安全仪表系统安全完整性等级的评估技术

　　前言

　　安全仪表系统(Safety Instrumented System，S I S )也称为安全联锁系统( S a f e t y I n t e r l o c kSystem)、紧急停车系统ESD(Emergency ShutdownSystem)、安全相关系统(Safety Related System)、安全停车系统(Safety Shutdown System)等，由国际电工委员会(IEC)标准IEC 61508及IEC 61511定义的专门用于安全的控制系统，是用于对设备可能出现的故障进行保护动作的控制系统，它必须能够迅速、正确的对故障做出响应，最终能够完全避免事故的发生或者至少能减少事故给设备、环境和人员造成的危害。

　　随着经济的飞速发展，石化装置越来越大型化，工艺过程越来越复杂，对环境保护和人身安全的要求也越来越高等原因，安全性变的尤为重要。因此，为了防止事故的发生，减少由此带来的损失，保证企业的安全稳定运转，一套能够检测装置的异常，并对可能发生的潜在危害作出相应动作的系统是必不可少的。安全仪表系统正是基于该目的被提出来的。

　　1984年发生的印度博帕尔农药厂毒气泄漏事件;1986年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事件;1988年北海阿尔法油田爆炸事件;2006发生的吉化双苯厂爆炸事件等等，至今还让人们心有余悸。以上重大事故的发生，都与安全仪表系统在危险工况下未能发挥作用有直接或间接的关系。因此，如何确保安全仪表系统能够正确行使其功能安全，保障石化装置长周期安全稳定运行，已经成为目前迫切需要解决的问题。

　　1 SIS的作用及在保护层中的位置

　　安全仪表系统是用仪表实现安全功能的系统，包括传感器、逻辑控制器和最终执行元件及相应软件等。图1所示为典型SIS系统的构成。

　　传感器检测过程中的异常并将之送到逻辑运算器;逻辑运算器按照设定的逻辑产生控制信号，最终执行元件得到从逻辑运算器来的控制信号并产生相应的动作，从而达到消除过程隐患的目的。

　　1.1 SIS的作用

　　监视生产过程的状态，在事故和故障状态下，能够迅速、正确的做出响应，使生产装置在安全模式下停车，避免灾难事故的发生，减少事故给设备、环境和人员造成的危害。

　　正常情况下，安全仪表系统不产生任何动作，只有当安全回路的传感器的测量值达到设定的工作条件时，才能激活回路动作，发挥作用。相对基本控制系统是被动的、静态的。

　　1.2 在保护层中的位置

　　一个典型的化工装置的保护包括工艺过程设计 ;基本过程控制系统(BPCS);区别于BPCS的重要报警; 安全仪表系统 (SIS); 物理防护层(一); 物理防护层(二); 工厂内部紧急应对计划; 周边区域防灾计划。由此可见 , 从第二层到第四层都是由仪表及自控系统来实现。而仪表系统的最后一层保护—SIS或ESD更是至关重要。SIS在第四层如表1所示。