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类型仪表安全等级的定义和区别,SIL1 、SIL2 与SIL3有什么区别?.doc

  • 上传人:tangtianxu2
  • 文档编号:2918812
  • 上传时间:2018-09-30
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    仪表安全等级的定义和区别 SIL1 、SIL2 与SIL3有什么区别?.doc
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    1、Esd(Emergency Shutdown Device): 紧急停车系统,多数应用于石油和化工系统,是一个独立于 DCS 系统的控制单元,在工艺发生危险状况时,对设备,环境等进行紧急的启挺,开关操作。配置设备以高档的 PLC 居多,多数处理 DI/DO 点,现在多数与 DCS 进行通讯。SIS(SIS, safety instrumented system):安全仪表系统,主要用于汽轮机,压缩机等高速运转设备,对轴承的转速,震动,位移,温度等进行检测,对设备进行保护,原来设计多为模块组合,相当于与智能仪表的组合体。SIS 是安全仪表系统,ESD 是紧急停车系统,ESD 属于 SIS 的一部

    2、分。SIS包括现场仪表、逻辑解决器、执行机构三部分,这三个部分都要是安全设计的,常规的 ESD 系统只是 SIS 的逻辑解决器这部分,当然也要是安全 设计的。随便举个例子,不一定合适,但是可以帮助理解这些概念。西门子的 PCS7 系统 。包含了 S7-400H 硬件,WinCC 监控软件,Simaticnet 通讯软件。Step7 编程软件。PDM 等智能仪表工具。PCS7 是一系列 软件,硬件的组合体,是一个系统的概念。SIS 基本上也是同样的道理。 从本质上来讲,SIS 的硬件系统 不光包括,SIS 控制器及 IO(例如 Triconex,HIMA,西门子 400FH)。还应包括 所有跟控

    3、制器接口的其他输入部件,例如 获得 TUV SIL 认证的 传感器,变送器,检测装置;还应该包括 所有输出部件,如获得 TUV SIL 认证的执行器(液压安全执行器,气动安全执行器,电动型安全执行器),还应该有 获得认证的现场设备。要求严格的现场,阀门本体也必须是有 TUV 证书的。例如核电厂的安全阀不光是锅炉与压力容器质检合格,还应该有核检证书,还应该有 TUV 的安规证书,明确标明是 SIL 几等级。那么,我们现在再来理解这些概念, 安全型控制器(目前这个叫法最科学) 仅仅是 SIS 系统硬件中的一环。安全型控制器的厂家 包括 Triconex,HIMA ,西门子,Moore,ICS,AB

    4、B ,EMerson 等。这些安全型 控制器用于 紧急停车场合,则称之为 ESD。用于油气田的火检和气体报警,则称之为 FV )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 AK1AK8 ,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 不同的工业过程(如生产规模、原料和产品的种类、工艺和设备的复杂程度等)对安全的要求是不同的。上述的国际标准将其划分为若干安全完整性等级(SIL:Safety Integrity Level)。 安全完整性等级(SIL)是一种离散的等级,用来规定分配

    5、给 E/E/PE 安全相关系统安全功能的安全完整性要求。安全完整性等级可分为 4 个等级,SIL4 是安全完整性最高的等 级(平均概率最高),SIL1 是最低等级;安全完整性等级越高,应执行所要求的安全功能的概率也越高;根据安全相关系统使用方式,要求发生的频率可分为低要求操作模式(1 次/ 年)。根据 GB/T 20438 标准,在不同的操作模式下,安全完整性的目标失效概率和目标风险降低见下表 1-1 和 1-2。采用不同的操作模式结构有可能使用几个安全完整性等级较低的系统来满足一个较高安全完整性等级功能的需要(例如:使用一个 SIL2 和一个 SIL1 的系统共同来满足一个 SIL3 功能的

    6、需要)。 不同的工艺过程(生产规模、原料和产品的种类、工艺和设备的复杂程度等)对安全的要求是不同的。一个具体的工艺过程,是否需要配置 SIS、配置何种等级的 SIS,其前提应该是对此具体的工艺过程进行风险评估,要进行危险及可操作性分析(HAZOP),然后辨识出与此分析相应的安全仪表功能(SIF),(找到一个安全仪表连锁回路),再根据风险出现的频率和其产生的严重后果,找到一个与此 SIF 相应的 SIL 值,在确定了某个安全 仪表功能的完整性等级(SIL)之后,再配置与之相适应的 SIS。表 1-3 可以看出,若某工艺过程的所需 SIF 经评定后为 SIL 2,则配置达到 AK4 的 SIS 即

    7、可,其响应失效率(PFD)为百分之一至千分之一之间。应该注意的是不同安全级别的 SIS,只能确保响应失效率(PFD)在一定的范围内,安全级别越高的 SIS,其 PFD 越小,即发生事故的可能性越小,但它不能改变事故造成的后果。因此,工艺过程安全完整性等级的评定是一项十分重要的工作。但目前我国尚无如何评定安全完整性等级的标准和规范。国际、国外标准中提供了某些评定方法。下面介绍的风险矩阵(RISK MATRIX)评 估方法可供参考。这种方法以工艺过程事故出现的频率(可能性)及其危害程度(严重性)为风险评估的指标,并对频率和危害程度人为量化为若干级,作出矩阵表(见表 3)。以此确定工艺过程度安全完整

    8、性等级。 SIL 等级是不能进行组态修改的,这个是根据计算得来的。系统的 SIL 等级是表明系统可应用于某一 SIL 等级场合,当然达到 SIL3 等级的系统也可用于 SIL2 的场合。而且根据 IEC61508,SIS(安全仪表系统)不仅仅是要求控制系统具有 SIL 等级,而且要求现场的仪表阀门也具有 SIL 等级,不仅仅是构成一个控制回路的各个组成部件(监测仪表、控制系统、执行机构等)具有 SIL 等级,而是要去计算这整个控制回路的 PFD,如果计算出的 PFD 在了 SIL2 的范围,那么这个控制回路就达到了 SIL 等级。一个控制回路要求为 SIL2 还是 SIL3 等级,是根据这个控制回路在整个生产装置中的重要性,对安全的影响等多方面分析而来。只是在国内,这些都被各方面的人搞得简单化了,现场仪表和执行机构就用普通的不具有 SIL 等级的,只有控制系统才要求 SIL 等级,而且也不去计算到底需要某一 SIL 等级的就行,在石油化工上 SIS 都搞成了 SIL3 等级的了。

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