安全儀表的基本概念介紹

1. 安全儀表系統(tǒng)（SIS）

實現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、最終元件及相關軟件構成，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、最終元件及相關軟件等實現的安全保護功能或安全控制功能。

3. 風險、安全

風險：預期可能發(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，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）

響應過程測量以及其它設備、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，產生輸出信號實現過程控制及其相關設備運行的系統(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

通過預防、控制、減緩等手段降低風險的措施

安全生命周期：從工程方案設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）工程設計階段，從方案設計到詳細工程設計完。自控專業(yè)從收到SIL評估及審查前的過程為參與者，后為主導者。

2）集成調試驗收測試階段，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

● 現場安裝測量儀表防護等級不應低于IP65

● 測量儀表及取源點宜獨立設置

● 不應采用現場總線或其它通信方式作為SIS的輸入信號

2. 測量儀表獨立設置和冗余設置原則

● 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：測量儀表應與BPCS分開，應采用冗余測量儀表

3. 冗余方式

● 當系統(tǒng)要求高安全性時，應采用“或”邏輯結構

● 當系統(tǒng)要求高可用性時，應采用“與”邏輯結構

● 當系統(tǒng)要求兼顧高安全性和高可用性時，應采用三取二邏輯結構

四.最終元件

最終元件包括控制閥（調節(jié)閥、切斷閥）、電磁閥、電機等執(zhí)行設備

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應優(yōu)先動作，也就是說調節(jié)閥帶的電磁閥應安裝在定位器和執(zhí)行機構之間，切斷閥帶的電磁閥應安裝在執(zhí)行機構上。電磁閥電源應由SIS提供

● 氣動控制閥宜采用彈簧復位單氣缸執(zhí)行機構，當采用雙氣缸執(zhí)行機構時，宜配空氣儲罐或專用儀表氣源管線

● 爆炸危險場所優(yōu)先使用隔爆型電磁閥、閥位開關

● 現場安裝電磁閥、閥位開關防護等級不應低于IP65

2. 控制閥獨立設置和冗余設置原則

● 完成SIL1的SIF：控制閥可與BPCS共用，但SIS應優(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：控制閥應與BPCS分開，應采用冗余控制閥

3. 冗余方式

● 控制閥冗余可采用一個調節(jié)閥和一個切斷閥，也可采用二個切斷閥

● 當系統(tǒng)要求高安全性時，冗余電磁閥宜采用“或”邏輯結構

● 當系統(tǒng)要求高可用性時，冗余電磁閥宜采用“與”邏輯結構

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)混合構成。

1. 一般規(guī)定: 當邏輯控制器為可編程電子系統(tǒng)時

● 邏輯控制器總響應時間宜為100ms---300ms,總響應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荷不應超過50%

● 邏輯控制器的內部通信負荷不應超過50%，若采用以太網的通信負荷不應超過20%

2. 邏輯控制器獨立設置和冗余設置原則

● 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：邏輯控制器應與BPCS分開，應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，應獨立完成SIF

● 邏輯控制器的軟硬件版本應是正式發(fā)布的

● 邏輯控制器的中央處理單元、I/O單元、電源單元、通信單元等應是獨立的單元，應允許在線更換單元而不影響邏輯控制器的正常運行

● 邏輯控制器應有軟件和硬件診斷和測試功能，診斷和測試信息應在工程師站和/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卡信號通道應帶光電或電磁隔離，I/O卡不應采用現場總線數字信號

● 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

● 冗余的最終元件應接到不同的輸出卡件，每一個輸出信號通道應只接一個最終元件