SIS安全仪表系统在化工装置中的重要性

PLC、DCS、ESD和SIS如何分清及如何选择？SIS是近年来的热门话题，开过无数讨论、解读、解答、贯彻会议。

相信关注功能安全的圈友们，都听过、读过或者研究过“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”这篇文章，此文至今已过去了将近十年，这过程中一系列相关问题使一些技术人员既明白、又含糊。

将把一些问题和质疑整理一番，辨析异议。

原则问题：要不要上SIS？不少“专家”和管理人员认为似乎只有上了SIS才能保证安全、心安理得、万无一失，神话了SIS，让其承担了过多的期待。

问1：装置上不上SIS，到底谁说了算？答：首先，我们要搞清楚SIS是干什么用的，其实SIS没有想象的那么神秘，其功能和安全阀、爆破片等一样，就是一个安全的保护层。

那么SIS和其它保护层有什么不一样呢，其实SIS是用于消除BPCS、安全阀、爆破片等独立保护层所未能消除的残余风险。

就装置该不该上SIS，何龙老师认为涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源，应配备独立的安全仪表系统（SIS）。

对于仪表回路等级在SIL1及以上的需要独立的SIS来消除安全风险。

（这条有争议，因为在GB/T50770正文中为SIL1宜与过程控制系统独立，也就是说推荐独立但不强制独立，但是在条文解释中又说SIL1不应在过程控制系统中实现，但是规范中有言在先，条文解释不具备和正文同等的效力），目前大量的SIL1在过程控制系统实现，这是现状。

叶向东老师认为应该对装置的工艺、流程、设备、配管、仪表等进行危险与可操作分析（HAZOP），评估并确定装置是否有SIL1，2，3的回路，如果有，则需要SIS，否则不需要SIS。

其次是管理者（业主或保险公司）有权自行决定是否采用SIS，可以不经HAZOP分析确定决策，如果管理者说需要SIS，SIL等级也由管理者确定，该说法来自IEC61511。

如果说不需要SIS，则可以不要，风险和灾难后果由决策者自行承担。

浅述安全仪表系统SIS在化工生产中的重要性摘要：近年来，随着我国经济的发展，化学工业的生产水平不断提升，在生产实践中，人们对安全的需求也日益增加，安全仪器设备在化工生产中占有举足轻重的地位。

为保证安全运行，有关部门要加大对仪器系统的研究力度，力求设计合理、科学，保证仪器设备的安全、可靠，保证化工企业的安全运行。

关键词：安全仪表系统；化工生产；重要性1.引言：在现代工业设备中，为了防止、控制或减少与工艺和安全有关的设备、外部风险降低设施、工艺参数条件控制、安全防护控制等，在生产装置中应用 SIS安全仪器系统和火灾和气体检测保护系统，以确保生产装置长期持续、稳定地工作。

SIS安全仪器系统能够在安全功能出现失效的情况下，将被控制的程序自动转换到预先设定的安全状态。

2.安全仪表系统的作用2.1提高化工工艺装置的安全性安全仪器系统能有效地改善化学工艺设备的安全性。

当前，多数安全仪器系统都是以安全级别为指标，以体现工艺设备运行时的安全性、稳定性，并通过设定安全级别来实现对设备的控制与运行。

目前，成熟的安全仪器系统已具备了实时监测预警、灵活调整操作参数、减少事故影响等功能。

另外，在化学行业中，安全仪器系统能在各种化学过程中起到非常重要的作用。

通过实时监控、判断化工工艺设备的运行状况，能及时发现生产中的不正常情况，并能迅速预警，把事故从萌芽中消灭，从而极大地提高了化工工艺设备的安全。

2.2保证产品质量安全检测系统可以有效地保障产品的品质。

在化工生产中，由于要用到大量的化学设备，所以要对各种化工设备进行合理的选择。

若选用不当，则不同的化工设备会因为不相配而影响到整个化工生产流程。

而不设置安全仪器，在实际使用中，即便有安全隐患或其它问题，也不能正确地识别和判断，从而使事故难以得到及时的发现和处理，从而造成更大的损害。

2.3减少事故危害采用安全仪器，能有效地降低事故危险。

化工生产设备在使用中消耗了大量的化学物质，在输送和贮存时，由于其自身的化学特性，会产生某些毒性气体或者是腐蚀性物质。

一、概述随着我国大型石油化工行业的发展，工艺路线的多元化，越来越多的装置中含有高温、高压、有毒、有害、易燃易爆介质，SIS系统做为保证装置安全生产的关键环节，其SIL等级的确定是SIS系统设计的基础，应由具备SIL评估资质的专业公司进行SIL等级确认，并依据等级在SIS系统配置完成后对其进行验证。

在大型石油化工装置进行SIL评估，合理设置SIS系统，可以有效保障石化装置安全。

二、安全仪表系统安全完整性等级的确定1.安全完整性等级（SIL）安全完整性等级（S I L）是以IEC61508及IEC61511中所涉及的反应失效概率（PFD）为基准的。

标准中将反应失效概率划分为四个范围，并对应相应的SIL等级。

表2-1给出了与每一个SIL 等级所对应的反应失效概率（PFD）的范围及相应的风险降低因子（RRF）。

表2-1　安全完整性等级（SIL）及对应的PFD和RRFＳＩＬＰＦＤＲＲＦ４≥　１０－５　ａ　＜１０－４＞１０　０００　ａ　≤１００　０００３≥　１０－４　ａ　＜１０－３＞１０００　ａ　≤１０　０００２≥　１０－３　ａ　＜１０－２＞１００　ａ　≤１０００１≥　１０－２　ａ　＜１０－１＞１０　ａ　≤１００SIL等级是一个重要的安全可靠性的参数，用以表征安全相关系统针对一个特定的功能需求所能达到的风险降低的程度。

根据IEC61508/61511的规定，安全完整性等级低于SIL1的保护功能可以通过基本工艺控制系统（BPCS）来实现，对于安全完整性等级大于或等于SIL1的保护功能来说，必须通过安全仪表系统来实现。

2. SIL定级本文采用的S I L等级评估方法为IEC61511标准中的保护层分析法（LOPA 法），主要包含以下步骤：①系统划分及确定受保护设备（EUC）；②识别每个EUC包含的安全仪表功能（SIF）；③分析需求SIF动作的触发原因及原因的失效频率；④评价可能的安全、环境和经济后果及其严重等级（不考虑任何保护措施）；⑤判断初始风险是否满足风险可接受准则（如果风险可接受，则该场景没有SIL等级要求，该场景分析结束）；如果不满足风险可接受准则，则进入下一步分析；⑥识别该场景的独立保护层及其PFD值；⑦判断残余风险是否满足风险可接受准则（如果风险可接受，则该场景没有SIL等级要求，该场景分析结束）；如果不满足风险可接受准则，则进入下一步分析；⑧根据残余风险和可接受风险的差距，分配SIF的SIL等级；⑨重复以上步骤，直至所有系统和EUC中的SIF分析完毕。

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安监总管三〔2014〕116号各省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团安全生产监督管理局，有关中央企业：为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，现提出以下指导意见：一、充分认识加强化工安全仪表系统管理工作的重要性（一）化工安全仪表系统（SIS）包括安全联锁系统、紧急停车系统和有毒有害、可燃气体及火灾检测保护系统等。

安全仪表系统独立于过程控制系统（例如分散控制系统等），生产正常时处于休眠或静止状态，一旦生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时，能够瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态，必须有很高的可靠性（即功能安全）和规范的维护管理，如果安全仪表系统失效，往往会导致严重的安全事故，近年来发达国家发生的重大化工（危险化学品）事故大都与安全仪表失效或设置不当有关。

根据安全仪表功能失效产生的后果及风险，将安全仪表功能划分为不同的安全完整性等级（SIL1-4，最高为4级）。

不同等级安全仪表回路在设计、制造、安装调试和操作维护方面技术要求不同。

目前，我国安全仪表系统及其相关安全保护措施在设计、安装、操作和维护管理等生命周期各阶段，还存在危险与风险分析不足、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题，规范安全仪表系统管理工作亟待加强。

随着我国化工装置、危险化学品储存设施规模大型化、生产过程自动化水平逐步提高，同步加强和规范安全仪表系统管理，十分紧迫和必要。

二、加强化工安全仪表系统管理的基础工作（二）加快安全仪表系统功能安全相关技术和管理人才的培养。

化工设计、施工单位和危险化学品生产、储存单位要组织对相关负责人、工艺和仪表等工程技术人员开展安全仪表专业培训，普及功能安全相关知识，学习有关标准规范。

要针对安全仪表系统全生命周期不同的环节，分别对设计、安装调试和操作维护管理人员进行具有针对性的培训，使相关人员熟练掌握安全仪表系统、风险分析和控制、风险降低等相关专业技术。

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安监总管三〔2014〕116号各省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团安全生产监督管理局，有关中央企业：为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，现提出以下指导意见：一、充分认识加强化工安全仪表系统管理工作的重要性（一）化工安全仪表系统（SIS）包括安全联锁系统、紧急停车系统和有毒有害、可燃气体及火灾检测保护系统等。

安全仪表系统独立于过程控制系统（例如分散控制系统等），生产正常时处于休眠或静止状态，一旦生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时，能够瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态，必须有很高的可靠性（即功能安全）和规范的维护管理，如果安全仪表系统失效，往往会导致严重的安全事故，近年来发达国家发生的重大化工（危险化学品）事故大都与安全仪表失效或设置不当有关。

根据安全仪表功能失效产生的后果及风险，将安全仪表功能划分为不同的安全完整性等级（SIL1-4，最高为4级）。

不同等级安全仪表回路在设计、制造、安装调试和操作维护方面技术要求不同。

目前，我国安全仪表系统及其相关安全保护措施在设计、安装、操作和维护管理等生命周期各阶段，还存在危险与风险分析不足、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题，规范安全仪表系统管理工作亟待加强。

随着我国化工装置、危险化学品储存设施规模大型化、生产过程自动化水平逐步提高，同步加强和规范安全仪表系统管理，十分紧迫和必要。

二、加强化工安全仪表系统管理的基础工作（二）加快安全仪表系统功能安全相关技术和管理人才的培养。

化工设计、施工单位和危险化学品生产、储存单位要组织对相关负责人、工艺和仪表等工程技术人员开展安全仪表专业培训，普及功能安全相关知识，学习有关标准规范。

要针对安全仪表系统全生命周期不同的环节，分别对设计、安装调试和操作维护管理人员进行具有针对性的培训，使相关人员熟练掌握安全仪表系统、风险分析和控制、风险降低等相关专业技术。

安全仪表系统的SIL评估安全仪表系统（Safety Instrumented System，SIS）在工业生产过程中扮演着至关重要的角色，用于保障人员和设备的安全。

在本文中，我们将探讨安全仪表系统的重要性和应用场景，并详细介绍SIL评估的要求、方法和结果分析，旨在帮助读者更好地理解和完善安全仪表系统。

安全仪表系统是一套独立的控制系统，主要应用于关键控制回路和工艺流程，以确保在出现故障或异常情况下，能够及时启动相应的安全措施，最大程度地减少人员伤亡和设备损坏。

安全仪表系统广泛应用于石油、化工、制药、食品等众多行业，是保障工业生产安全的重要组成部分。

安全仪表系统（SIS）：是一种独立的控制系统，用于监测和控制关键控制回路和工艺流程，以确保在出现故障或异常情况下，能够及时启动相应的安全措施。

SIL评估：Safety Integrity Level（安全完整性等级）评估是对安全仪表系统的一种定量评估方法，用于衡量系统在预防事故方面的有效性和可靠性。

评估标准：SIL评估需要依据相应的评估标准，如IEC 、ISO 等，这些标准规定了安全仪表系统的安全完整性等级的定义、评估方法和流程等。

评估方法：SIL评估采用定量评估方法，通过对安全仪表系统的故障概率进行评估，来确定系统的安全完整性等级。

评估流程：SIL评估的流程一般包括以下几个步骤：资料审查、现场考察、功能测试、故障树分析、风险矩阵计算等。

定性评估：主要是通过资料审查和现场考察，了解安全仪表系统的设计、结构、元件、可靠性等方面的信息，判断系统是否具备必要的安全功能和可靠性。

定量评估：基于故障树分析和风险矩阵计算，通过对安全仪表系统可能发生的故障进行概率统计和风险评估，以确定系统的安全完整性等级。

具体步骤如下：（1）收集系统故障数据：通过故障树分析，收集安全仪表系统各部件的故障数据，包括故障类型、故障概率等信息。

（2）确定故障风险矩阵：根据收集到的故障数据，确定各故障类型的风险矩阵，以量化故障对系统安全性的影响程度。

化工装置中安全仪表系统的应用简述杨韬（河南吉成安全技术有限公司，河南郑州450000）摘要：化工装置往往涉及易燃易爆、有毒介质，且部分反应过程在高温、高压状态下进行，具有较高的危险性，安全仪表系统可降低化工装置的事故风险。

本文就化工装置中安全仪表系统的应用及实施要点进行简要的分析和论述。

关键词：化工装置；安全仪表系统；应用随着我国化学工业的发展,化工产品的种类越来越多，生产方法越来越多样化，化工装置日益向规模大型化、生产过程连续化、自动化的方向发展。

同时，化工装置往往涉及易燃易爆、有毒介质，且部分反应过程在高温、高压状态下进行，具有较高的危险性。

安全仪表系统（SIS ，Safety Instrumented System ）作为本质安全的重要手段之一，可降低化工装置的事故风险，在化工装置中的应用越来越广泛，安全仪表系统的设计、安装、调试、维护管理也得到越来越多的重视。

1安全仪表系统概述安全仪表系统也是指实现一个或多个安全仪表功能的仪表系统，其常常独立于过程控制系统（例如分散型控制系统DCS 等），生产正常时处于休眠或静止状态，一旦生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时，能够瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态，因此，其在化工装置的安全控制中处于举足轻重的作用。

如图1所示，对于化工过程的安全控制采用独立保护层洋葱模型进行分析，它的核心是化工装置或工艺过程，首先要设置基本过程控制系统（Basic Process Control System ，BPCS ）对过程对象进行操作、控制，化工装置的基本过程系统通常使用DCS 。

再往外一层，若过程对象出现了超温、超压等工艺偏差，则BPCS 会进行报警提示，操作人员进行操作干预将偏差拉回至安全范围。

若工艺偏差无法控制，则由它的外部安全保护层逐一进行保护，这其中就包括了安全仪表系统。

从图1可见，安全仪表系统处于外部安全保护层的第一层，若其发挥作用，则可避免过程对象的失控，并可杜绝将相应的危险介质释放至装置管线、设备的外部，避免工艺安全事故的发生。

TRICON SIS系统在宁夏石化万吨／年催化装置中的应用SIS作为安全仪表系统，越来越多的独立出现在自控安全生产领域。

宁夏石化公司500万吨/年炼油改扩建项目SIS和MCS均采用CONSEN公司TRICON 系统，本文以260万吨/年催化装置为例对TRICON系统硬件和软件配置进行详细的说明。

标签：联锁；SIS；TRICON1 TRICON系统概述安全仪表系统[SIS]是基于TRICON独有的三重化冗余结构[ Triple Modular Redundant（TMR）]实现的，是一种具有高容错能力的可编程逻辑及过程控制技术。

TRICON系统对每个独立的分电路、每个模件和每个功能电路都进行诊断，对操作错误进行检测和报告，所有的故障模件都可以在线进行更换。

TRICON系统的主要特点：①具有高可靠性和安全性，三个完全相同通道的彼此独立地执行控制程序，而且有专门的硬件/软件结构，可对输入/输出进行表决；②可对故障模件进行在线更换；③采用完整的三重化结构，支持多达118块I/O卡件，远程扩展最多可达12km，并有多种通讯卡件可选择；④具有全面的自诊断功能，维护方便。

2 系统结构2.1 系统机柜配置系统机柜的配置是根据装置I/O点的类型、数量及其需实现的功能，并在充分考虑备用通道、系统负荷的基础上计算出的。

催化装置SIS系统设置5个系统机柜，其中4个050柜（DO）、051柜（DI）、052柜（AI）、053柜（系统）位于FCR701，用于接收现场仪表信号，控制现场的电气、仪表设备。

另一个CCR710 002柜，作为远程扩展机架，用于灯屏、辅操台按钮的接收与发送。

2.2 供电系统配置TRICON系统的每个机架都有两个独立的电源模块，以双重冗余方式进行工作，电源模块通过底板给控制器和卡件供电，每个电源模块都可以独立承担机架中所有模件的供电；正常工作时，两个电源模块各占50%负荷。

针对两路电源模块，需要在外部配置两条独立220V AC UPS供电线路。

安全仪表系统（SIS）的研发和应用方案一、实施背景随着工业生产的日益复杂化，安全问题变得越来越突出。

安全仪表系统（SIS）作为保障工业生产安全的关键技术，其研发与应用具有重要意义。

当前，国内SIS技术尚处于发展阶段，亟待进一步的技术创新和产业升级。

为了提高工业生产安全水平，满足日益严格的法规要求，SIS系统的研发与应用成为了紧迫的任务。

二、工作原理安全仪表系统（SIS）是一种基于计算机技术的安全控制系统，它通过实时监测、分析生产过程中的各种数据，及时发现安全隐患，并采取相应的控制措施，确保生产过程的安全。

SIS系统的工作原理主要包括数据采集、数据处理、风险评估和安全控制四个环节。

数据采集是SIS系统的第一步，通过各种传感器和监测设备获取生产过程中的温度、压力、液位等关键参数。

数据处理是对采集到的数据进行处理和分析，提取出与安全相关的信息。

风险评估是根据数据处理的结果，对生产过程的安全性进行评估，判断是否存在安全隐患。

安全控制是根据风险评估的结果，采取相应的控制措施，如切断、报警等，以消除或减轻安全隐患。

三、实施计划步骤1.需求分析：明确SIS系统的功能需求和性能指标，包括监测范围、测量精度、响应时间等。

2.系统设计：根据需求分析结果，进行系统架构设计和功能模块划分，确定系统的硬件和软件组成。

3.硬件选型与配置：选择合适的硬件设备，如传感器、PLC、HMI等，并进行配置和连接。

4.软件编程：编写SIS系统的控制程序和算法，包括数据采集、数据处理、风险评估和安全控制等功能模块。

5.系统集成与测试：将硬件和软件集成在一起，进行系统测试和调试，确保系统正常运行和满足性能要求。

6.现场安装与调试：将SIS系统安装到工业现场，进行实地调试和优化，确保系统与实际生产过程的匹配度。

7.用户培训：为用户提供SIS系统的操作和维护培训，确保用户能够正确使用和维护系统。

8.售后服务：提供系统的售后服务和技术支持，解决用户在使用过程中遇到的问题。