淺析石油化工安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計

胡君堯

（南京揚子石油化工設(shè)計工程有限責(zé)任公司，江蘇南京 210048）

淺析石油化工安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計

胡君堯

（南京揚子石油化工設(shè)計工程有限責(zé)任公司，江蘇南京 210048）

在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中，對于安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用是企業(yè)安全控制的重要環(huán)節(jié)，介紹了SIS發(fā)展過程各階段安全儀表設(shè)備的特點，以研究石油化工安全儀表的設(shè)計為主，對于現(xiàn)有的安全儀表系統(tǒng)進行優(yōu)化，旨在設(shè)計出一種更加具有應(yīng)用價值的安全儀表系統(tǒng)，以期為今后的工作提供一定的技術(shù)支持。

石油化工；安全儀表系統(tǒng)；系統(tǒng)優(yōu)化

1 SIS的概念以及發(fā)展過程各階段安全儀表設(shè)備的特點

SIS是一種儀表系統(tǒng)，該系統(tǒng)組成單元主要有三項，分別是傳感器、邏輯控制器和執(zhí)行機構(gòu)，通常情況下，它能夠行使一項或多項安全儀表功能。

1975年之前，SIS一般采用電磁繼電器或固態(tài)集成電路來裝配相關(guān)安全系統(tǒng)的控制設(shè)備，該控制設(shè)備具有安全性能高的特點，但同時也使得其增加了后期的維護工序，操作復(fù)雜，與此同時，也沒有嚴(yán)格要求其使用的檢測和控制設(shè)備。自1980年開始采用PLC，其主要特點是克服了之前后期維護復(fù)雜的缺點，使其達到安全性高且易于維護的特點，但是由于其與過程控制系統(tǒng)在某種程度上，不能嚴(yán)格區(qū)分開，所以也沒有嚴(yán)格要求其使用的檢測和控制設(shè)備。1996年，SIS的概念在美國國家標(biāo)準(zhǔn)化組織（ANSI）和美國儀表學(xué)會（ISA）的標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)生產(chǎn)過程中安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用》發(fā)布后正式啟用，同時相關(guān)規(guī)范性文件也陸續(xù)推出來，尤其是在1998年12月，SIS的工業(yè)化應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)IEC 61508的發(fā)布及2003年標(biāo)準(zhǔn)IEC 61511的發(fā)布后正式確定了國際標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止，SIS已經(jīng)在很多地方得到了廣泛的運用，為了使其具有更高的安全性能和可靠性，對相關(guān)回路的檢測儀表、邏輯控制器和執(zhí)行器均提出了更高的SIL要求或冗余配置要求，但這也無形中增加了投資成本。

2 SIS的設(shè)計優(yōu)化

隨著石油化工行業(yè)的飛速發(fā)展，通常需要從多個方面進行SIS設(shè)計優(yōu)化，比如：具體模型、邏輯設(shè)計、系統(tǒng)配置等。

2.1 SIS的具體設(shè)計優(yōu)化

在進行SIS的具體設(shè)計優(yōu)化時必須遵循一條原則，就是經(jīng)過優(yōu)化后的系統(tǒng)必須比原先的系統(tǒng)的安全性能更高。具體表現(xiàn)在：優(yōu)化后的系統(tǒng)能夠通過項目的生產(chǎn)狀態(tài)判斷出可能存在的風(fēng)險，并且能夠及時的做出相應(yīng)的應(yīng)急反應(yīng)，對出現(xiàn)的不同狀況，要作出不同的措施，盡量減少危險擴散程度，使其損失降到最低。

（1）優(yōu)化SIS選型。對SIS的優(yōu)化選型，需要遵循嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，不僅對產(chǎn)品的適用性有較高要求，同時還需要考量產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的實力資本情況。除此之外還需要做到以下幾點[1]：第一，所選系統(tǒng)必須是經(jīng)過國際認(rèn)證的合格產(chǎn)品，并且要與SIS兼容，有較高的匹配程度；第二，進行選型時，對于產(chǎn)品的自我診斷、測試、記錄、報警等功能有一定考量，確保所選產(chǎn)品的品質(zhì)；第三，所選取的控制器應(yīng)當(dāng)具備雙重化功能?？偟膩碚f，SIS無論是在可靠性還是冗余性方面，都要比DCS強大很多，所以SIS系統(tǒng)在實際應(yīng)用中能更大程度的保證石油化工生產(chǎn)的安全，并提高石油化工生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

（2）優(yōu)化系統(tǒng)的配置選取。優(yōu)化系統(tǒng)中，最重要的就是系統(tǒng)的配置，所以在選取配置時一定要格外注意，為了滿足目前生產(chǎn)的需要，在配置選擇的過程中，應(yīng)該滿足以下要求：①在執(zhí)行元件上，應(yīng)該單獨設(shè)置其配置，一般情況下，SIS傳感器在傳遞信號的時候由SIS進行供電，但是信號傳遞則是先由SIS傳給分配器，再由分配器傳送到DCS，最后由其進行表決。另外在控制閥上需要設(shè)置安全系數(shù)臨界值，保證一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)能對SIS立即作出相應(yīng)的應(yīng)急措施。②在選取傳感器的時候，應(yīng)當(dāng)使其與SIS具有較高的匹配度，比如單一傳感器應(yīng)滿足安全完整性一級，冗余傳感器應(yīng)滿足安全完整性二級。

2.2 SIS設(shè)計優(yōu)化的邏輯設(shè)計

在進行優(yōu)化系統(tǒng)的邏輯設(shè)計時，對不同對象應(yīng)采取不同的設(shè)計方案，一般的參考依據(jù)是SIS的控制器選型以及系統(tǒng)配置的結(jié)果。在進行邏輯設(shè)計時應(yīng)注意以下問題：

（1）優(yōu)化后的邏輯設(shè)計應(yīng)保持與原始的SIS系統(tǒng)的適用性相一致。

（2）輔助操作面板設(shè)計應(yīng)該更加人性化、適用性強，操作便捷，比如添加旁路開關(guān)可以使操作更加便捷。

（3）在進行優(yōu)化系統(tǒng)的維護旁路設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場的儀表實際維修測試情況，在DCS操作站上進行開關(guān)操作的設(shè)計模式。

3 結(jié)束語

SIS作為新型的安全儀表系統(tǒng)，可以有效地保證石油化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全性與穩(wěn)定性，并且對于保證現(xiàn)代工業(yè)的安全生產(chǎn)起到非常大的作用，隨著該系統(tǒng)設(shè)計的國際化標(biāo)準(zhǔn)的完善與推廣，以及科技網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步，SIS的設(shè)計也朝著國際化和標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)發(fā)展，其越來越具備更強大的功能，安全性、穩(wěn)定性也成倍提高，但與此同時也使SIS系統(tǒng)的復(fù)雜性增加，操作也更加繁瑣。對于后期的維修保養(yǎng)工作也提出了更高的要求，所以這就要求在進行SIS的設(shè)計優(yōu)化過程中，一定要參考國際推出的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，只有該系統(tǒng)越接近標(biāo)準(zhǔn)化，才能使后期維修工作也趨于標(biāo)準(zhǔn)化，才能設(shè)計出更具有應(yīng)用價值的石油化工安全儀表系統(tǒng)。

[1] 武照云，李麗，劉楠嶓，等. 電子儀表可靠性管理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力， 2017，（2）.

Analysis on the Design of Petrochemical Safety Instrument System

Hu Jun-rao

In modern industrial enterprises， the application of safety instrumentation system is an important link in enterprise safety control. It introduces the characteristics of safety instrumentation equipment in all stages of SIS development process， and studies the design of petrochemical safety instrument. Of the safety instrument system to optimize， designed to design a more valuable value of the safety instrument system， with a view to the future work to provide some technical support.

petrochemical industry； safety instrument system； system optimization

TQ056

B

1003–6490（2017）05–0125–01

2017–04–06

胡君堯（1989—），男，江蘇南京人，助理工程師，主要從事化工儀表設(shè)計工作。