安全仪表系统及其功能安全 PPT
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安全仪表系统设计目标—正确的功能和良好的可靠性。
基本过程控制系统（BPCS） Basic Process Control System
--基于DCS --基于PLC的监控系统 --基于SCADA --基于常规仪表控制系统 --
基本过程控制系统是活动的、动态的，需要人工频繁的干预。使生产过程的温 度、压力、液位、流量等工艺参数维持在规定的范围之内，以保证产品的产量与质 量。
爆炸和大火从2005年12月11日早6点开始，直至13日的下午才完全扑灭。
共有8人遇难和43人受到严重伤害。
▪ 希思罗机场（Heathrow Airport）30％的航空用油由该油库供应。 ▪ 由于其中通讯公司设施的损坏，影响了大范围互联网用户的业务。 ▪ 由于大量泡沫灭火剂的使用，对地下水构成了威胁。 ▪ 由于对公众的伤害，导致了大量的法律诉讼，即使到2009年6月，仍有与该事故有关 的诉讼案件在法院开庭。 ▪ 2005年10月10日晚7时，开始向912＃储油罐输入无铅汽油。午夜时分，对储罐的液位 进行检查，没有发现异常。11日凌晨3时左右，912＃罐的液位不再变化，但此时仍在 以550m3/h的流量泵入汽油。计算表明，在5时20分储罐冒顶并开始溢出，到6时爆炸 发生前的40分钟，大约有300吨汽油从罐壁流向地面。在罐的周围有半封闭的围堰，溢 流出的汽油拦在了围堰内，但在油面形成了1到2米厚的油气云团，并向四周扩散。没 有证据找出准确的点火源，不排除应急发电机和消防泵系统。
1994年7月 英国Millford炼厂（Shell）
• 20吨可燃气体泄漏（从火炬放空罐） • 爆炸相当于4吨烈性炸药 • 26 人伤亡 • $75 00万重建 • $320,000 罚金和 $200,000 诉讼费
2004年7月30日 GAS transport（气体输送）- 比利时
气体管线爆炸
二、功能安全
（一）典型事故
印度—博帕尔(BHOPAL) 1984年12月3日
剧毒气体泄漏:异氰酸甲酯 Methyl Isocyanate
联碳(印度)有限公司
2005年8月, >+20,000 人因此死亡
• 泄漏气体：异氰酸甲酯 Methyl Isocyanate • 6套安全系统无一起作用 • > 3000 人因吸入剧毒气体死亡(41吨) • > 500,000 人受到影响 • 没有逃生计划 • 由于没有察觉和准备、没有接受培训，应急响应失效 • > 20,000 人死亡 • > 120,000 人仍然遭受疾病困扰 • 化工厂最为严重的事故
SH/T 3018-2003石油化工安全仪表系统设计规范 用仪表实现安全功能的系统。系统包括传感器，逻辑运算器，最终 执行元件及相应软件等。
IEC 61511 （GB/T20119） Functionalsafety: safety instrumente d systems for the process industry sector 用来完成一个或多个安全仪表功能的仪表系统。安全仪表系统由传 感器，运算器和最终元件组合而成。
工厂内部紧急应对计划 周边区域防灾计划
工厂内部的应急计划 周边居民、公共设施的应急计划
保护层模型 （洋葱模型）
1
LOwk.baidu.comA
Layer of protection analysis
社区紧急响应 全厂紧急响应 物理防护(防护堤) 物理防护(释放设备) SIS自动动作
关键报警, 操作员监控, 人工干预
基本控制, 工艺报警, 操作员监控
安全仪表系统及其功能安全
一、安全仪表系统 二、功能安全 三、国内外进展 四、SIL等级确定与评估 五、前期工作 六、石油化工行业功能安全现状 七、下一步计划
一、安全仪表系统
（一）相关概念
安全相关系统（SRS） Safety Related System
用于安全目的的系统称之为安全相关系统。安全相关系统的作用是监 视生产过程的状态，在出现危险条件时采取相应措施，防止危险发生或者 减轻危险造成的后果，避免潜在风险对人身、设备、环境造成伤害。安全 相关系统在工业生产和日常生活中随处可见，如安全帽、安全阀、紧急停 车系统、汽车的安全气囊等等。
工艺
I
设计
LAH 1
减轻
SIS
预防
BPCS
（三）标准定义 关键词：安全功能 传感器 逻辑运算器 执行元件
ANSI／ISA S84.01—1996 Application of safety instrumented systems for the process industries 由传感器、逻辑控制器及终端元件组成的系统，其目的是出现故障 时，将过程处于安全状态。
安全仪表系统（SIS） Safety Instrumented System
--紧急停车系统（ESD） --火/气保护系统（F&G） --安全联锁系统（SIS） --燃烧炉控制系统（BMS） --高压保护系统（HIPPS） --
安全仪表系统是静态的、被动的，不需要人为干预。在危险情况 出现时必须能够由静变动，正确完成其功能。
安全仪表系统在保护层中的位置
层次
名称
说明
第一层
第二层 第三层
第四层 第五层 第六层 第七层 第八层
过程设计
过程设计中实现本质安全工厂
基本过程控制系统（BPCS） 如DCS，以正常运行的监控为目的
区别于BPCS的重要报警
安全仪表系统 （SIS） 物理防护层（一） 物理防护层（二）
操作员介入需要有一定的必要余度时。 系统自动地使工厂安全停车。 安全阀泄压、过压保护系统 将泄漏液体局限在局部区域的防护堤
安全仪表功能SIF Safety Instrumented Function
--每个SIF针对特定的风险 --每套SIS可以执行多个SIF --安全功能和安全仪表功能 --危险出现时，要求SIS正确执行对应的SIF
（二）作用
监视生产过程的状态，在出现危险的条件时，自动执 行其规定的安全仪表功能，防止危险事件发生，或减轻危 险事件造成的影响。
Gellingen-比利时
2004.07.30
24 人死亡 132 人受伤
© HIMA 2008
• 安全系统已经发现泄漏，提示停 • 影响后续电厂，当地市区30%电力 • 坚持运转，七人一组寻找漏点 • 一组找到漏点，恰逢燃爆，当场全部死亡
仅有安全系统是不够的
2005年10月10日
英国Buncefield储油终端爆炸和火灾事故
基本过程控制系统（BPCS） Basic Process Control System
--基于DCS --基于PLC的监控系统 --基于SCADA --基于常规仪表控制系统 --
基本过程控制系统是活动的、动态的，需要人工频繁的干预。使生产过程的温 度、压力、液位、流量等工艺参数维持在规定的范围之内，以保证产品的产量与质 量。
爆炸和大火从2005年12月11日早6点开始，直至13日的下午才完全扑灭。
共有8人遇难和43人受到严重伤害。
▪ 希思罗机场（Heathrow Airport）30％的航空用油由该油库供应。 ▪ 由于其中通讯公司设施的损坏，影响了大范围互联网用户的业务。 ▪ 由于大量泡沫灭火剂的使用，对地下水构成了威胁。 ▪ 由于对公众的伤害，导致了大量的法律诉讼，即使到2009年6月，仍有与该事故有关 的诉讼案件在法院开庭。 ▪ 2005年10月10日晚7时，开始向912＃储油罐输入无铅汽油。午夜时分，对储罐的液位 进行检查，没有发现异常。11日凌晨3时左右，912＃罐的液位不再变化，但此时仍在 以550m3/h的流量泵入汽油。计算表明，在5时20分储罐冒顶并开始溢出，到6时爆炸 发生前的40分钟，大约有300吨汽油从罐壁流向地面。在罐的周围有半封闭的围堰，溢 流出的汽油拦在了围堰内，但在油面形成了1到2米厚的油气云团，并向四周扩散。没 有证据找出准确的点火源，不排除应急发电机和消防泵系统。
1994年7月 英国Millford炼厂（Shell）
• 20吨可燃气体泄漏（从火炬放空罐） • 爆炸相当于4吨烈性炸药 • 26 人伤亡 • $75 00万重建 • $320,000 罚金和 $200,000 诉讼费
2004年7月30日 GAS transport（气体输送）- 比利时
气体管线爆炸
二、功能安全
（一）典型事故
印度—博帕尔(BHOPAL) 1984年12月3日
剧毒气体泄漏:异氰酸甲酯 Methyl Isocyanate
联碳(印度)有限公司
2005年8月, >+20,000 人因此死亡
• 泄漏气体：异氰酸甲酯 Methyl Isocyanate • 6套安全系统无一起作用 • > 3000 人因吸入剧毒气体死亡(41吨) • > 500,000 人受到影响 • 没有逃生计划 • 由于没有察觉和准备、没有接受培训，应急响应失效 • > 20,000 人死亡 • > 120,000 人仍然遭受疾病困扰 • 化工厂最为严重的事故
SH/T 3018-2003石油化工安全仪表系统设计规范 用仪表实现安全功能的系统。系统包括传感器，逻辑运算器，最终 执行元件及相应软件等。
IEC 61511 （GB/T20119） Functionalsafety: safety instrumente d systems for the process industry sector 用来完成一个或多个安全仪表功能的仪表系统。安全仪表系统由传 感器，运算器和最终元件组合而成。
工厂内部紧急应对计划 周边区域防灾计划
工厂内部的应急计划 周边居民、公共设施的应急计划
保护层模型 （洋葱模型）
1
LOwk.baidu.comA
Layer of protection analysis
社区紧急响应 全厂紧急响应 物理防护(防护堤) 物理防护(释放设备) SIS自动动作
关键报警, 操作员监控, 人工干预
基本控制, 工艺报警, 操作员监控
安全仪表系统及其功能安全
一、安全仪表系统 二、功能安全 三、国内外进展 四、SIL等级确定与评估 五、前期工作 六、石油化工行业功能安全现状 七、下一步计划
一、安全仪表系统
（一）相关概念
安全相关系统（SRS） Safety Related System
用于安全目的的系统称之为安全相关系统。安全相关系统的作用是监 视生产过程的状态，在出现危险条件时采取相应措施，防止危险发生或者 减轻危险造成的后果，避免潜在风险对人身、设备、环境造成伤害。安全 相关系统在工业生产和日常生活中随处可见，如安全帽、安全阀、紧急停 车系统、汽车的安全气囊等等。
工艺
I
设计
LAH 1
减轻
SIS
预防
BPCS
（三）标准定义 关键词：安全功能 传感器 逻辑运算器 执行元件
ANSI／ISA S84.01—1996 Application of safety instrumented systems for the process industries 由传感器、逻辑控制器及终端元件组成的系统，其目的是出现故障 时，将过程处于安全状态。
安全仪表系统（SIS） Safety Instrumented System
--紧急停车系统（ESD） --火/气保护系统（F&G） --安全联锁系统（SIS） --燃烧炉控制系统（BMS） --高压保护系统（HIPPS） --
安全仪表系统是静态的、被动的，不需要人为干预。在危险情况 出现时必须能够由静变动，正确完成其功能。
安全仪表系统在保护层中的位置
层次
名称
说明
第一层
第二层 第三层
第四层 第五层 第六层 第七层 第八层
过程设计
过程设计中实现本质安全工厂
基本过程控制系统（BPCS） 如DCS，以正常运行的监控为目的
区别于BPCS的重要报警
安全仪表系统 （SIS） 物理防护层（一） 物理防护层（二）
操作员介入需要有一定的必要余度时。 系统自动地使工厂安全停车。 安全阀泄压、过压保护系统 将泄漏液体局限在局部区域的防护堤
安全仪表功能SIF Safety Instrumented Function
--每个SIF针对特定的风险 --每套SIS可以执行多个SIF --安全功能和安全仪表功能 --危险出现时，要求SIS正确执行对应的SIF
（二）作用
监视生产过程的状态，在出现危险的条件时，自动执 行其规定的安全仪表功能，防止危险事件发生，或减轻危 险事件造成的影响。
Gellingen-比利时
2004.07.30
24 人死亡 132 人受伤
© HIMA 2008
• 安全系统已经发现泄漏，提示停 • 影响后续电厂，当地市区30%电力 • 坚持运转，七人一组寻找漏点 • 一组找到漏点，恰逢燃爆，当场全部死亡
仅有安全系统是不够的
2005年10月10日
英国Buncefield储油终端爆炸和火灾事故