安全继电器在SIS系统中的应用
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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。
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。
安监总局116号文件国家安全监管总局于2014年11月13日下发《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理指导意见(安监总管三〔2014〕116号)》该意见涉及到了生产,设计,管理等多个方面。
HAZOP分析,SIL等级评估,安全系统验证,老装置安全系统安全等级评估,安全系统改造等,这些工作将在今后几年中越来越多,越来越重要!下图为由PES构成的SIS图1 SIS的构成SIS安全仪表系统(1) SIF安全仪表功能可以是安全仪表保护功能,也可以是安全仪表控制功能,或包含这两者。
(2) 需要说明的是,这里所说的安全仪表控制功能,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。
(3) SIS可以包括或不包括软件(4) SIS的一部分也可能是人的动作如图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。
SIS系统简介处于安全生产和危险化工的需求,在危险化工系统设计过程中,除了生产控制DCS系统以外,还设有安全仪表系统—SIS,其目的就是保证安全生产的进行以及当危险将要发生时,提前进行相应动作,而保证生产及生产设备的安全,最大程度的避免危险事故的发生。
先前SIS的很多功能在DCS系统中实现,特别在一些小型或危险性较差的低压低温生产系统中大多数紧急停车系统的功能集成在生产控制系统中,而不单独设置SIS系统,主要原因是在满足安全的情况下处于成本的考虑,而减少投资。
但随着近年来中国工业生产越来越严重的安全事故的发生,基于安全大于一切的理念,SIS系统以是独立于生产控制系统DCS 的一套单独的安全控制系统。
由于SIS系统是为了保证生产的安全运行及最大限度的避免事故的发生,所以对于这种安全仪表系统的构建理念是安全第一,因此其在框架构建中最大程度的考虑了SIS系统本身运行的安全可靠性,用最苛刻的要求来组建系统,用多重冗余的方式来保证系统的可靠运行,电源双重冗余,控制器、通讯模块三重冗余,检测控制模块双重冗余,数据通讯双重或三重冗余。
SIS系统的控制单元机架构件从中可以看到控制器使用了三重冗余模式系统的底板及通讯接口连接模块化标识化的数据连接器可以快速准确的进行连接而不会出错扩展机架单元构架数据通讯的介质转换器实现光纤传输通过物理硬件的双重冗余设置最大程度的考虑了通讯的安全可靠性控制柜的接地及光纤交换机,通过天地铺设模式的双重光纤能够把SIS系统的数据能够远距离的传输到1公里以外的中心控制室接线柜中的各种数据通过集成的采样转换板实现了集线器的接口模式。
模拟量的数据转换板数字量输入的数据转换板数字量输出的数据转换板SIS系统的局部接线柜布局模拟量接线布局SIS系统的模拟量属于主要基于生产装置区内的各种压力、流量、温度、液位的安全仪表报警的数据检测中的三取二、四取三中的4-20毫安信号及热电偶信号的检测,其在接线柜中设置了带有变送功能的安全栅来进行数据预处理措施数字量输出的接线布局SIS系统最终的目的是通过输出数字量的电源有无的控制来实现现场紧急切断阀的开关来保证生产及设备的安全运行,所以其数字量输出是SIS系统重要的组成部分,设置原则采用了中间继电器的布局,以此来保证SIS系统卡件的安全运行及带负载能力。
安全仪表系统sis安全仪表系统(SIS)是一种用于监控和控制工业过程中的安全装置,它通过监测过程变量并在发生异常时采取相应的控制措施,以确保系统在安全状态下运行。
SIS在工业生产中起着至关重要的作用,它能够有效地预防事故的发生,保障生产设备和人员的安全。
首先,SIS的核心是安全仪表,它包括传感器、控制器和执行器三部分。
传感器用于采集过程变量,如温度、压力、流量等,控制器对传感器采集到的信号进行处理,并根据预设的安全逻辑进行判断,最后执行器根据控制器的指令来进行相应的控制操作。
这一系列的动作构成了SIS的核心功能,保障了工业过程的安全运行。
其次,SIS的设计需要满足一系列的标准和规范,以确保其可靠性和安全性。
在设计SIS时,需要对工艺流程进行全面的分析,确定潜在的危险源和安全风险,然后制定相应的安全逻辑和控制策略。
同时,SIS的硬件设备和软件系统也需要符合相关的国际标准,如IEC 61508和IEC 61511等,以确保其可靠性和稳定性。
另外,SIS的运行和维护也是至关重要的。
一旦SIS出现故障或失效,可能会导致严重的安全事故,因此对SIS的运行状态进行定期的监测和检测是必不可少的。
此外,对SIS的维护和保养也需要严格按照相关的规程和标准进行,以确保其在关键时刻能够可靠地发挥作用。
最后,随着工业自动化技术的不断发展,SIS也在不断地进行创新和改进。
新型的传感器、控制器和执行器的应用,使得SIS在安全性和可靠性上都得到了进一步的提升。
同时,人工智能和大数据技术的应用,也为SIS的监测和控制提供了更多的可能性,使得SIS在工业生产中的应用范围更加广泛。
总之,安全仪表系统(SIS)作为工业生产中的重要安全装置,其在预防事故和保障生产安全方面发挥着不可替代的作用。
设计、运行和维护一套可靠的SIS系统对于工业企业来说至关重要,只有不断地改进和完善SIS系统,才能更好地保障工业生产的安全和稳定运行。
安全仪表系统SIS简介本文旨在介绍《安全仪表系统SIS简介》的目的和重要性,并提出文章的结构和内容概述。
本文将分为以下几个部分来介绍安全仪表系统(SIS):理解安全仪表系统SIS的功能和特点安全仪表系统在工业领域的应用安全仪表系统的设计和实施安全仪表系统的维护和管理安全仪表系统的标准和法规要求安全仪表系统的未来发展趋势每个部分将详细介绍相关内容,旨在帮助读者更好地了解安全仪表系统(SIS)以及其在工业领域中的重要性和应用。
请注意,本文将基于作者独立判断和专业知识,采用简单和清晰的表达方式,避免涉及复杂的法律问题或引用无法确认的内容。
安全仪表系统SIS(Safety Instrumented System)是一种在工业领域中广泛应用的系统,用于保护人员、设备和环境的安全。
它是一种基于硬件和软件的自动化系统,通过监测和控制工业过程中的危险情况,以预防事故的发生。
安全仪表系统SIS的主要作用是监测和响应工业过程中的危险情况,以确保安全性和可靠性。
它可以及时检测到潜在的危险和故障,并采取相应的措施来阻止事故的发生或减少其影响。
安全仪表系统SIS在工业领域中的应用非常广泛,特别是在高危行业和工艺过程中。
例如,石油化工、能源、制药和核能等行业都需要使用安全仪表系统SIS来确保工艺安全和环境保护。
总结起来,安全仪表系统SIS在工业领域中的作用是监测和控制危险情况,以预防事故的发生,并保护人员、设备和环境的安全。
安全仪表系统SIS(Safety Instrumented System)是一种用于监控和控制工业过程的系统,以确保工艺安全的关键设备。
它由多个组成部分组成,包括传感器、控制器、执行器等。
传感器传感器是安全仪表系统SIS的重要组成部分之一。
它们用于检测工艺参数的变化并将其转化为电信号,以供控制器判断和处理。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
控制器控制器是安全仪表系统SIS中的核心组成部分之一。
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 oIEC61511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 In strume nted Fu nctio n,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。
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(SafetyRequireme nt Specificatio n,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。
安监总局116号文件国家安全监管总局于2014年11月13日下发《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理指导意见(安监总管三〔2014〕116号)》该意见涉及到了生产,设计,管理等多个方面。
HAZO分析,SIL等级评估,安全系统验证,老装置安全系统安全等级评估,安全系统改造等,这些工作将在今后几年中越来越多,越来越重要!下图为由PES构成的SIS图1 SIS的构成SIS安全仪表系统(1) SIF安全仪表功能可以是安全仪表保护功能,也可以是安全仪表控制功能,或包含这两者。
(2) 需要说明的是,这里所说的安全仪表控制功能,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。
安全继电器应用场景1.引言1.1 概述安全继电器是一种广泛应用于工业控制系统中的重要设备。
它的作用是在控制系统中识别并响应可能导致危险或事故的信号,从而保护工作环境和人身安全。
随着现代工业的不断进步和发展,工作环境中存在着各种潜在的风险和危险因素。
例如,高温、高压、高电流等方面的问题可能导致设备的损坏甚至爆炸,给工作人员的生命安全和财产造成严重的威胁。
因此,有必要采取相应的措施来预防和减轻这些潜在风险的影响。
安全继电器的原理是基于电路的运作方式。
它通过对信号进行监测和检测,当发现异常情况时,会自动触发断开电路或采取其他相应的控制措施,以避免事故的发生。
这种机制可以有效地保护设备和人员免受潜在的危险因素的威胁,确保工作环境的安全稳定。
在工业控制系统中,安全继电器被广泛运用于各个领域。
比如,在化工工艺中,它可以监测流体压力、温度等参数,实时检测设备的工作状态,当参数超出安全范围时自动切断电路,以防止设备的过载和事故的发生。
在机械制造行业,安全继电器可以监测设备的运行速度和位置,当设备运行异常时及时停机,有效防止工人的伤害。
此外,在电力行业、交通运输领域和日常生活等各个方面,安全继电器都扮演着重要的角色。
因此,安全继电器的应用场景非常广泛,它在各个行业中都起到了关键的作用。
通过安全继电器的运用,可以大大提高工作环境的安全性和稳定性,减少事故的发生。
同时,也为工作人员提供了一个更加安全和可靠的工作环境,提高工作效率和生产力。
在接下来的文章中,我们将详细介绍安全继电器的定义和原理,探讨其在不同行业中的具体应用场景,并对安全继电器在未来的发展提出展望。
通过深入了解安全继电器的相关知识,我们可以更好地认识和应用这一技术,为工业控制系统的安全运行作出更大的贡献。
1.2 文章结构文章结构部分应该包括以下内容:文章结构部分旨在介绍本文的整体结构和各个章节的主要内容。
本文将分为以下几个主要部分:1. 引言:本部分将对安全继电器的概念和原理进行概述,介绍安全继电器的基本工作原理和作用。
SIS系统简介处于安全生产与危险化工的需求,在危险化工系统设计过程中,除了生产控制DCS系统以外,还设有安全仪表系统—SIS,其目的就就是保证安全生产的进行以及当危险将要发生时,提前进行相应动作,而保证生产及生产设备的安全,最大程度的避免危险事故的发生。
先前SIS的很多功能在DCS系统中实现,特别在一些小型或危险性较差的低压低温生产系统中大多数紧急停车系统的功能集成在生产控制系统中,而不单独设置SIS系统,主要原因就是在满足安全的情况下处于成本的考虑,而减少投资。
但随着近年来中国工业生产越来越严重的安全事故的发生,基于安全大于一切的理念,SIS系统以就是独立于生产控制系统DCS的一套单独的安全控制系统。
由于SIS系统就是为了保证生产的安全运行及最大限度的避免事故的发生,所以对于这种安全仪表系统的构建理念就是安全第一,因此其在框架构建中最大程度的考虑了SIS系统本身运行的安全可靠性,用最苛刻的要求来组建系统,用多重冗余的方式来保证系统的可靠运行,电源双重冗余,控制器、通讯模块三重冗余,检测控制模块双重冗余,数据通讯双重或三重冗余。
SIS系统的控制单元机架构件从中可以瞧到控制器使用了三重冗余模式系统的底板及通讯接口连接模块化标识化的数据连接器可以快速准确的进行连接而不会出错扩展机架单元构架数据通讯的介质转换器实现光纤传输通过物理硬件的双重冗余设置最大程度的考虑了通讯的安全可靠性控制柜的接地及光纤交换机,通过天地铺设模式的双重光纤能够把SIS系统的数据能够远距离的传输到1公里以外的中心控制室接线柜中的各种数据通过集成的采样转换板实现了集线器的接口模式。
模拟量的数据转换板数字量输入的数据转换板数字量输出的数据转换板SIS系统的局部接线柜布局模拟量接线布局SIS系统的模拟量属于主要基于生产装置区内的各种压力、流量、温度、液位的安全仪表报警的数据检测中的三取二、四取三中的4-20毫安信号及热电偶信号的检测,其在接线柜中设置了带有变送功能的安全栅来进行数据预处理措施数字量输出的接线布局SIS系统最终的目的就是通过输出数字量的电源有无的控制来实现现场紧急切断阀的开关来保证生产及设备的安全运行,所以其数字量输出就是SIS系统重要的组成部分,设置原则采用了中间继电器的布局,以此来保证SIS系统卡件的安全运行及带负载能力。
安全仪表系统的SIL验证及设计优化方法为进一步加强化工安全仪表系统管理,防止和减少危险化学品事故发生,安监总管三〔2014〕116号《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》紧急出台。
这对现役及在建项目中安全仪表系统管理提出更高要求,尤其是给安全仪表功能回路的安全完整性等级(SIL)验证工作带来巨大挑战。
在实施SIL验证的过程中,我们势必会遇到了大量的验证不通过从而实施设计变更的案例。
为尽量避免设计变更同时减少过度设计,本文从专业角度给出一些大概率通过SIL 验证的设计方法及典型回路的规律,以期对SIL 验证工作有一定的参考价值。
一、 SIL定级报告中的关键信息1.1安全仪表功能关键动作的辨识安全仪表功能(SIF)回路是为了降低特定场景的安全风险而设置的,定级报告中SIF 回路的功能描述是工艺设计的完整逻辑要求,包含关键动作及附件动作。
能够直接、有效地阻止特定场景不利后果发生的某个或者一系列动作称为安全关键动作,关键动作仅仅对于阻止该特定场景有效。
SIL 验证应关注的是关键动作,其他的附加动作都属于非关键动作,验证中不予考虑。
如果不能有效辨识安全关键动作,大量的执行元件将参与SIL 验证,回路架构复杂,难以通过验证。
1.2 SIF 回路架构的约束按照国际电工委员会(IEC)及国家标准要求,SIF 回路的所有元件架构必须对应SIL 定级有一定的约束。
对于仪表设计,架构是基础。
对于SIL3,IEC61511:2016 Functional safety-safety instrumented systems for the process industry sector 要求冗余架构的硬件故障裕度(HFT)至少不低于1 ;对于SIL2,虽然没有强制的冗余架构约束,但是实际验证中发现,如果要通过SIL2(风险降低因子RRF不低于200)的验证,非冗余架构的切断阀对采购产品的安全可靠性要求非常高,实际上也很难实现。
电厂SIS系统简介电厂SIS系统指的是电厂的安全仪表系统,它是电厂的安全保障系统之一。
SIS 系统负责在电厂发生危险事故时,自动或手动切断电路,避免危险事件加剧,保障设备和人员的安全。
SIS系统的作用SIS是Safety Instrumented Systems的缩写,翻译为“安全仪表系统”,它的任务是在安全控制系统失效时,确保设备、产品和人员的安全。
SIS具有以下重要作用:1.防止传染性故障扩大:当设备故障时,会导致压力和温度等物理参数变化,如果没有SIS系统隔离故障,问题将变得更加严重,可能导致原本可以控制的故障快速扩大,然后危害到其他设备和人员的安全。
2.防止过程故障:如果操作员没有正确地运行电厂设备,将会导致过程问题。
SIS系统会迅速介入,帮助操作员纠正问题,避免产生更严重的后果。
3.防止内部矛盾:电厂的设备系统非常复杂,需要由多个供应商生产,而这些供应商可能在不同的时期分别提供设备的不同部分。
SIS的作用是使各个部分顺利协作,协调一个完整的系统。
SIS系统的工作原理电厂SIS系统的工作原理可以分为以下三个步骤:1.监视与诊断:SIS系统会不断监视电厂设备运行的状态,一旦发现某些参数超出了设定的范围,就会警告操作员或自动切断电路。
然后,SIS系统会自动进行诊断和监测,以确认是否发生了一种特定的故障。
2.切断电路:如果SIS系统发现设备正在发生故障,它会给出切断电路的指令,避免进一步的危险事件的发生。
该指令可以由自动控制逻辑控制,也可以由操作员手动控制。
3.恢复:在SIS系统切断电路之后,电厂必须进行故障诊断和维修。
在重建电厂设备后,SIS系统可以再次启动,确保设备可以正常运行。
SIS系统的部分设计要素电厂SIS系统的设计需要考虑以下几个方面的要素:1.安全仪表阶段:SIS系统要保证处于最高安全级别,它保证在出现故障时,自动切断电路。
SIS系统的安全级别须要符合电厂的安全保障要求,因此SIS系统的设计必须经过认真的审查,并且要符合国家、地区的安全标准,保证每个阶段都进行了设计、测试、部署和验证。
安全仪表系统 (SIS)的设计与应用摘要:随着国际安全控制技术的不断发展,国内功能安全理念的推广和应用,工业领域为确保企业的安全生产,安全仪表系统(SIS--SafetyInstrumentedSystem)已越来越多地得到重视,并广泛应用到各行各业,以确保人员、财产的安全,把风险降到最低。
关键词:安全仪表系统;设计;应用前言随着经济的快速发展,生产过程自动化水平逐步提高,对于安全的要求也越来越严格。
尤其是新《安全生产法》已于2014年12月1日起开始实施,体现了国家对于安全生产的重视。
为确保化工装置生产过程的安全,安全仪表系统已越来越多地得到重视和应用。
国家安全监管总局也提出了关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见,更加重视化工安全仪表系统的设计、安装调试和操作维护管理等,如果安全仪表系统失效,往往会导致严重的安全事故。
因此,设计合理的安全仪表系统至关重要。
1安全仪表系统概述安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem,SIS)也称为安全联锁系统(SafetyIntellocks)、紧急停车系统(EmeigencyShutdownSystem,ESD)、安全关联系统(SafetyRelatedSystem)、安全停车系统(safetyShutdownSystem)等,它是由国际电工委员会(IEC)标准IEC61508及IEC6151l定义的专门用于安全的控制系统。
安全仪表系统对生产装置或设备可能发生的危险或不采取紧急措施将继续恶化的状态进行及时响应,使其进入一个预定义的安全停车工况,从而使危险和损失降到最低程度,保证生产、设备、环境和人员安全。
安全仪表系统在整个安全控制和管理中处于举足轻重的位置。
安全仪表系统被定义为由传感器、逻辑运算单元和最终控制元件组成的控制系统,设计用于当生产过程的预定条件受到冲击时,自动地将其置于安全状态。
这些预定条件包括压力高限、温度高限等工艺参数。
安全继电器在安全仪表系统中的应用对工厂或装置的安全来说,安全仪表系统的设计以及系统安全性评估与验证是流程自动化行业中安全生命周期管理工作的重点。
结合IEC 61508和IEC 61511标准中的功能安全要求,昌晖仪表着重针对安全继电器在安全仪表系统中的应用,安全仪表系统的概念,主要分析其在选型过程中的注意事项,并基于典型案例完成某安全仪表功能的安全完整性等级定级与验算实践。
近几年,流程行业生产安全事故频发,给企业、社会及自然环境等都带来了严重的负面影响。
安监总管三[2014]116号文件第十三条提出,自2020年1月1日起,不仅要求涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施,同时要求其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统,都应执行功能安全相关标准要求,设计符合要求的安全仪表系统。
如何应用安全继电器正确执行标准要求,设计出符合要求的安全仪表系统迫在眉睫。
安全仪表系统按功能的不同,安全仪表系统(以下简称SIS系统)可分为安全连锁系统、紧急停车系统、火灾及气体检测系统等。
SIS系统能够实现一项或多项安全仪表功能(以下简称SIF),其构成如下图所示,主要包括检测部分、控制部分和执行部分。
图1 SIF的基本构成安全继电器在安全仪表系统中的应用安全继电器是一种连接控制器与执行机构的接口部件,主要起到电气隔离和功率驱动的作用。
模块内部电路的设计导向故障安全,输出回路采用多重冗余,使得外部输入切断或内部元器件故障后,输出回路均能可靠断开,从而保证切断执行机构的动力源。
安全继电器的必要性依据IEC61511,并未规定SIS系统中的元器件均为安全类产品或带有安全完整性等级(以下简称SIL,其从1到4分为四级)认证,但选用的元器件必须构成经验使用,即基于在以往的操作环境和应用场合的使用记录,评估表明该设备有足够低的危险失效率,才适合用于安全仪表系统中。
同时,规定经验使用需要有相应的证据能够证明这些部件和子系统适用于SIS系统,证据的适用性应该包括:1、制造商有完善的质量控制和管理体系;2、该部件或子系统有适当的标识和技术说明;3、有在类似的工艺操作状态和独立环境下的良好绩效表现;以上内容需要整理并总结成文档,用作保管。
安全仪表联锁系统(SIS)维护细则
为了提高安全仪表联锁系统(SIS)的维护质量,加强维护人员的工作责任心,规范维护检修行为,特制定本细则。
适用对象为仪表车间所有检修人员,适用范围为仪表车间所管辖的安全仪表联锁系统(SIS)。
巡检细则包括以下内容:
1.检查控制室内的温度、湿度,确保符合标准范围,并防止凝露。
2.巡检人员必须具备SIS系统的基础维护知识,了解SIS 系统各模块指示灯的含义,能够判断SIS系统的运行状态。
3.巡检人员必须仔细巡检机柜,并记录发现的问题。
4.检查各旁路开关的位置。
5.检查系统机柜主机架钥匙开关位置是否适当,机架钥匙要由专人保管,严格执行规定范围内的操作内容。
SIS系统运行正常时,在巡检记录上签字结束。
若发现问题,应立即上报车间。
检修基本要求包括:
1.在动手检修前,请先考虑30秒。
2.在正常生产期间严禁下载任何组态信息,如需下载必须请示车间。
维护细则包括:
1.修改组态必须符合SIS系统组态标准或约定。
2.SIS系统的联锁打开旁路或退出,必须按照公司的联锁相关规定执行。
3.禁止在系统上运行与生产操作、维护无关的软件等,不得随意增加、删减文件等。
4.禁止在系统上使用U盘等物件,防止病毒侵入系统。
5.开发系统的密码由车间专人管理,禁止一般人操作。
6.按照DCS系统检测周期,对SIS系统的接地进行检查与测量,并进行记录。
7.所有逻辑修改必须有公司正式的批准之后进行修改,禁止私自修改所有逻辑。
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。
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。
安监总局116号文件国家安全监管总局于2014年11月13日下发《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理指导意见(安监总管三〔2014〕116号)》该意见涉及到了生产,设计,管理等多个方面。
HAZOP分析,SIL等级评估,安全系统验证,老装置安全系统安全等级评估,安全系统改造等,这些工作将在今后几年中越来越多,越来越重要!下图为由PES构成的SIS图1 SIS的构成SIS安全仪表系统(1) SIF安全仪表功能可以是安全仪表保护功能,也可以是安全仪表控制功能,或包含这两者。
(2) 需要说明的是,这里所说的安全仪表控制功能,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。
(3) SIS可以包括或不包括软件(4) SIS的一部分也可能是人的动作如图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。
SIS系统管理规程一、总则1、为进一步规范公司SIS联锁保护系统管理,结合公司生产实际,制定本规定。
2、SIS联锁保护系统也称为SIS安全联锁系统(SIS:Safety Instrumented System)是指用于监视装置(或独立单元)的操作,如果过程超出安全操作范围、机械设备故障、系统自身故障或能源中断时,能自动(必要时也可以手动)地产生一系列预先定义的动作,使操作人员与工艺装置处于安全状态的系统。
3、SIS联锁保护系统包括生产过程中保证生产装置安全运行、防止事故发生、避免设备损坏的联锁保护系统(生产工艺联锁保护系统);生产装置中实现设备(尤其是机组)正常启停、安全运转的联锁保护系统(机组联锁保护系统)。
4、 SIS联锁保护系统管理的任务是通过加强专业技术管理,保持SIS联锁保护系统设备的完好状况,保证安全生产,减少非计划停工,避免重大设备及人身伤亡事故的发生,提高公司整体经济效益。
二、机构与职责1、公司设备管理部是SIS联锁保护系统的主管部门,主要履行下列职责:2、依据SIS联锁保护系统作业票进行作业。
负责本区域SIS联锁保护系统设备的日常维护、检修、档案管理,保证其正常运行。
3、负责制定SIS联锁保护系统的管理规定,监督检查执行情况;4、负责A级SIS联锁保护系统的检查考核;5、负责组织因SIS联锁保护系统故障造成装置停工事故的调查;6、负责大型机组SIS联锁保护系统的增加、摘除、停用、变更审批;7、设备管理部负责生产工艺SIS联锁保护系统的增加、摘除、停用、变更审批,参与事故调查;8、生产装置要建立工艺SIS联锁保护系统台帐,掌握其运行情况。
三、联锁保护系统的分级1、SIS联锁保护系统实行分级管理,分A级SIS联锁保护系统、B级SIS联锁保护系统。
A级SIS联锁保护系统为关键装置要害部位、重点机组用SIS联锁保护系统,A级SIS 联锁保护系统以外的为B级。
四、SIS联锁保护系统的前期管理1、SIS联锁保护系统的前期管理是指规划、设计、选型、购置、安装、投运阶段的全部管理工作,是全过程管理的重要部分。
干货 | 安全继电器在SIS系统中的应用为什么需要安全继电器?
安全继电器(Safety Relay)为安全回路中的重要元件,它对人身安全及生产安全有着极为重要的作用。
那么问题来了!如果以下几种情况没有达到安全标准的要求,造成的后果你我能不能承担?
安全继电器在SIS系统中的应用
安全继电器在获得相关功能证书上会体现所能达到的SIL等级。
但是在SIS系统中,不是所有部件都是SIL等级,所以对于应用于整个SIS系统来说,也是多种条件综合在一起的。
案例
01、化工行业典型的风险降低保护层
在某个实际项目中,原料储罐压力已超过上限,很可能导致爆炸,危害正处于风险矩阵表的“中”阶段。
在HAZOP和LOPA分析之后,将SIL等级定级为SIL2。
一般,危害等级处于矩阵表的“中、低”阶段是可以被接受的,“高”和“极高”是不被接受的,因此需要通过降低频率等级来避免危害的发生,方法之一就是增加SIS 系统。
上图黄色部分为一个SIF(安全仪表功能),其控制系统就成为:SIS控制系统,需要验证其达到SRS要求的SIL等级。
02、SIF基本构成
该项目储罐压力安全回路包括:(其中安全继电器也是重要的组成部分。
)
∙检测部分:传感器,变送器,接口
∙控制部分:安全PLC GuardLogix
∙执行部分:执行机构、阀门、接口
03、SIL验证
根据相关公式,我们要计算PFD值来判定是否满足SIL2等级。
公式如下:
∙PFD(系统)=PFD(输入)+PFD(逻辑)+PFD(输出)
∙PFD(系统)=PFD(压力变送器)+PFD(安全栅)+PFD(输入模块)+PFD(安全PLC)+PFD(输出模块)+PFD(安全继电器)+PFD(电磁阀和切断阀)
重要概念:IEC61508和IEC61511都定义了硬件的结构约束的概念,用硬件故障裕度(HFT)来表征,指的是硬件功能单元在故障存在的情况下,持续完成所要求功能的能力。
其代表了设备或子系统在构成SIF回路时,从硬件结构上对SIL的限制。
采用单通道子系统执行安全功能的E/E/PE安全相关系统中,执行整个安全功能所能达到的最高SIL等级,由具有最低SIL能力的设备决定。
采用多通道子系统执行安全功能的E/E/PE安全相关系统中,执行整个安全功能所能达到的最高SIL等级,为多个子系统归并合计而成,并同时考虑HFT,来对系统整体SIL 进行叠加。
04、整套SIS系统的构成
在一个流程控制系统中,会存在多个SIF,宠儿构建成一整套SIS控制系统。
05、经验还是认证?
是否可以把安全继电器换成普通继电器?
IEC 61508的SIL认证与经验使用(Prior Use)的关系:
经验使用,是IEC 61511的术语,指基于在以往的操作环境和应用场合的使用记录,评估表明该设备有足够低的危险失效率,适合用于安全仪表系统中。
根据IEC 61511的相关规定,经验使用需要有相应的证据能够证明这些部件和子系统适用于SIS,证据的适用性应该包括:
∙制造商有完善的质量控制和管理体系
∙该部件或子系统有适当的标识和技术说明
∙有在类似的工艺操作状态和独立环境下的良好绩效表现
这些内容需要整理并总结成文档,用作保管。
另外,原则上来说,经验使用的评估不适用于SIL3的系统。
经验使用于用户认可的设备目录是什么:
就工程实践来说,在SIS工程设计中,会涉及到大量的仪表设备,包括逻辑控制器,检测开关,变送器,电磁阀,切断阀,以及继电器,信号分配器,安全栅,电源等等。
有些设备没有IEC 61508的认证,却有大量的现场使用先例和良好的口碑,但却缺乏数据的收集,整理和分析,无法形成选型基础。
由此,IEC 61511指出:
现场设备与操作经验相关的信息,主要记录在用户认可的设备目录中,并且要适时对目录系统性地修改,将获取了足够操作经验的设备添加进来,将有积虑表明绩效不理想的设备从目录中删除。
这就是用户认可的设备目录。
对于用户认可的设备目录,需要留有评估步骤,方法,标准,结论等形成有据可查的技术文件。
PS:辰竹建议由于国内的SIS系统目前处于概念启蒙和导入阶段,于国外相比,在管理体系上有着很大的差距。
没有完善的经验与文档的积累。
然而,在化工事故不断发生,且国家严格检查116号文的大背景下,建议客户使用带认证的安全继电器,以便在规范性上无漏洞可抓。
特别地,虽然有经验使用的评估规定,但国外的项目大部分仍然继续在使用带认证的产品。
06、辰竹安全继电器
安全继电器为连接安全PLC的DO输出与现场执行机构,起到电气隔离和功率驱动的作用。
主要型号主要特征
CZSR8401-1A SIL3安全认证,三重冗余,单通道;G3防腐
CZSR8401-2A SIL3安全认证,三重冗余,双通道;G3防腐
CZSR8001-3A1B SIL3安全认证,强制导向继电器,大电流5A,多触点(3NO+1NC),带回路监测;G3防腐
CZSR8001-2A2B SIL3安全认证,强制导向继电器,大电流5A,多触点(2NO+2NC),带回路监测,和诊断反馈
CZSR8402-1A SIL3安全认证,强制导向继电器,电梯联锁;
G3防腐,另兼具电梯认证,防爆认证
此文为辰竹原创
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