安全儀表的基本概念介紹
安全儀表的基本概念介紹
1. 安全儀表系統(tǒng)（SIS）
實現(xiàn)一個或多個安全儀表功能的儀表系統(tǒng)
組成：測量儀表、邏輯控制器、最終元件及相關(guān)軟件構(gòu)成，作為系統(tǒng)還有通信接口、人機接口。系統(tǒng)特征為故障安全型。
2. 安全儀表功能（SIF）
為了防止、減少危險事件發(fā)生或保持過程安全狀態(tài)，用測量儀表、邏輯控制器、最終元件及相關(guān)軟件等實現(xiàn)的安全保護功能或安全控制功能。
3. 風(fēng)險、安全
風(fēng)險：預(yù)期可能發(fā)生的特定危險事件和后果。
安全：簡單的說，可以接受的風(fēng)險就是安全。
4. 安全完整性、安全完整性等級（SIL）
安全完整性：在規(guī)定的條件和時間內(nèi)，SIS完成SIF的平均概率。
安全完整性等級（SIL）：安全功能的等級，由低到高分SIL1—SIL4。
本規(guī)范要求在安全功能分配時，安全完整性等級最高為SIL3。
低要求操作模式：
SIL1為平均每年失效的概率10-1---10-2
SIL2為平均每年失效的概率10-2---10-3
SIL3為平均每年失效的概率10-3---10-4
SIL評估內(nèi)容：
1）確定每個SIF的SIL
2）確定診斷、維護和測試要求，包括測試間隔時間。
5. 基本過程控制系統(tǒng)（BPCS）
響應(yīng)過程測量以及其它設(shè)備、其它儀表、控制系統(tǒng)或操作員的輸入信號，按過程控制規(guī)律、算法、方式，產(chǎn)生輸出信號實現(xiàn)過程控制及其相關(guān)設(shè)備運行的系統(tǒng)。
（理解就是SIS以外的控制系統(tǒng)，不執(zhí)行SIF的系統(tǒng)）。
6. 保護層
通過預(yù)防、控制、減緩等手段降低風(fēng)險的措施
安全生命周期：從工程方案設(shè)計開始到所有安全儀表功能停止使用的全部過程。
分三個階段：
1）工程設(shè)計階段，從方案設(shè)計到詳細(xì)工程設(shè)計完。自控專業(yè)從收到SIL評估及審查前的過程為參與者，后為主導(dǎo)者。
2）集成調(diào)試驗收測試階段，集成商為主。
3）操作維護階段，業(yè)主自控專業(yè)為主。
三.測量儀表
測量儀表包括模擬量和開關(guān)量兩種類型儀表
1. 一般規(guī)定
● 測量儀表宜采用4～20mA+HART的智能變送器
● 爆炸危險場所優(yōu)先使用隔爆型儀表
● 現(xiàn)場安裝測量儀表防護等級不應(yīng)低于IP65
● 測量儀表及取源點宜獨立設(shè)置
● 不應(yīng)采用現(xiàn)場總線或其它通信方式作為SIS的輸入信號
2. 測量儀表獨立設(shè)置和冗余設(shè)置原則
● 完成SIL1的SIF：測量儀表可與BPCS共用，可采用單一測量儀表
● 完成SIL2的SIF：測量儀表宜與BPCS分開，宜采用冗余測量儀表
● 完成SIL3的SIF：測量儀表應(yīng)與BPCS分開，應(yīng)采用冗余測量儀表
3. 冗余方式
● 當(dāng)系統(tǒng)要求高安全性時，應(yīng)采用“或”邏輯結(jié)構(gòu)
● 當(dāng)系統(tǒng)要求高可用性時，應(yīng)采用“與”邏輯結(jié)構(gòu)
● 當(dāng)系統(tǒng)要求兼顧高安全性和高可用性時，應(yīng)采用三取二邏輯結(jié)構(gòu)
四.最終元件
最終元件包括控制閥（調(diào)節(jié)閥、切斷閥）、電磁閥、電機等執(zhí)行設(shè)備
1. 一般規(guī)定
● 最終元件宜采用氣動控制閥，不宜采用電動控制閥
● 氣動控制閥執(zhí)行安全儀表功能時，SIS應(yīng)優(yōu)先動作，也就是說調(diào)節(jié)閥帶的電磁閥應(yīng)安裝在定位器和執(zhí)行機構(gòu)之間，切斷閥帶的電磁閥應(yīng)安裝在執(zhí)行機構(gòu)上。電磁閥電源應(yīng)由SIS提供
● 氣動控制閥宜采用彈簧復(fù)位單氣缸執(zhí)行機構(gòu)，當(dāng)采用雙氣缸執(zhí)行機構(gòu)時，宜配空氣儲罐或?qū)Ｓ脙x表氣源管線
● 爆炸危險場所優(yōu)先使用隔爆型電磁閥、閥位開關(guān)
● 現(xiàn)場安裝電磁閥、閥位開關(guān)防護等級不應(yīng)低于IP65
2. 控制閥獨立設(shè)置和冗余設(shè)置原則
● 完成SIL1的SIF：控制閥可與BPCS共用，但SIS應(yīng)優(yōu)先動作，可采用單一控制閥
● 完成SIL2的SIF：控制閥宜與BPCS分開，宜采用冗余控制閥
● 完成SIL3的SIF：控制閥應(yīng)與BPCS分開，應(yīng)采用冗余控制閥
3. 冗余方式
● 控制閥冗余可采用一個調(diào)節(jié)閥和一個切斷閥，也可采用二個切斷閥
● 當(dāng)系統(tǒng)要求高安全性時，冗余電磁閥宜采用“或”邏輯結(jié)構(gòu)
● 當(dāng)系統(tǒng)要求高可用性時，冗余電磁閥宜采用“與”邏輯結(jié)構(gòu)
五.邏輯控制器
邏輯控制器宜采用可編程電子系統(tǒng)，簡單場合可采用繼電器系統(tǒng)，或可編程電子系統(tǒng)、繼電器系統(tǒng)混合構(gòu)成。
1. 一般規(guī)定: 當(dāng)邏輯控制器為可編程電子系統(tǒng)時
● 邏輯控制器總響應(yīng)時間宜為100ms---300ms,總響應(yīng)時間指信號從進邏輯控制器到出邏輯控制器所需的全部時間
● 邏輯控制器的中央處理單元負(fù)荷不應(yīng)超過50%
● 邏輯控制器的內(nèi)部通信負(fù)荷不應(yīng)超過50%，若采用以太網(wǎng)的通信負(fù)荷不應(yīng)超過20%
2. 邏輯控制器獨立設(shè)置和冗余設(shè)置原則
● 完成SIL1的SIF：邏輯控制器宜與BPCS分開，可采用冗余邏輯控制器
● 完成SIL2的SIF：邏輯控制器應(yīng)與BPCS分開，宜采用冗余邏輯控制器
● 完成SIL3的SIF：邏輯控制器應(yīng)與BPCS分開，應(yīng)采用冗余邏輯控制器
3. 邏輯控制器的配置原則
● 邏輯控制器符合SIL要求，應(yīng)獨立完成SIF
● 邏輯控制器的軟硬件版本應(yīng)是正式發(fā)布的
● 邏輯控制器的中央處理單元、I/O單元、電源單元、通信單元等應(yīng)是獨立的單元，應(yīng)允許在線更換單元而不影響邏輯控制器的正常運行
● 邏輯控制器應(yīng)有軟件和硬件診斷和測試功能，診斷和測試信息應(yīng)在工程師站和/或操作站顯示、記錄
● 邏輯控制器的系統(tǒng)故障宜在SIS的操作站報警，也可在BPCS的操作站報警
4. 邏輯控制器的接口配置原則
● I/O卡信號通道應(yīng)帶光電或電磁隔離，I/O卡不應(yīng)采用現(xiàn)場總線數(shù)字信號
● 檢測同一過程變量的多臺測量儀表信號宜接到不同輸入卡件
● 冗余的最終元件應(yīng)接到不同的輸出卡件，每一個輸出信號通道應(yīng)只接一個最終元件
