化工生产安全-紧急停车联锁-SIS系统
紧急停车系统ESD
第一讲ESD紧急停车系统1名称、作用、构成紧急停车系统（Emergency ShutDown system – ESD）亦称为安全仪表系统（Safety – Instrument System – SIS）、安全联锁系统（Safety Interlock System –SIS）、安全关联系统（Safety Related System – SRS）、仪表保护系统（Instrument Protective System – 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（Programmable Electronic System），即E/E/PES三个阶段。
图1为由PES构成的ESD。
图1 ESD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》。
仪表安全等级的定义和区别SILSIL与SIL有什么区别
Esd（Emergency Shutdown Device）:紧急停车系统，多数应用于石油和化工系统，是一个独立于DCS系统的控制单元，在工艺发生危险状况时，对设备，环境等进行紧急的启挺，开关操作。
配置设备以高档的PLC居多，多数处理DI/DO点，现在多数与DCS进行通讯。
SIS（SIS, safety instrumented system）:安全仪表系统，主要用于汽轮机，压缩机等高速运转设备，对轴承的转速，震动，位移，温度等进行检测，对设备进行保护，原来设计多为模块组合，相当于与智能仪表的组合体。
SIS是安全仪表系统，ESD是紧急停车系统，ESD属于SIS的一部分。
SIS包括现场仪表、逻辑解决器、执行机构三部分，这三个部分都要是安全设计的，常规的ESD系统只是SIS的逻辑解决器这部分，当然也要是安全设计的。
随便举个例子，不一定合适，但是可以帮助理解这些概念。
西门子的PCS7 系统。
包含了S7-400H 硬件，WinCC 监控软件，Simaticnet 通讯软件。
Step7编程软件。
PDM等智能仪表工具。
PCS7 是一系列软件，硬件的组合体，是一个系统的概念。
SIS 基本上也是同样的道理。
?从本质上来讲，SIS 的硬件系统不光包括，SIS控制器及IO（例如Triconex，HIMA，西门子400FH）。
还应包括所有跟控制器接口的其他输入部件，例如获得TUV SIL认证的传感器，变送器，检测装置；还应该包括所有输出部件，如获得TUV SIL认证的执行器（液压安全执行器，气动安全执行器，电动型安全执行器），还应该有获得认证的现场设备。
－－要求严格的现场，阀门本体也必须是有TUV 证书的。
例如核电厂的安全阀不光是锅炉与压力容器质检合格，还应该有核检证书，还应该有TUV的安规证书，明确标明是SIL几等级。
那么，我们现在再来理解这些概念，，，安全型控制器（目前这个叫法最科学）??仅仅是SIS系统硬件中的一环。
仪表安全等级的定义和区别,SIL SIL 与SIL有什么区别？
Esd（Emergency Shutdown Device）:紧急停车系统，多数应用于石油和化工系统，是一个独立于DCS系统的控制单元，在工艺发生危险状况时，对设备，环境等进行紧急的启挺，开关操作。
配置设备以高档的PLC居多，多数处理DI/DO点，现在多数与DCS 进行通讯。
SIS（SIS, safety instrumented system）:安全仪表系统，主要用于汽轮机，压缩机等高速运转设备，对轴承的转速，震动，位移，温度等进行检测，对设备进行保护，原来设计多为模块组合，相当于与智能仪表的组合体。
SIS是安全仪表系统，ESD是紧急停车系统，ESD属于SIS的一部分。
SIS包括现场仪表、逻辑解决器、执行机构三部分，这三个部分都要是安全设计的，常规的ESD系统只是SIS的逻辑解决器这部分，当然也要是安全设计的。
随便举个例子，不一定合适，但是可以帮助理解这些概念。
西门子的PCS7 系统。
包含了S7-400H 硬件，WinCC 监控软件，Simaticnet 通讯软件。
Step7编程软件。
PDM等智能仪表工具。
PCS7 是一系列软件，硬件的组合体，是一个系统的概念。
SIS 基本上也是同样的道理。
?从本质上来讲，SIS 的硬件系统不光包括，SIS控制器及IO（例如Triconex，HIMA，西门子400FH）。
还应包括所有跟控制器接口的其他输入部件，例如获得TUV SIL认证的传感器，变送器，检测装置；还应该包括所有输出部件，如获得TUV SIL认证的执行器（液压安全执行器，气动安全执行器，电动型安全执行器），还应该有获得认证的现场设备。
－－要求严格的现场，阀门本体也必须是有TUV 证书的。
例如核电厂的安全阀不光是锅炉与压力容器质检合格，还应该有核检证书，还应该有TUV的安规证书，明确标明是SIL几等级。
那么，我们现在再来理解这些概念，，，安全型控制器（目前这个叫法最科学）??仅仅是SIS系统硬件中的一环。
安全仪表系统SIS
硬件组件
控制器模块
回路图
现场→端子板→继电器→ 通道→卡件→CPU→工程 师站
停机应急处理
1.如突然停机，请不要慌乱，主操与外操及维保人员相互配合应立即 启动备用压缩机. 1.1首先工艺人员按照正常的操作流程启动油泵，使油压达到起 机条件.。 1.2然后仔细查看压缩机的所有条件是否满足，再按复位按钮复 位。 1.3内操盯紧SIS与DCS画面，同时与外操人员保持沟通。
冗余设置原则：1级 SIS 可采用单一阀门； 2级宜采用冗余阀门；如采用单一阀门，电磁阀宜冗余配置； 3级宜采用冗余阀门；可采用一个控制阀和一个切断阀； 电磁阀设置原则：电磁阀应采用长期带电，低功耗，隔爆型；由SIS系统供电。 1.4 独立设置的目的 1.4.1 降低控制功能和安全功能同时失效概率，当维护DCS部分故障时也不会危及 安全保护系统； 1.4.2 对于大型装置或旋转机械设备，紧急停车系统响应速度越快越好，这有利于 保护设备，避免事故扩大和分析事故原因记录，DCS处理大量过程监测信息，因 此其响应速度难以作得很快； 1.4.3 DCS系统是过程控制系统，是动态的，需要人工频繁的干预，这有可能引起 人为误动作；而SIS是静态的，不需要人为干预，这样设置SIS可以避免人为误动 作。 2、冗余（用多个相同的模块或部件实现特定功能或数据处理） 2.1 元件冗余：具有指定的独立的N：1重元件，并且自动检测故障，切换到后备 设备上； 2.2 表决（用多数原则确定结论）结构：如三取二表决电路，排除由于元件故障而 出现的虚假动作，避免不应有的停车事故。
安全仪表系统(Safety Instrumented System - SIS)包括传感器（Sensor）、逻辑 运算器（Logic solver) 和最终执行元件(Final element) 。 1.1 SIS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。
SIS安全仪表控制系统设计原则
SIS安全仪表系统设计原则SIS 安全仪表系统(ESD紧急停车系统)的主要作用是在工艺生产过程发生危险故障时将其自动或手动带回到预先设计的安全状态，以确保工艺装置的生产的安全，避免重大人身伤害及重大设备损坏事故。
在安全仪表系统的设计过程中，IEC 61508，IEC 61511提供了极好的国际通用技术规范和参考资料，在安全仪表系统回路设计过程中，一般需要遵循下列几点原则。
1、SIS 安全仪表系统(ESD紧急停车系统)设计的可靠性原则（安全性原则）为了保证工艺装置的生产安全，安全仪表系统必须具备与工艺过程相适应的安全完整性等级SIL（Safety Integrity Level）的可靠度。
对此，IEC 61508进行了详细的技术规定。
对于安全仪表系统，可靠性有两个含义，一个是安全仪表系统本身的工作可靠性；另一个是安全仪表系统对工艺过程认知和联锁保护的可靠性，还应有对工艺过程测量，判断和联锁执行的高可靠性。
评估安全完整性等级SIL的主要参数就是PFDavg(probability of failure on demand 平均危险故障率)，按其从高到低依次分为1~4级。
在石化行业中一般涉及到的只有1，2，3级，因为SIL4级投资大，系统复杂，一般只用于核电行业。
2、SIS 安全仪表系统(ESD紧急停车系统)设计的可用性原则为了提高系统的可用性，SIS 安全仪表系统(ESD紧急停车系统)应具有硬件和软件自诊断和测试功能。
安全仪表系统应为每个输入工艺联锁信号设置维护旁路开关，方便进行在线测试和维护同时减少因安全仪表系统系统维护造成的停车。
需要注意的是用于三选二表决方案的冗余检测元件不需要旁路，手动停车输入也不需要旁路。
同时严禁对安全仪表系统输出信号设立旁路开关，以防止误操作而导致事故发生。
如果SIL计算表明测试周期小于工艺停车周期，而对执行机构进行在线测试时无法确保不影响工艺而导致误停车，则安全仪表系统的设计应当根据需要进行修改，通过提高冗余配置以延长测试周期或采用部分行程测试法，对事故状态关闭的阀门增加手动旁通阀，对事故状态开启的阀门增加手动截止阀等措施，以允许在线测试安全仪表系统阀门。
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77页)
安全仪表系统(SIS )
中海石油建滔化工有限公司 电仪技术部
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1 什么是安全仪表系统?
化工有限公司安全仪表系统SIS(PPT77 页)
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SIS可以包括或不包括软件 SIS的一部分也可能是人的动作
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SIS安全仪表系统
如图2所示，这是一个气液分离容器A液位控制的安 全仪表功能回路图。对这个安全仪表功能完整的描述 是：当容器液位开关达到安全联锁值时，逻辑运算器 （图3）使电磁阀2断电，则切断进调节阀膜头信号， 使调节阀切断容器A进料，这个动作要在3秒内完成， 安全等级必须达到SIL2。这是一个安全仪表功能的 完整描述，而所谓的安全仪表系统，则是类似一个或 多个这样的安全仪表功能的集合。
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图1 SIS的构成
下图为由PES构成的SIS
检测单元
输入模块
PES 控制模块
输出模块
执行单元
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1 什么是安全仪表系统?
在IEC61508 中，SIS被称为安全相关系统（Safety Related System）,将被控对象称为被控设备（EUC）。
IEC61511将安全仪表系统SIS定义为用于执行一个或多个安全仪 表功能（Safety Instrumented Function,SIF）的仪表系统。SIS是由 传感器（如各类开关、变送器等）、逻辑控制器、以及最终元件 （如电磁阀、电动门等）的组合组成,如图1所示。
石油化工装置安全仪表系统的设计分析
石油化工装置安全仪表系统的设计分析随着石油化工装置经济规模的不断扩大，生产自动化水平得到了提升，对安全管理的要求也日益严格。
为保证化工设置生产安全，安全仪表系统受到了国家及相关生产企业的重视。
国家安全监管总局针对化工安全仪表系统管理提出了明確的指导意见，需注重化工安全仪表系统设计、安装调试及操作维护管理等。
若安全仪表系统功能不能正常发挥，系统设计存在多种缺陷，则易引发各类安全事故。
因此，安全仪表系统的合理设计至关重要。
1石油化工装置安全仪表系统概述安全仪表系统（SIS）又被称为安全联锁系统、紧急停车系统、安全关联系统、安全停车系统等。
该系统可对生产装置或设备可能存在的风险、控制风险范围进行分析和监测，并采取相应的措施，使其进入一个预定义的安全停车工况，可弱化故障的恶劣影响，有效控制影响范围，维护生产系统、设备以及环境、工作人员的生命安全。
SIS在过程变量越限、机械设备、系统自身故障或是能源中断时，可以自动完成预先设定的动作，使操作人员、工艺装置转入安全状态。
SIS自身是故障安全型系统，对硬件与软件的可靠性要求较高。
安全仪表系统主要由传感器、逻辑运算单元以及最终控制元件等共同组成，对工业安全进行层次化管理，如图2所示，其中最为关键的是工艺流程的确定以及选用的生产装置的运行性能。
建立基本过程控制系统需对过程对象及运行状态进行严格监督。
若运行状态超出了系统极限，系统则会自动将其设置为安全状态。
预定条件参数主要包括压力高限、温度高限等。
安全仪表可以对生产系统中的高风险工艺及危险状态进行检测，通过组态的连锁逻辑对现场的电磁阀进行控制, 进行切断或导通等处理，从而保证生产工作人员的安全。
2石油化工装置安全仪表系统设计分析2.1分类与选型设计在安全仪表系统中，可以综合应用多种技术，如电气技术、电子技术、可编程技术等,优化系统性能。
若安全仪表系统采用电子技术、电气技术方案，则可以通过继电器实现逻辑连锁过程，但是系统对于安全要求较高，则采用电子技术、电气技术会存在一定的局限性。
SIS 基本知识
1.SIS基本知识1.1.SIS定义SIS系统(Safety Instrumented System)，是对石油化工、电力等行业生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产装置进入一个预定义的安全停车工况，从而使危险降低到可以接受的最低程度，以保证人员、设备、生产装置和环境的安全。
它是一种安全仪表联锁系统，根据不同标准和应用场合，有时也称为：紧急停车系统（Emergency Shutdown）1.2.SIS由来∙生产装置规模的日趋扩大∙高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置本身的危险∙大型机组、机械等重要设备的保护∙对安全和环境的要求越来越高若发生事故将会造成人员、财产、环境等方面的重大损失和影响！因此越来越多的场合需要采用SIS系统。
1.3.SIS应用领域SIS主要保护对象为人身、设备、财产和环境的安全，因此适用于能造成以上各项损害的场合，主要有：∙石油液化气开采（平台）、油气输送和储存∙石油化工装置∙化工装置∙电力、锅炉、核电∙交通、冶金、环保、汽车制造∙大型机械、旋转设备各行业使用SIS的常见装置有：油气及炼油装置：催化裂化、加氢精制、加氢裂化、催化重整、丙烷脱沥青、硫磺回收、罐区消防和火灾报警、变压吸附、制氢、火焰与气体检测、油气输送及存储、油气开采平台等等石化装置：乙烯裂解、聚丙烯、高压聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈、芳烃、环己酮、PTA、丁二烯等等石化深加工装置化工装置：造气、合成氨、农药、磷肥、涂料、乙炔、乙酰、醋酸等锅炉电力：锅炉燃烧、汽机停机系统、核电其它：冶金、交通、汽车制造、建材、环保、造纸、大型机械、旋转设备等领域1.4.SIS基本构成一般典型的SIS系统主要包括检测部分、逻辑控制单元和最终执行部分，再配合相应的软件组成。
通常与基本过程控制系统（比如DCS系统）有通讯要求，共同组成生产装置的过程仪表控制系统。
2.SIS产品的标准和认证2.1.主要标准SIS产品所遵从的国际标准主要有：国际电工委员会IEC61508标准电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全1997，其中规定将过程安全所需要的安全等级划分为4级（SIL1~SIL4）；∙美国仪表学会ISA-S84.01标准流程工业安全仪表系统的应用1998称安全系统为安全仪表系统(Safety Instrument System,SIS)， ISA－S84.01与IEC61508类似，根据系统不响应安全联锁要求的概率（即失效率PFD）将安全等级划分为3级（SIL1-SIL3），认为IEC61508定义的SIL4不存在于过程工业中；∙德国标准化委员会DIN(Deutsches Institut fǖr Normung) V19250及DIN V VDE0804根据估计危险的损害程度、危险区域内人员存在的可能性、短时间内防止危险发生的可能性及出现危险事故的可能性等四个风险参数将过程风险定义为8级（AK1～AK8）；∙欧洲机器安全标准EN954-1危险等级分为B，1，2，3，4五个等级，针对安全控制系统，按照对故障的承受能力和出现故障后安全功能的作用，对应于危险等级的五个等级，机器设备的控制系统中安全控制部分也可分为以上五个等级危险等级依次增高，等级4为最高的危险等级。
安全仪表系统(SIS)简介
石油化工安全保护级别
7. Emergency Response 紧急响应 6. Physical protection(F&G） 物理保护 5. Relief Devices 释放设备 4. SIS 安全仪表系统 3. Alarm Operators-操作员报警 2. DCS -集散控制系统 1. Process 工艺过程
石油化工安全仪表系统设计规范（中华人民 共和国石油化工行业标准） Design code for safety instrumented system in petrochemical industry
SIS功能及基本要求
安全仪表系统（SIS ）在生产装置的开车、停车阶段，运行扰动以
及维护操作期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。无
SIS与DCS的区别
DCS
DCS用于过程连续测量、常规 控制（连续、顺序、间歇等）、 操作控制管理，保证生产装置平 稳运行。 DCS是“动态”系统，它始终 对过程变量连续进行检测、运算 和控制，对生产过程动态控制， 确保产品质量和产量。 DCS可进行故障自动显示 DCS对维修时间的长短的要求 不算苛刻。 DCS可进行手动/自动切换 DCS系统只做一般联锁、泵的 开停、顺序控制，安全级别不像 SIS那么高。
SIS用标准规范
ANSI/ISA-84.01 IIN V 19250 IEC 61131 SH/T3018-2003
Application of Safety Instrumented Systems for the Process Industries Functional Safety of electrical / electronic /programmable electronic safety-related system Functional Safety Instrumented systems for the Process Industry Section Programmable Safety System Programmable Controllers
安全仪表系统(SIS)介绍
在外界因素作用下可以改变接通或断开到 点状态的电气器件。
二、SIS的基本原则
SIS被定义为实现一个或多个安全仪表功能 的仪表系统。SIS包括测量仪表、逻辑运算 器和最终元件、关联软件及部件。目前， 仪表保护系统IPS、安全联锁系统SIS （Safety Interlocking System）、紧急停车系 统ESD、压力保护系统HIPPS和火气保护系 统F&GS等都属于安全仪表系统的范畴。
理，保证生产装置的平稳运行；SIS用于监 视生产装置的运行状况，对出现异常工况 迅速处理，使危害降到最低，使人员和生 产装置处于安全状态。
2、DCS是“动态”系统，始终对过程变量 连续进行检测、运算和控制，对生产过程 进行动态控制，确保产品的质量和产量； SIS是“静态”系统，正常工况时，始终监 视生产装置的运行，系统输出不变，对生 产过程不产生影响；非正常工况时，按照 预先的设计进行逻辑运算，使生产装置安
安全完整性等级/safety integrity level
安全功能的等级，安全完整性等级由低到 高为SIL1~SIL4。
危险失效/dangerous failure 可能导致安全仪表系统处于潜在危险或丧 失功能的失效。 测量仪表/sensor SIS的组成部分，用于测量过程变量的设备。 逻辑控制器/logic solver SIS的组成部分，用于测量过程变量的设备。 最终元件/final element SIS的组成部分，执行逻辑控制器指令或设 定的动作，使过程达到安全状现场 电磁干扰等，从而可以较好地应用于各种 工业环境。
5.响应速度快
SIS系统的实时性很好，从输入变化到输出 变化的响应时间一般在50～100ms，一些小 型SIS系统的响应时间更短。
(完整版)SIS基本知识
1.SIS基本知识1.1.SIS定义SIS系统(Safety Instrumented System)，是对石油化工、电力等行业生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行及时响应和保护，使生产装置进入一个预定义的安全停车工况，从而使危险降低到可以接受的最低程度，以保证人员、设备、生产装置和环境的安全。
它是一种安全仪表联锁系统，根据不同标准和应用场合，有时也称为：紧急停车系统（Emergency Shutdown）1.2.SIS由来•生产装置规模的日趋扩大•高温、高压、易燃、易爆等连续性生产装置本身的危险•大型机组、机械等重要设备的保护•对安全和环境的要求越来越高若发生事故将会造成人员、财产、环境等方面的重大损失和影响！因此越来越多的场合需要采用SIS系统。
1.3.SIS应用领域SIS主要保护对象为人身、设备、财产和环境的安全，因此适用于能造成以上各项损害的场合，主要有：•石油液化气开采（平台）、油气输送和储存•石油化工装置•化工装置•电力、锅炉、核电•交通、冶金、环保、汽车制造•大型机械、旋转设备各行业使用SIS的常见装置有：油气及炼油装置：催化裂化、加氢精制、加氢裂化、催化重整、丙烷脱沥青、硫磺回收、罐区消防和火灾报警、变压吸附、制氢、火焰与气体检测、油气输送及存储、油气开采平台等等石化装置：乙烯裂解、聚丙烯、高压聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈、芳烃、环己酮、PTA、丁二烯等等石化深加工装置化工装置：造气、合成氨、农药、磷肥、涂料、乙炔、乙酰、醋酸等锅炉电力：锅炉燃烧、汽机停机系统、核电其它：冶金、交通、汽车制造、建材、环保、造纸、大型机械、旋转设备等领域1.4.SIS基本构成一般典型的SIS系统主要包括检测部分、逻辑控制单元和最终执行部分，再配合相应的软件组成。
通常与基本过程控制系统（比如DCS系统）有通讯要求，共同组成生产装置的过程仪表控制系统。
2.SIS产品的标准和认证2.1.主要标准SIS产品所遵从的国际标准主要有：•国际电工委员会IEC61508标准电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全1997，其中规定将过程安全所需要的安全等级划分为4级（SIL1~SIL4）；•美国仪表学会ISA-S84.01标准流程工业安全仪表系统的应用1998称安全系统为安全仪表系统(Safety Instrument System,SIS)， ISA－S84.01与IEC61508类似，根据系统不响应安全联锁要求的概率（即失效率PFD）将安全等级划分为3级（SIL1-SIL3），认为IEC61508定义的SIL4不存在于过程工业中；•德国标准化委员会DIN(Deutsches Institut fǖr Normung) V19250及DIN V VDE0804根据估计危险的损害程度、危险区域内人员存在的可能性、短时间内防止危险发生的可能性及出现危险事故的可能性等四个风险参数将过程风险定义为8级（AK1～AK8）；•欧洲机器安全标准EN954-1危险等级分为B，1，2，3，4五个等级，针对安全控制系统，按照对故障的承受能力和出现故障后安全功能的作用，对应于危险等级的五个等级，机器设备的控制系统中安全控制部分也可分为以上五个等级危险等级依次增高，等级4为最高的危险等级。
大型化工项目罐区SIS系统设计知识分享
大型化工项目罐区S I S系统设计大型化工项目罐区SIS系统设计近年来随着技术的发展，化工项目和炼油项目的规模越来越大，其配套的罐区也越来越大，杂。
而不同于一般的油库，其操作比较频繁，误操作可能性较大，而误操作引起的后果也比较严失、对环境造成破坏。
因此罐区设计中对于可燃、毒害介质的安全控制要尤其重视。
本文主要介套罐区，根据可燃、毒害介质的特性和储存量进行重大危险源的辨识，综合考虑安全和投资，采（SIS）进行安全控制。
关键词：安全仪表系统；重大危险源辨识；罐区0 引言一直以来，化工项目的罐区一般根据石油库设计规范进行设计，而此规范，并没有要求设置工项目的罐区不同于一般的石油库或者储备库，它的特点是：单罐罐容小、介质种类复杂、毒害一般较小，储罐的仪表设置都比较简单，介质本身的危险性往往被忽视。
本项目设计中，充分考虑了介质的危险性并兼顾投资要求，对于属于重大危险源介质的储罐系统（SIS），用于防冒罐的高高液位联锁控制。
1 设置SIS 系统的必要性化工项目罐区的介质种类复杂，可燃毒害介质多，发生事故后危害巨大。
罐区一旦发生事故都产生影响，连带着相关装置都需要停产，损失不小。
减少罐区的安全事故可以更好的保证工厂的正常生产，提高效益。
不因节省初次投入而增大现行化工项目配套的罐区大多采用分散控制系统（DCS）进行操作控制及连锁。
DCS 系统具易操作、易扩展及维护方便等特点，但是并不适用于安全控制。
对于化工项目罐区要比一般油库的概率就更大。
这时采用一套安全性更高的、容错能力强、具有故障自诊断功能、顺序事件记录表系统（SIS）就十分必要了。
2011 年8 月5 日，国家安全生产监督管理总局发布第40 号令，要求“涉及毒性气体、液化气者二级重大危险源，配备独立的安全仪表系统（SIS）”。
2 确定SIS 系统的设置原则2.1 对储罐及介质分类本项目共有储罐55 座，储罐规格从2 万立到200 立大小不等，其中球形储罐24 座，立式圆质涉及甲醇、乙烯、丙烯、丙烷、丁烯、己烷、剩余碳四、剩余碳五MTBE、正丁醇、异丁醇、碱液等20 余种。
什么是紧急停车系统(ESD)
什么是紧急停车系统（ESD）
紧急停车系统(EmergencyShutDownSystem，ESD)，也称安全联锁系统(SafetyInterlockingSystem，SIS），是对石油化工等生产装置可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行自动响应和干预，从而保障生产安全，避免造成重大人身伤害及重大财产损失的控制系统。
紧急停车系统按照结构来分，可分为双重化冗余和三重化冗余两种。
双重化冗余ESD系统从I/O模件到CPU、通信模件都是双重化配置的。
其中一套处于工作状态，另一套则处于热备状态三重化冗余ESD系统与双重化冗余ESD系统最大的区别是三重化冗余ESD系统的三重化设备同时处于工作状态，因此它需要有更强大的硬件诊断功能，在检测到某一通道的硬件有故障时，立即发出系统报警并适当地调整相应通道的选择运算方式，但系统仍能安全地运行，所以三重化系统也被叫做"冗余容错"系统。
紧急停车系统有哪些特点？
（1）系统的最终目标都是为了确保工艺生产的安全，保护生产设备和操作人员不受伤害；
（2）开关量输入检出元件选择正常状态下闭合，线路断开等同于联锁动作，即系统为故障安全型；
（3）输出电磁阀或继电器选择为正常励磁，只有当输出线路发生故障时才产生动作；
（4）当无论何种原因使生产装置停车（Shutdown）时，ESD系统所控制的目标元件所处的状态都要确保生产安全。
SIS安全仪表系统在化工生产中的重要性
SIS安全仪表系统在化工生产中的重要性摘要：化工生产过程中必须进行安全控制，化工装置使用SIS安全仪表系统，在生产出现危险状况时实现紧急停车。
本文从SIS和DCS之间的区别出发，分析了SIS安全仪表系统在化工生产中的重要性，并分析如何进行系统的选型以及应用心得。
希望能帮助化工企业合理使用SIS安全仪表系统，加强对化工生产的安全控制，提升安全性。
关键词：SIS安全仪表系统；化工；重要性；应用引言：安全控制是化工生产的重中之重，使用SIS安全仪表系统对装置的控制，可确保生产现场的安全性，在化工生产出现异常时进行干预，消除事故发生的最大可能性。
为此，需要合理进行SIS安全仪表系统的选择，保证安全仪表系统能符合环境特点和化工生产需求，控制事故和灾害的出现。
化工生产属于高度危险的行业，生产中所使用的很多原料、中间品及产品具有易燃、易爆、有毒、腐蚀的特征，生产过程中会采用高温、高压的生产工艺。
在化工装置和产能大型化的背景下，化工生产相比过去具有更高的安全风险，为此必须使用相关技术进行精确控制，采用有效的安全措施，满足现场安全生产的要求，减少事故风险[1]。
目前主要应用安全仪表系统（SIS）和集散控制系统（DCS）从事化工生产控制，选用SIS系统时，应从SIS的重要性——功能安全特征出发，充分理解SIS和DCS之间的区别，严格遵循SIS标准选择设备。
1. SIS和DCS的差异分析1.1设计标准不同SIS系统涉及到人员、设备、环境的安全，有着国际、国内统一的标准规范，如IEC61508、GB/T-20438（电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全）；IEC61511、GB/T-21109（过程工业领域安全仪表系统的功能安全），使得SIS系统在设计、制造和使用均有章可循，获得不同制造商、用户接受。
DCS系统的标准要求相对宽泛，只需达到国家标准、地区规范，或者满足用户提出的要求即可，所以用户在选择不同制造商的DCS系统时，会参考市场调查结果、其他用户使用经验，以及研究供应商提供的数据资料。
化工生产安全-紧急停车联锁-SIS系统
SIS系统-SIL标准
目前一些大的DCS制造商都已通过了TUV认证，达到了SIL3。按照目前的社会的生产 水平，只要符合SIL3的标准就可以满足化工及重石化行业的安全要求了。因此越来越 多的仪表制造厂商使其产品具有SIS的功能，这是当前的一个热点。
（三）对重大危险源中的毒性气体、剧毒液体和易燃气体等重点设施，设置紧急切断装置；毒性气体的设 施，设置泄漏物紧急处置装置。涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源，配备独 立的安全仪表系统（SIS）；
（四）重大危险源中储存剧毒物质的场所或者设施，设置视频监控系统；
防爆等级
表4-1 中国对危险场所划分表
吉化双苯厂硝基苯装置爆炸事故
可公认的结论：
1、操作失误造成该事故；
2、操作失误每时每刻都在发 生，可以通过制度与措施减少。
3、人没有仪表系统可靠；
3、没有SIS系统做安全保障；
4、即使有此重大危险源，在 DCS系统也没有做紧急停车联 锁的相关设计，安全意识淡薄。
基于危险工艺装置设置安全联锁系统
本安仪表必须连接在本安电路中。
整个电路的本安是通过如下3个方面实现的： ①本安型仪表； ②电源的能量限制，如安全栅（使电源的电流、电压指标低于本安仪表的指标） ③整个电路的低电容、电感以防止能量的储存。
本安型仪表主要用于1区和0区。通过使用本安电路整个电路得到了保护，不再需要额 外的机械保护。另外本安型仪表可以在现场带电打开。
列举一台符合ATEX 95安全标准的，恩德斯豪斯公司的杆式雷达液位计铭牌上的安全标示 如下： ATEX II 2 (1) G EEx d [ia] IIC T6
化工生产安全-紧急停车联锁-SIS系统PPT演示文稿
（一）重大危险源配备温度、压力、液位、流量、组份等信息的不间断采集和监测系统以及 可燃气体和有毒有害气体泄漏检测报警装置，并具备信息远传、连续记录、事故预警、信息 存储等功能；一级或者二级重大危险源，具备紧急停车功能。记录的电子数据的保存时间不 少于30天；
（二）重大危险源的化工生产装置装备满足安全生产要求的自动化控制系统；一级或者二级 重大危险源，装备紧急停车系统；
选）。
8
防爆证书
9
防爆证书
新的欧洲防爆标准ATEX ATEX认证是防爆电气产品在欧洲市场的强制认证，其严格规定了防爆产品的特性和使
用操作规范，自2003年7月1日起，只有拥有ATEX认证的产品，才可以在欧盟国家内被生产、 制造、销售、并应用于易燃易爆危险区域。也就是说，任何在欧盟国家内销售同时在易燃 易爆危险区域内应用的防爆产品必须通过ATEX的认证。 列举一台符合ATEX 95安全标准的，恩德斯豪斯公司的杆式雷达液位计铭牌上的安全标示如 下： ATEX II 2 (1) G EEx d [ia] IIC T6
粉尘 20区
21区 22区
（Zone 20） 连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境 （Zone 21） 有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境；
（Zone 22）
3
防爆等级 防爆方法对危险场
国家标准
防爆措施
适用区域
1
隔爆型
d
2
增安型
e
GB3836.2 GB3836.3
化工生产安全
SIS系统&紧急停车联锁 电仪部内部培训资料
电仪部：李恒超
1
监督管理总局
第三章安全管理
第40号令 危险化学品重大危险源监督管理暂行规定
两重点一重大-安全生产监督管理局
危险化学品“两重点一重大”的自动化控制和紧急停车系统一、概述：众所周知，化工生产、储存过程中的介质，多为危险化学品，有着易燃、易爆、毒性、腐蚀性的特点；并且多在高温、高压条件下操作。
特别是大型化工装置，如：炼油厂、化肥厂等对自动化控制和安全联锁要求很高，一旦忽视此，即容易造成事故。
例如：美国德克萨斯炼油厂“ 3.23 ”事故即为此例！1.美国德克萨斯炼油厂火灾爆炸事故概述：2005 年 3 月 23 日中午 1 时 20 分左右，英国石油公司（BP）美国德克萨斯炼油厂的碳氢化合物车间发生了火灾和一系列爆炸事故。
15 名工人被当场炸死，170 多人受伤。
许多装置被毁，爆炸波及周围 8 平方公里的范围，造成重大损失。
爆炸的发生是由于操作人员向分馏塔中过量进料并过度加热分馏塔造成的，当爆炸发生时，分馏塔内的液位几乎超过正常值的20 倍，分馏塔上的两套液位指示报警均失效！同时装置开车时水蒸汽或N2使塔内压力突然升高，使大量液态烃进入临近放空塔，从塔顶泄出，遇到发动着的汽车（点火源）发生燃烧和爆炸！2. 近年来国家安全生产监管总局多次发布相关文件对危险化学品“两重点一重大”自动化控制和紧急停车系统提出了严格要求，详细叙述如下：二、法规和标准要求1.安监总管三 [2012]87 号文《关于开展提升危险化学品领域本质安全水平专项行动的通知》在其工作目标中提到：“全面完成涉及重点监管危险化工工艺的化工装置、涉及重点监管危险化学品的生产储存装置和重大危险源（以下统称“两重点一重大”）的自动化控制系统改进，本质安全水平得到明显提升；对未经过正规设计的在役化工装置进行安全设计诊断，全面消除安全设计隐患⋯⋯”。
在其重点任务中要求加快涉及“两重点一重大” 企业的自动化控制系统改进工作。
2.“第一个重点”是：重点监管的危险化工工艺。
（1）2009 年安监总管三 [2009]116 号文《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》中列出了15 种重点监管的危险化工工艺1装置要在 2012 年底前全面完成自动化控制系统改造。
石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则
石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则在石油化工领域，生产过程中往往涉及高温、高压、易燃、易爆、有毒等危险因素，为了保障人员生命安全、设备正常运行以及避免环境污染等重大事故的发生，紧急停车及安全联锁系统的设计至关重要。
本文将详细阐述石油化工紧急停车及安全联锁系统的设计导则，以帮助相关工程技术人员更好地理解和应用。
一、紧急停车及安全联锁系统的定义与作用紧急停车系统（Emergency Shutdown System，简称 ESD）是指在生产过程中，当出现可能导致严重事故的异常情况时，能够迅速采取措施使生产装置停止运行，以保护人员、设备和环境的安全。
安全联锁系统（Safety Interlock System）则是通过一系列的逻辑关系和控制措施，确保生产过程在安全的条件下进行，防止误操作和危险情况的发生。
其主要作用包括：1、迅速响应异常情况，如压力过高、温度超限、流量异常等，及时停止生产过程，避免事故的扩大。
2、防止人为误操作，通过联锁逻辑限制不允许的操作顺序和条件。
3、保护关键设备，如压缩机、反应器等，避免因异常工况而损坏。
二、设计原则1、可靠性原则系统必须具备高度的可靠性，能够在恶劣的工业环境下长期稳定运行。
采用冗余技术，包括硬件冗余（如传感器、控制器、执行器等）和软件冗余，以提高系统的容错能力。
2、安全性原则系统的设计应遵循相关的安全标准和规范，确保在任何情况下都能优先保障人员和环境的安全。
安全等级应根据风险评估结果确定，并采取相应的安全措施。
3、独立性原则紧急停车及安全联锁系统应独立于基本过程控制系统，以避免受到其他系统故障的影响。
同时，其电源、通信、控制回路等也应相互独立。
4、易操作性原则系统的操作界面应简洁明了，易于操作人员理解和使用。
在紧急情况下，能够迅速采取正确的操作。
5、可维护性原则系统应具备良好的可维护性，便于故障诊断、维修和更换部件。
同时，应提供完善的技术文档和培训资料，以便维护人员进行维护工作。
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SIS系统规范
HGT 20511-2014 信号报警及联锁系统设计规范 工业和信息化部和中国石油和化学工业联合会发起，由中国石油和化工勘探设计协会
防爆证书
防爆证书
新的欧洲防爆标准ATEX ATEX认证是防爆电气产品在欧洲市场的强制认证，其严格规定了防爆产品的特性和使
用操作规范，自2003年7月1日起，只有拥有ATEX认证的产品，才可以在欧盟国家内被生产 、制造、销售、并应用于易燃易爆危险区域。也就是说，任何在欧盟国家内销售同时在易 燃易爆危险区域内应用的防爆产品必须通过ATEX的认证。
粉尘 20区
21区 22区
（Zone 20） 连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境 （Zone 21） 有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境；
（Zone 22）
防爆等级 防爆方法对危险场所的适用性
序号
防爆型式
代号
国家标准
防爆措施
适用区域
1
隔爆型
d
GB3836.2 隔离存在的点火源 Zone1,Zone2
雷达物位计的插拔式操作模块具有EEx ia安 全防护，电子插件部分具有EEx d安全防护， 接线腔室具有EEx e安全防护。整台物位计可 选EEx ia或EEx e防爆证书
质量流量计的变送器外壳具有2G EEx d IIC或 EEx de IIC 安 全 防 护 ， 变 送 器 电 子 模 块 具 有 [EEx ib] IIC/IIB 安 全 防 护 ， 传 感 器 具 有 EEx ib IIC T2-T6 安全防护。整台流量计可选 SYST EEx ib/ia IIB/IIC，EEx de ib IIC T2-T6或 EEx d ib IIC T2-T6防爆证书（美式标准亦可选） 。
化工生产安全
SIS系统&紧急停车联锁 电仪部内部培训资料
电仪部：李恒超
国家安全生产监督管理总局
第40号令
第三章安全管理
危险化学品重大危险源监督管理暂行规定
第十三条： 危险化学品单位应当根据构成重大危险源的危险化学品种类、数量、生产、使用工艺（方式）或者相关设 备、设施等实际情况，按照下列要求建立健全安全监测监控体系，完善控制措施：
7
充砂型
q
GB3836.7
Zone1,Zone2
8
无火花型 na,nl,nc,nr,nz GB3836.8
Zone2
9
浇封型
ma,mb
GB3836.9 设法防止产生点火源 Zone1,Zone2
10
气密型
h
GB3836.10
Zone1,Zone2
防爆等级
IEC 防爆等级标准格式:Ex(ia)ⅡC T4 E：按CENELEC标志认可 ia：防爆型式（本质安全） C：气体组别
委托全国化工自动化控制设计技术中心站组织东华工程科技股份有限公司等单位修订。
主编单位：东华工程科技股份有限公司
参编单位：北京康吉森自动化设备技术有限责任公司
惠生工程（中国）有限公司
规范的目的：为了统一信号报警及联锁系统工程设计在化工行业的技术要求，推进信 号报警及联锁系统工程设计的规范化，达到安全使用、技术先进、经济合理的目的， 制定本规范。
T5
T5
二硫化碳
T6
T6
硝酸乙酯和亚硝 酸乙酯
典型的危险பைடு நூலகம்气体 国标GB-3836-1
最小点燃能量 （微 焦）
乙炔
ⅡC
20
氢气
ⅡC
20
乙烯
ⅡB
60
丙烷
ⅡA
180
防爆等级
防爆等级
本安仪表
EEx ia电路具有两个故障的安全裕度，而EEx ib电路只有1个故障的安全裕度。EEx ia仪表可以用于0区，而EEx ib仪表只能用于1区 。
（三）对重大危险源中的毒性气体、剧毒液体和易燃气体等重点设施，设置紧急切断装置；毒性气体的设 施，设置泄漏物紧急处置装置。涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源，配备独 立的安全仪表系统（SIS）；
（四）重大危险源中储存剧毒物质的场所或者设施，设置视频监控系统；
防爆等级
表4-1 中国对危险场所划分表
气 体 0区
1区 2区
（Zone 0） （Zone 1） （Zone 2）
易爆气体始终或长时间存在；连续地存在危险性大于1000小时/每年的区 域；
易燃气体在仪表的正当工作过程中有可能发生或存在；断续地存在危险性 10~1000小时/每年的区域；
一般情形事故状态下存在的危险性0.1~10小时/每年的区域；不存在易燃气体 且即使偶尔发生，其存在时间亦很短；
（一）重大危险源配备温度、压力、液位、流量、组份等信息的不间断采集和监测系统以及可燃气体和有 毒有害气体泄漏检测报警装置，并具备信息远传、连续记录、事故预警、信息存储等功能；一级或者二级 重大危险源，具备紧急停车功能。记录的电子数据的保存时间不少于30天；
（二）重大危险源的化工生产装置装备满足安全生产要求的自动化控制系统；一级或者二级重大危险源， 装备紧急停车系统；
按照国际标准的规定，将安全等级分为4级即SIL1～4。其中SIL4等级为最高。所谓SIL 其全名为安全完整性等级（Safety Integrity Level），英文缩写为SIL，由每小时发生的 危险失效概率来区分（SIL2为≥10－7至<10－6；SIL3为≥10－8至<10－7）。
本规范适用于化工装置新建、扩建及改建项目信号报警及联锁系统的工程设计。
SIS系统-SIL标准
目前一些大的DCS制造商都已通过了TUV认证，达到了SIL3。按照目前的社会的生产 水平，只要符合SIL3的标准就可以满足化工及重石化行业的安全要求了。因此越来越 多的仪表制造厂商使其产品具有SIS的功能，这是当前的一个热点。
Ex：防爆公用标志 Ⅱ：设备组别 T4：温度组别
最高表面温度 （℃）
温度组别
常见爆炸 性气体
450℃ 300℃ 200℃ 135℃ 100℃ 85℃
IEC79-8 GB3836-1
T1
T1
T2
T2
T3
T3
T4
T4
氢气、丙烯腈等 46 种
乙炔、乙烯等47 种
汽油、丁烯醛等 36 种
乙醛、四氟乙烯 等6 种
2
增安型
e
GB3836.3 设法防止产生点火源 Zone1,Zone2
3
本安型
ia
4
本安型
ib
GB3836.4 GB3836.4
限制点火源的能量
Zone0-2 Zone1,Zone2
5
正压型
px,py,pz
GB3836.5
Zone1,Zone2
6
充油型
o
GB3836.6 危险物质与点火源隔开 Zone1,Zone2