安全仪表系统(SIS)的SIL评估

　　1　引　言

　　随着石油、化工装置的经济规模日趋大型化,生产装置的密集程度越来越高,对操作、控制及安全的要求也越来越严格。石化装置的产品一般都属于易燃、易爆或有毒介质,生产过程稍有闪失就会酿成灾难性的事故,造成生产、设备、人员等方面的重大损失。作为过程工业安全的重要保障,确保过程工业安全仪表系统本身的可靠性对于过程工业的安全具有重要意义。

　　2　安全仪表系统

　　安全仪表系统(Safety instrumented systems,SIS)是一种自动安全保护系统,它是保证正常生产和人身、设备安全的必不可少的措施,它已发展成为工业自动化的重要组成部分。在过程工业中,安全仪表系统的安全性对于事故的影响十分巨大,由于过程工业中的安全事故通常会造成人员伤亡和巨额财产损失,因此开展过程工业安全仪表系统安全评定对于确保过程工业安全具有重要意义。统计资料表明,过程工业中,由于对安全仪表系统的安全要求不合理以及投产后的项目改造过程中对安全仪表系统的改建不恰当所造成的安全事故在全部事故中所占的比重最大。安全仪表系统设计不当,一种可能的后果是该跳车时不跳,造成拒动作;另一种可能的后果是不该跳车时跳车,造成误动作。拒动作会造成严重甚至灾难性的后果,误动作的直接后果是装置停车,造成巨额的经济损失。

　　根据IEC61511中的定义,安全仪表系统是由传感器、逻辑控制器、执行器组成的,能够行使一项或多项安全仪表功能(Safety instrumented function,SIF)的系统。每一个安全仪表功能针对特定的风险对生产过程进行保护[1]。图1为一典型的安全仪表功能,它的功能是为了防止压力容器V100中压力过高而发生爆炸等危险事故。此SIF由压力变送器、一个逻辑控制器和一个阀门组成,在DCS(Dis-tributed ControlSystem)对于压力控制已经失效的情况下,容器内压力持续升高,达到压力变送器最高(比DCS控制压力预设值更高)的预设值时,压力变送器将其转换成合适的信号传送给逻辑求解器,由逻辑求解器经过运算发出控制指令,关闭阀门,停止对容器内碳氢化合物的供给。这就是一个完整的安全仪表功能。在整个SIF的实现过程中,其中的三　　个环节中的任何一个失效将导致SIF的失效,对于此例而言,如果SIF失效,那么系统将继续向容器V100中输送碳氢化合物,容器内的压力将继续升高,极有可能造成容器泄漏、爆炸等严重的后果,导致容器损坏、装置停产、人员伤亡等严重损失。所以对安全仪表系统进行完整性评估,定量的可靠性计算是十分重要和有效的途径,以防止各类事故的发生。

　　3　安全仪表系统与过程控制系统的区别