jìn)行聯(lián)鎖。3、《危險廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》第6.7.8條：危險廢物焚燒處置系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置獨立于分散控制系統(tǒng)的緊急停車系統(tǒng)。三、SIS的設(shè)計原則1、可靠性原則為了保證焚燒裝置的生產(chǎn)安全，SIS必須具備與工藝過程相匹配的可靠性。安全儀表系統(tǒng)的可靠性有兩個含義，一是安全儀表系統(tǒng)本身的工作可靠性；二是安全儀表系統(tǒng)對工藝過程認(rèn)知和聯(lián)鎖保護(hù)的可靠性，以及對工藝過程測量、判斷和聯(lián)鎖執(zhí)行的可靠性。2、可用性原則對于安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計而言，不能一味地追求系統(tǒng)的高可靠性，系統(tǒng)的可用性也需要一并考慮?？捎眯裕ㄒ卜Q可用度）是指安全儀表系統(tǒng)在一個給定的時間點內(nèi)能夠正確執(zhí)行功能的概率。常用以下公式表示：A=MTBF/（MTBF+MDT）其中：A----可用性，MTBE----平均無故障工作時間，MDT----平均停車時間要增加系統(tǒng)的可用性，就要增加平均無故障工作時間（MTBF），或減少平均停車時間（MDT）。正確地判斷過程事故，可以減少裝置的非正常停車，減少開/停車造成的經(jīng)濟(jì)損失。3、獨立性原則安全儀表系統(tǒng)應(yīng)獨立于基本過程控制系統(tǒng)（BPCS，如DCS、PLC等），獨立實現(xiàn)安全保護(hù)功能，安全儀表系統(tǒng)的檢測元件、控制單元和執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)單獨設(shè)置。如果工藝需要同時進(jìn)行聯(lián)鎖和控制的話，安全儀表系統(tǒng)和BPCS應(yīng)各自設(shè)置獨立的檢測元件和取源點（特殊情況除外，如配置三取二檢測元件，進(jìn)DCS信號三取中，進(jìn)安全儀表系統(tǒng)三取二，經(jīng)過信號分配器公用檢測元件）。如需要，安全儀表系統(tǒng)應(yīng)能通過數(shù)據(jù)通信連接以只讀方式與DCS通信，但禁止DCS通過該通信連接向安全儀表系統(tǒng)寫信息。安全儀表系統(tǒng)應(yīng)配置獨立的通信網(wǎng)絡(luò)，包括獨立的網(wǎng)絡(luò)交換機、服務(wù)器和工程師站等。安全儀表系統(tǒng)應(yīng)采用冗余電源，由獨立的雙路配電回路供電。應(yīng)避免安全儀表系統(tǒng)和BPCS的信號接線在同一接線箱、中間接線柜或控制柜內(nèi)出現(xiàn)。4、故障安全原則當(dāng)安全儀表系統(tǒng)的元件、設(shè)備、環(huán)節(jié)或能源發(fā)生故障或者失效時，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當(dāng)使工藝過程能夠趨向安全運行或者安全狀態(tài)。整個SIS，包括現(xiàn)場儀表和執(zhí)行元件，都應(yīng)設(shè)計成以下絕對安全形式，即：(1)現(xiàn)場觸點應(yīng)開路報警，正常操作條件下閉合；(2)現(xiàn)場執(zhí)行元件聯(lián)鎖時不帶電，正常操作條件下帶電。對于執(zhí)行器（如切斷閥），一般情況下SIS設(shè)計成安全聯(lián)鎖動作時，切斷閥應(yīng)在安全的（即失氣的）狀態(tài)。5、冗余原則為了提高安全儀表系統(tǒng)的SIL等級，對系統(tǒng)的各個單元實現(xiàn)冗余是必要的。檢測元件的冗余原則為：對于SIL1回路，可采用單一的檢測元件；對于SIL2回路，宜用“1002D”或“2003”冗余的檢測元件；對于安全儀表系統(tǒng)的SIL3回路，應(yīng)采用“2003”冗余的檢測元件。安全儀表系統(tǒng)控制單元的冗余原則為：SIL1可采用“1oo1D”單控制單元；SIL2宜采用“1002D”或“2003”冗余控制單元；SIL3應(yīng)采用“2003”或“2004D”冗余控制單元。安全儀表系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的冗余設(shè)置原則為：SIL1可采用單電磁閥，單控制閥；SIL2宜采用冗余電磁閥，單控制閥；SIL3應(yīng)采用冗余電磁閥，雙控制閥。安全儀表冗余控制閥可以為分別帶電磁閥的兩個開關(guān)閥，也可以為帶電磁閥的一個調(diào)節(jié)閥和一個開關(guān)閥。6、中間環(huán)節(jié)最少原則SIS的中間環(huán)節(jié)應(yīng)該保持“最少原則”。一個回路中儀表越多可靠性越差，典型情況是本安回路的應(yīng)用。因此，可盡量采用隔爆型儀表，減少由于安全柵而產(chǎn)生的故障源，減少誤停車。注意事項SIS系統(tǒng)設(shè)計前裝置應(yīng)進(jìn)行HAZOP分析，通過風(fēng)險評估，采用保護(hù)層分析LOPA進(jìn)行安全要求的分配，確定SIL等級；SIS的可靠性應(yīng)從回路統(tǒng)籌考慮，SIS的SIL等級要求是指從測量儀表到邏輯控制器和執(zhí)