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时间:2019-07-04
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1、题目:安全仪表系统(SIS)主讲人:第一节概述随着大型石化装置的发展,生产产品多样化、控制工程越趋复杂,安全保护越来越被重视。安全保护在石化生产过程中的表现形式是逐级上升的,即生产中使控制参数在正常范围内时使用的仪表调节系统;当调节系统不及时或出现干扰等异常,控制参数超出正常范围时使用报警联锁系统,此时需要采取手动或自动措施使生产恢复到正常状态上去;当情况进一步恶化达到临界状态时使用紧急停车系统,即ESD系统,按照预先设定的程序,包括紧急放空、仪表的选用事故状态、动设备停止运行等等措施,通过局部或整体停车方式
2、消除危险;当事故已经出现,包括可燃气体泄漏、火灾等形成时采用火气消防系统来补救;对特殊场所,火气消防系统不能彻底消除事故时,采用物理防爆措施,即使用防爆墙等;物理防爆无法彻底消除灾害时采取最后一项措施时紧急疏散撤离。IEC61511对安全防护的分层描述见下图所示。在工艺生产过程中,存在各种各样的工艺参数和工艺设备状态,这些参数和状态被检测出来就是过程信号。生产中当这些参数控制在规定的范围内时,说明生产过程处于正常状态;超出这个范围说明出现异常,要求以声光形式提醒操作者采取调节措施(参数调整或设备适当操作)或者
3、通过预定的程序使其恢复到正常值范围内,这个声光表现形式称为报警,根据预定程序的操作就是联锁;如果异常进一步扩大,为防止事故发生而采取的局部或整体生产装置停车的仪表系统,称为安全仪表系统(SIS),或紧急停车系统(ESD),它是生产过程中的一种自动安全保护系统,能对石油化工等生产过程中可能发生的危险(超出安全限定)及不采取措施而继续恶化的状态进行及时地响应和保护,使其进入预定的安全停车状态,从而保证人员、设备、生产和装置的安全。从正常生产到危险发生过程不同阶段示意如图2—4—1所示。安全仪表系统的基本功能结构示
4、意如图2—4—2所示。一、通用安全标准由于SIS属于保护装置的安全仪表系统,所以对SIS控制器本身安全要求很高,有关国际机构对控制器的可靠性、安全性制定了相关的安全标准,并对相关控制器产品和使用的编程软件平台、应用于SIS程序的标准功能块等进行等级认证。1、DINV19250德国标准,规定安全系统的设计等级必须符合生产过程现场的危险性等级AK1~AK8(1~8级)。2、IEC61508国际电工组织制定的国际标准,用于确定过程、交通、医药工业等的安全周期(Safetylifecycle),对设备的完整性、设计、
5、操作、测试和维护提出要求,主要针对制造商和设备供应商。标准根据发生故障的可能性分成四个SIL等级,即等级表示符号描述一级SIL1每年故障危险的平均概率为0.1~0.01二级SIL2每年故障危险的平均概率为0.01~0.001三级SIL3每年故障危险的平均概率为0.001~0.0001四级SIL4每年故障危险的平均概率为0.0001~0.000013、ANSI/SIAS84.01-1996美国对工业过程的安全系统设立的标准,是IEC61508和DINV19250的结合,但去除了SIL4这个最高级别。4、Draf
6、tIEC61511第1~4部分,适用于工艺过程工业的安全仪表系统(包括SIS设计者、系统集成商和最终用户)的国际化标准,是IEC61508的补充。5、EN54的第三部分适用于火灾检测报警系统的欧洲标准,NFPA72则是美国“国家火灾报警标准”等。二、联锁保护系统设置:根据《石油化工安全仪表系统设计规范》SH/T3018-2003有关要求,安全仪表系统应符合下列规定。1、独立安全联锁保护和停车系统独立于过程控制系统,以降低控制功能和安全功能同时失效的概率,使联锁和停车系统不依附于过程控制系统就能独立完成自动保护
7、联锁的安全功能。见图2—4—3“独立的安全仪表系统”。安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem-SIS)包括传感器(Sensor)、逻辑运算器(Logicsolver)和最终执行元件(Finalelement)。1.1SIS传感器选用:独立设置原则:1级SIS传感器可与DCS共用;2级SIS传感器宜与DCS分开;3级SIS传感器应与DCS分开;冗余设置原则:1级SIS传感器可采用单一的传感器;2级SIS传感器宜采用冗余的传感器;3级SIS传感器应采用冗余的传感器;冗余选择原则:保证系统的
8、安全性时,采用“或”逻辑结构;保证系统的可用性时,采用“与”逻辑结构;当系统的安全性和可用性均需保证时,采用“三取二”逻辑结构;传感器宜采用隔爆型的变送器(压力、差压、差压流量、差压液位、温度),不宜采用开关型传感器;传感器由SIS系统供电。1.2SIS逻辑运算器选用:SIS逻辑运算器:继电器系统,可编程序电子系统,混合系统三种;继电器用于I/O点较少,逻辑功能简单的场合;可编程电子系统用于I/O点
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