紧急停车系统ESD

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1、.第一讲ESD紧急停车系统1名称、作用、构成紧急停车系统（EmergencyShutDownsystem–ESD）亦称为安全仪表系统（Safety–InstrumentSystem–SIS）、安全联锁系统（SafetyInterlockSystem–SIS）、安全关联系统（SafetyRelatedSystem–SRS）、仪表保护系统（InstrumentProtectiveSystem–IPS）等。以下统称ESD。大多石油和化工生产过程具有高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险。当某些工艺参数超出安全极限，未及时处理或处理不当时，便有可能造成人员伤亡、设备损坏、周边环境污染

2、等恶性事故。这就是说，从安全的角度出发，石油和化工生产过程自身存在着固有的风险。ESD是一种经专门机构认证、具有一定安全度等级，用于降低生产过程风险的安全保护系统。它不仅能响应生产过程因超出安全极限而带来的危险，而且能检测和处理自身的故障，从而按预定的条件或程序使生产过程处于安全状态，以确保人员、设备及工厂周边环境的安全。ESD由检测单元（如各类开关、变送器等）、控制单元和执行单元（如电磁阀、电动门等）组成，其核心部分是控制单元。从ESD的发展过程看，其控制单元部分经历了电气继电器（Electrical）、电子固态电路（Electronic）和可编程电子系统（Progra

3、mmableElectronicSystem），即E/E/PES三个阶段。图1为由PES构成的ESD。输出模块输入模块检测单元控制模块执行单元PES图1ESD的构成2ESD的相关标准及认证机构鉴于ESD涉及到人员、设备、环境的安全，因此各国均制定了相关的标准、规范，使得ESD的设计、制造、使用均有章可循。并有权威的认证机构对产品能达到的安全等级进行确认。这些标准、规范及认证机构主要有：①我国石化集团制定的行业标准SHB-Z06-1999《石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则》。②国际电工委员会1997年制定的IEC61508/61511标准，对用机电设备（继电器）、固态

4、电子设备、可编程电子设备（PLC）构成的安全联锁系统的硬件、软件及应用作出了明确规定。③美国仪表学会制定的ISA-S84.01-1996《安全仪表系统在过程工业中的应用》。④美国化学工程学会制定的AICHE（ccps）-1993，《化学过程的安全自动化导则》。⑤英国健康与安全执行委员会制定的HSEPES-1987，《可编程电子系统在安全领域的应用》。⑥德国国家标准中有安全系统制造厂商标准-DINVVDE0801、过程操作用户标准-DINV19250和DINV19251、燃烧管理系统标准-DINVDE0116等。⑦德国技术监督协会（TÜV）是一个独立的、权威的认证机构，它按

5、照德国国家标准（DIN），将ESD所达到的安全等级分为AK1～AK8，AK8安全级别最高。其中AK4、AK5、AK6为适用于石油和化学工业应用要求的等级。3ESD和DCS的比较DCS与由PES构成的ESD的主要区别有：..DCSESD构成不含检测、执行含检测、执行单元作用（功能）使生产过程在正常工况乃至最佳工况下运行超限安全停车工作动态、连续静态、间断安全级别低、不需认证高、需认证1ESD设计应遵循的原则①原则上应独立设置（含检测和执行单元）；②中间环节最少；③应为故障安全型；④采用冗余容错结构。2故障安全原则组成ESD的各环节自身出现故障的概率不可能为零，且供电、供气中

6、断亦可能发生。当内部或外部原因使ESD失效时，被保护的对象（装置）应按预定的顺序安全停车，自动转入安全状态（FaulttoSafety），这就是故障安全原则。具体体现：①现场开关仪表选用常闭接点，工艺正常时，触点闭合，达到安全极限时触点断开，触发联锁动作，必要时采用“二选一”、“二选二”或“三选二”配置。②电磁阀采用正常励磁，联锁未动作时，电磁阀线圈带电，联锁动作时断电。③送往电气配电室用以开/停电机的接点用中间继电器隔离，其励磁电路应为故障安全型。④作为控制装置（如PLC）“故障安全”意味着当其自身出现故障而不是工艺或设备超过极限工作范围时，至少应该联锁动作，以便按预定

7、的顺序安全停车（这对工艺和设备而言是安全的）；进而应通过硬件和软件的冗余和容错技术，在过程安全时间（PST-ProcessSafetyTime）内检测到故障，自动执行纠错程序，排除故障。3隐故障与显故障①隐故障（CovertFault）：不对危险产生报警，允许危险发展的故障，是故障危险故障（SHB-Z06-1999）。CovertFault：Faultthatcanbeclassifiedashidden，concealed，undetected，unrevealed，latent，ect.（ISA-S84.01-1996）②