安全仪表系统概念和其功能安全

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
LOPA
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
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
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。
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
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。
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。
安全仪表系统概念和其功能安全
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。
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
（wenku.baidu.com）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。
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。
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