化工区域安全仪表SIS系统(工程师培训)PPT
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
④ 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》。
⑤ 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》。
⑥ 英国健康与安全执行委员会制定的HSE PES-1987， 《可编程电子系统在安全领域的应用》。
SIS的相关标准及认证机构
Compressor Control System—ITCC） • 火灾及气体检测系统（Fire and gas systems—F&G） • 紧急停车系统（Emergency Shutdown Device—ESD） • 燃烧管理系统（Burner Management System） • 列车自动防护系统（ATP）
IEC61511又进一步指出，SIS可以包括，也可以不包括软件。 另外，当操作人员的手动操作被视为SIS的有机组成部分时， 必须在安全规格书（Safety Requirement Specification,SRS)中 对人员操作动作的有效性和可靠性做出明确规定，并包括在 SIS的绩效计算中。
从SIS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。
• SIS可以包括或不包括软件 • SIS的一部分也可能是人的动作
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。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。
培训资料
• 名称：安全仪表SIS系统（工程师培训） • 所属班组：xx • 汇报人：xx
SIS安全仪表系统
1 安全仪表系统概述
2 SIS的相关标准及认证机构
3 SIS和DCS的比较 4 SIS设计应遵循的原则 5 故障安全原则
6 隐故障与显故障
7 安全性及响应失效率
8 可用性及可用度 9 冗余和容错 10 普通PLC和安全PLC的区别 11 逻辑运算的基本规则
⑦ 德国国家标准中有安全系统制造厂商标准-DIN V VDE 0801、过程操作用Biblioteka Baidu标准-DIN V 19250和DIN V 19251、燃烧管理系统标准-DIN VDE 0116等。
⑧ 德国技术监督协会（TÜV）是一个独立的、权威的认 证机构，它按照德国国家标准（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 取得 TUV认证的SIS产品
2 SIS的相关标准及认证机构
SIS的相关标准及认证机构
鉴于SIS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SIS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》。
1 安全仪表系统概述
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 System）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。
SIS安全仪表系统
按照SIS的定义，下述系统均属于安全仪表系统： • 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） • 透平压缩机集成控制系统（Integrated Turbo &
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
SIS安全仪表系统
• SIS仪表安包含全控制功能，也可包含仪表安全保护功 能，或包含这两者。
• 需要说明的是，这里所说的仪表控制功能，是指以连 续模式（Continuous Mode）操作并具有特定的SIL,用 于防止危险状态发生或者减轻其发生的后果，与常规 的PID控制功能是完全不同的概念。
图3 SIS逻辑图
SIS安全仪表系统
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。
总之，SIS是一种经专门机构认证，具有一定安全完整性 水平，用于降低生产过程风险的仪表安全保护系统。它 不仅能响应生产过程因超过安全极限而带来的风险，而 且能检测和处理自身的故障，从而按预定条件或程序使 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。
图2 安全仪表回路图
图2 说明
1. L液面超高-L1接点闭合-Z带电。 2. Z1常闭接点打开，S线圈断电。
3. S电磁阀切断，往调节阀膜头的控制信号调节阀切断 工艺进料，完成联锁保护作用。
4. K起：按钮开关：起动联锁保护回路兼有复位作用。
5. K停：起人工强制起动联锁保护作用。
6. K旁：旁路联锁保护作用，用于开车或检修联锁信号 仪表。
② 2006年、2007年等同采用IEC61508、IEC61511的中国 国家标准GB/T20438、GB/T21109相继发布，中国的 功能安全标准开始规范我国的功能安全工作。
SIS的相关标准及认证机构
③ 国际电工委员会1997年制定的IEC 61508/61511标准， 对用机电设备（继电器）、固态电子设备、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。
⑤ 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》。
⑥ 英国健康与安全执行委员会制定的HSE PES-1987， 《可编程电子系统在安全领域的应用》。
SIS的相关标准及认证机构
Compressor Control System—ITCC） • 火灾及气体检测系统（Fire and gas systems—F&G） • 紧急停车系统（Emergency Shutdown Device—ESD） • 燃烧管理系统（Burner Management System） • 列车自动防护系统（ATP）
IEC61511又进一步指出，SIS可以包括，也可以不包括软件。 另外，当操作人员的手动操作被视为SIS的有机组成部分时， 必须在安全规格书（Safety Requirement Specification,SRS)中 对人员操作动作的有效性和可靠性做出明确规定，并包括在 SIS的绩效计算中。
从SIS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。
• SIS可以包括或不包括软件 • SIS的一部分也可能是人的动作
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。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。
培训资料
• 名称：安全仪表SIS系统（工程师培训） • 所属班组：xx • 汇报人：xx
SIS安全仪表系统
1 安全仪表系统概述
2 SIS的相关标准及认证机构
3 SIS和DCS的比较 4 SIS设计应遵循的原则 5 故障安全原则
6 隐故障与显故障
7 安全性及响应失效率
8 可用性及可用度 9 冗余和容错 10 普通PLC和安全PLC的区别 11 逻辑运算的基本规则
⑦ 德国国家标准中有安全系统制造厂商标准-DIN V VDE 0801、过程操作用Biblioteka Baidu标准-DIN V 19250和DIN V 19251、燃烧管理系统标准-DIN VDE 0116等。
⑧ 德国技术监督协会（TÜV）是一个独立的、权威的认 证机构，它按照德国国家标准（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 取得 TUV认证的SIS产品
2 SIS的相关标准及认证机构
SIS的相关标准及认证机构
鉴于SIS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SIS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》。
1 安全仪表系统概述
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 System）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。
SIS安全仪表系统
按照SIS的定义，下述系统均属于安全仪表系统： • 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） • 透平压缩机集成控制系统（Integrated Turbo &
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
SIS安全仪表系统
• SIS仪表安包含全控制功能，也可包含仪表安全保护功 能，或包含这两者。
• 需要说明的是，这里所说的仪表控制功能，是指以连 续模式（Continuous Mode）操作并具有特定的SIL,用 于防止危险状态发生或者减轻其发生的后果，与常规 的PID控制功能是完全不同的概念。
图3 SIS逻辑图
SIS安全仪表系统
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。
总之，SIS是一种经专门机构认证，具有一定安全完整性 水平，用于降低生产过程风险的仪表安全保护系统。它 不仅能响应生产过程因超过安全极限而带来的风险，而 且能检测和处理自身的故障，从而按预定条件或程序使 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。
图2 安全仪表回路图
图2 说明
1. L液面超高-L1接点闭合-Z带电。 2. Z1常闭接点打开，S线圈断电。
3. S电磁阀切断，往调节阀膜头的控制信号调节阀切断 工艺进料，完成联锁保护作用。
4. K起：按钮开关：起动联锁保护回路兼有复位作用。
5. K停：起人工强制起动联锁保护作用。
6. K旁：旁路联锁保护作用，用于开车或检修联锁信号 仪表。
② 2006年、2007年等同采用IEC61508、IEC61511的中国 国家标准GB/T20438、GB/T21109相继发布，中国的 功能安全标准开始规范我国的功能安全工作。
SIS的相关标准及认证机构
③ 国际电工委员会1997年制定的IEC 61508/61511标准， 对用机电设备（继电器）、固态电子设备、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。