安全儀表的基本概念介紹

1. 安全儀表系統(tǒng)（SIS）

實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)安全儀表功能的儀表系統(tǒng)

組成：測(cè)量?jī)x表、邏輯控制器、最終元件及相關(guān)軟件構(gòu)成，作為系統(tǒng)還有通信接口、人機(jī)接口。系統(tǒng)特征為故障安全型。

2. 安全儀表功能（SIF）

為了防止、減少危險(xiǎn)事件發(fā)生或保持過(guò)程安全狀態(tài)，用測(cè)量?jī)x表、邏輯控制器、最終元件及相關(guān)軟件等實(shí)現(xiàn)的安全保護(hù)功能或安全控制功能。

3. 風(fēng)險(xiǎn)、安全

風(fēng)險(xiǎn)：預(yù)期可能發(fā)生的特定危險(xiǎn)事件和后果。

安全：簡(jiǎn)單的說(shuō)，可以接受的風(fēng)險(xiǎn)就是安全。

4. 安全完整性、安全完整性等級(jí)（SIL）

安全完整性：在規(guī)定的條件和時(shí)間內(nèi)，SIS完成SIF的平均概率。

安全完整性等級(jí)（SIL）：安全功能的等級(jí)，由低到高分SIL1—SIL4。

本規(guī)范要求在安全功能分配時(shí)，安全完整性等級(jí)最高為SIL3。

低要求操作模式：

SIL1為平均每年失效的概率10-1---10-2

SIL2為平均每年失效的概率10-2---10-3

SIL3為平均每年失效的概率10-3---10-4

SIL評(píng)估內(nèi)容：

1）確定每個(gè)SIF的SIL

2）確定診斷、維護(hù)和測(cè)試要求，包括測(cè)試間隔時(shí)間。

5. 基本過(guò)程控制系統(tǒng)（BPCS）

響應(yīng)過(guò)程測(cè)量以及其它設(shè)備、其它儀表、控制系統(tǒng)或操作員的輸入信號(hào)，按過(guò)程控制規(guī)律、算法、方式，產(chǎn)生輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制及其相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的系統(tǒng)。

（理解就是SIS以外的控制系統(tǒng)，不執(zhí)行SIF的系統(tǒng)）。

6. 保護(hù)層

通過(guò)預(yù)防、控制、減緩等手段降低風(fēng)險(xiǎn)的措施

安全生命周期：從工程方案設(shè)計(jì)開始到所有安全儀表功能停止使用的全部過(guò)程。

分三個(gè)階段：

1）工程設(shè)計(jì)階段，從方案設(shè)計(jì)到詳細(xì)工程設(shè)計(jì)完。自控專業(yè)從收到SIL評(píng)估及審查前的過(guò)程為參與者，后為主導(dǎo)者。

2）集成調(diào)試驗(yàn)收測(cè)試階段，集成商為主。

3）操作維護(hù)階段，業(yè)主自控專業(yè)為主。

三.測(cè)量?jī)x表

測(cè)量?jī)x表包括模擬量和開關(guān)量?jī)煞N類型儀表

1. 一般規(guī)定

● 測(cè)量?jī)x表宜采用4～20mA+HART的智能變送器

● 爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所優(yōu)先使用隔爆型儀表

● 現(xiàn)場(chǎng)安裝測(cè)量?jī)x表防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP65

● 測(cè)量?jī)x表及取源點(diǎn)宜獨(dú)立設(shè)置

● 不應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線或其它通信方式作為SIS的輸入信號(hào)

2. 測(cè)量?jī)x表獨(dú)立設(shè)置和冗余設(shè)置原則

● 完成SIL1的SIF：測(cè)量?jī)x表可與BPCS共用，可采用單一測(cè)量?jī)x表

● 完成SIL2的SIF：測(cè)量?jī)x表宜與BPCS分開，宜采用冗余測(cè)量?jī)x表

● 完成SIL3的SIF：測(cè)量?jī)x表應(yīng)與BPCS分開，應(yīng)采用冗余測(cè)量?jī)x表

3. 冗余方式

● 當(dāng)系統(tǒng)要求高安全性時(shí)，應(yīng)采用“或”邏輯結(jié)構(gòu)

● 當(dāng)系統(tǒng)要求高可用性時(shí)，應(yīng)采用“與”邏輯結(jié)構(gòu)

● 當(dāng)系統(tǒng)要求兼顧高安全性和高可用性時(shí)，應(yīng)采用三取二邏輯結(jié)構(gòu)

四.最終元件

最終元件包括控制閥（調(diào)節(jié)閥、切斷閥）、電磁閥、電機(jī)等執(zhí)行設(shè)備

1. 一般規(guī)定

● 最終元件宜采用氣動(dòng)控制閥，不宜采用電動(dòng)控制閥

● 氣動(dòng)控制閥執(zhí)行安全儀表功能時(shí)，SIS應(yīng)優(yōu)先動(dòng)作，也就是說(shuō)調(diào)節(jié)閥帶的電磁閥應(yīng)安裝在定位器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間，切斷閥帶的電磁閥應(yīng)安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。電磁閥電源應(yīng)由SIS提供

● 氣動(dòng)控制閥宜采用彈簧復(fù)位單氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)采用雙氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，宜配空氣儲(chǔ)罐或?qū)Ｓ脙x表氣源管線

● 爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所優(yōu)先使用隔爆型電磁閥、閥位開關(guān)

● 現(xiàn)場(chǎng)安裝電磁閥、閥位開關(guān)防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于IP65

2. 控制閥獨(dú)立設(shè)置和冗余設(shè)置原則

● 完成SIL1的SIF：控制閥可與BPCS共用，但SIS應(yīng)優(yōu)先動(dòng)作，可采用單一控制閥

● 完成SIL2的SIF：控制閥宜與BPCS分開，宜采用冗余控制閥

● 完成SIL3的SIF：控制閥應(yīng)與BPCS分開，應(yīng)采用冗余控制閥

3. 冗余方式

● 控制閥冗余可采用一個(gè)調(diào)節(jié)閥和一個(gè)切斷閥，也可采用二個(gè)切斷閥

● 當(dāng)系統(tǒng)要求高安全性時(shí)，冗余電磁閥宜采用“或”邏輯結(jié)構(gòu)

● 當(dāng)系統(tǒng)要求高可用性時(shí)，冗余電磁閥宜采用“與”邏輯結(jié)構(gòu)

五.邏輯控制器

邏輯控制器宜采用可編程電子系統(tǒng)，簡(jiǎn)單場(chǎng)合可采用繼電器系統(tǒng)，或可編程電子系統(tǒng)、繼電器系統(tǒng)混合構(gòu)成。

1. 一般規(guī)定: 當(dāng)邏輯控制器為可編程電子系統(tǒng)時(shí)

● 邏輯控制器總響應(yīng)時(shí)間宜為100ms---300ms,總響應(yīng)時(shí)間指信號(hào)從進(jìn)邏輯控制器到出邏輯控制器所需的全部時(shí)間

● 邏輯控制器的中央處理單元負(fù)荷不應(yīng)超過(guò)50%

● 邏輯控制器的內(nèi)部通信負(fù)荷不應(yīng)超過(guò)50%，若采用以太網(wǎng)的通信負(fù)荷不應(yīng)超過(guò)20%

2. 邏輯控制器獨(dú)立設(shè)置和冗余設(shè)置原則

● 完成SIL1的SIF：邏輯控制器宜與BPCS分開，可采用冗余邏輯控制器

● 完成SIL2的SIF：邏輯控制器應(yīng)與BPCS分開，宜采用冗余邏輯控制器

● 完成SIL3的SIF：邏輯控制器應(yīng)與BPCS分開，應(yīng)采用冗余邏輯控制器

3. 邏輯控制器的配置原則

● 邏輯控制器符合SIL要求，應(yīng)獨(dú)立完成SIF

● 邏輯控制器的軟硬件版本應(yīng)是正式發(fā)布的

● 邏輯控制器的中央處理單元、I/O單元、電源單元、通信單元等應(yīng)是獨(dú)立的單元，應(yīng)允許在線更換單元而不影響邏輯控制器的正常運(yùn)行

● 邏輯控制器應(yīng)有軟件和硬件診斷和測(cè)試功能，診斷和測(cè)試信息應(yīng)在工程師站和/或操作站顯示、記錄

● 邏輯控制器的系統(tǒng)故障宜在SIS的操作站報(bào)警，也可在BPCS的操作站報(bào)警

4. 邏輯控制器的接口配置原則

● I/O卡信號(hào)通道應(yīng)帶光電或電磁隔離，I/O卡不應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字信號(hào)

● 檢測(cè)同一過(guò)程變量的多臺(tái)測(cè)量?jī)x表信號(hào)宜接到不同輸入卡件

● 冗余的最終元件應(yīng)接到不同的輸出卡件，每一個(gè)輸出信號(hào)通道應(yīng)只接一個(gè)最終元件