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控制系统 - 安全仪表控制系统

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    石油化工安全仪表系统设计规范(一)

    孙严军 2010-03-24 12:05
    石油化工安全仪表系统设计规范

    1范围
    1.1本规范适用于新建、改扩建石油化工装置(或工厂)安全仪表系统的工程设计。储运系统、公用工程及辅助设施等工程设计可参照执行。
    1.2安全仪表系统的工程设计必须满足石油化工装置(或工厂)安全度等级的要求。
    1.3相关标准如下:
    IEC 61508  Functional safety of electrical/electornic/programmable electronic safety-related systems
    IEC 61511  Functionalsafety: safety instrumented systems for the process industry sector
    ANSI/ISA-84.01  Application of safety instrumented system for the process industries
    DIN V 19250  Porgrammable safety system
    IEC 61131  Programmable controller
    1.4执行本标准时,尚应符合国家现行有关强制性标准规范的要求。

    2术语和定义
    下列术语和定义适用于本规范
    2.1危险故障 dangerous failure
    能够导致安全仪表系统处于危险或失去功能的故障。
    2.2安全故障 safe failure
    不会导致安全仪表系统处于危险的故障
    2.3安全仪表系统 safety instrumented system(SIS)
    用仪表实现安全功能的系统。系统包括传感器,逻辑运算器,最终执行元件及相应软件等。
    2.4安全度等级 safety integrity level(SIL)
    用于描述安全仪表系统安全综合评价的等级。
    2.5最终执行元件 final element
    安全仪表系统的一部分,执行必要的动作,使过程达到安全状态。
    2.6逻辑运算器 logic solver
    安全仪表系统或过程控制系统中完成一个或多个逻辑功能的部件。
    2.7可编程电子系统  programmable electronic system(PES)
    由一个或多个可编程电子设备组成,用于控制、保护或监视的系统。
    2.8过程控制系统 process control system(PCS)
    用于直接或间接控制过程及相关设备的控制系统。
    2.9冗余 redundancy
    用多个相同的模块或部件实现特定功能或数据处理。
    2.10容错 fault tolerant
    功能模块在出现故障或错误时,仍继续执行特定功能的能力。
    2.11表决 voting
    用多数原则确定结论。
    2.12故障安全 fail to safe
    安全仪表系统发生故障时,使被控制过程转入预定安全状态。
    2.13显示故障 overt fault
    能够显示自身存在的故障
    2.14隐性故障 covert fault
    不能显示自身存在的故障。
    2.15平均故障间隔时间 mean time between failured(MTBF)
    相邻故障间隔的平均时间(包括平均失效时间和平均修复时间)
    2.16平均修复时间 mean time to repair(MTTR)
    故障修复所需要的平均时间(包括诊断,确认及等待时间)
    2.17平均失效时间 mean time to failure(MTTF)
    功能单元实现规定功能失效平均时间。
    2.18可用性 availability(A)
    系统可以使用工作时间的概率。
    2.19可靠性 reliability(R)
    系统在规定的时间间隔内发生故障的概率。
    2.20传感器 sensor
    用于测量过程变量的单一或组合设备。

    3基本原则
    3.1安全仪表系统独立于过程控制系统,独立完成安全保护功能。
    3.2当过程达到预定条件时,安全仪表系统动作,使被控制过程转入安全状态。
    3.3根据以下要求确定安全仪表系统的功能:对过程危险性及可操作性分析;人员、过程、设备及环境的保护;安全度等级。
    3.4安全仪表系统可按照安全度等级的要求分为1、2、3、4级。安全等级越高,安全仪表系统的安全功能越强。
    3.5安全仪表系统应设计成故障安全型。
    3.6安全仪表系统应具有硬件和软件诊断和测试功能。
    3.7安全仪表系统构成应使中间环节最少。
    3.8安全仪表系统的传感器、最终执行元件宜单独设置。
    3.9安全仪表系统应能与过程控制系统、工厂管理系统进行通信。
    3.10安全仪表系统宜提供独立于逻辑运算器的手动设施,直接操作最终执行元件。
    3.11当多个单元的保护功能在一套安全仪表系统内完成时,其共用部分应符合最高安全等级要求。
    3.12安全仪表系统的人机接口宜与过程控制系统相同。

    4传感器
    4.1传感器的独立设置原则
    4.1.1  1级安全仪表系统,其传感器可与过程控制系统共用。
    4.2.2  2级安全仪表系统,其传感器宜与过程控制系统分开。
    4.2.3  3级安全仪表系统,其传感器应与过程控制系统分开。
    4.2  传感器的冗余设置原则
    4.2.1  1级安全仪表系统,可采用单一的传感器。
    4.2.2  2级安全仪表系统,宜采用冗余的传感器。
    4.2.3  3级安全仪表系统,应采用冗余的传感器。
    4.3  传感器的冗余方式选用
    4.3.1  当重点考虑系统的安全性时,应采用“或”逻辑结构。
    4.3.2  当重点考虑系统的可用性时,应采用“与”逻辑结构。
    4.3.3  当系统的安全性和可用性均需要保障时,宜采用三取二逻辑结构。
    4.4  安全仪表系统的传感器宜采用隔爆型。

    5最终执行元件
    5.1最终执行元件可以是安全仪表系统用的切断阀,与过程控制系统共用的控制阀或电动阀。气动控制阀或气动切断阀均应带接受安全仪表系统控制信号的电磁阀。
    5.2阀门的独立设置原则
    5.2.1  1级安全仪表系统,其阀门可与过程控制系统共用,应确保安全仪表系统优先于过程控制系统的动作。
    5.2.2  2级安全仪表系统,其阀门宜与过程控制系统分开。
    5.2.3  3级安全仪表系统,其阀门宜与过程控制系统分开。
    5.3阀门的冗余设置原则
    5.3.1  1级安全仪表系统,可采用单一阀门。
    5.3.2  2级安全仪表系统,宜采用冗余的阀门,如采用单一的阀门,配套的电磁阀宜冗余配置。
    5.3.3  3级安全仪表系统,宜采用冗余的阀门,配套的电磁阀宜冗余配置。
    5.3.4  冗余配置的阀门,可采用一个控制阀和一个切断阀。
    5.4  电磁阀的设置原则
    5.4.1  控制阀上的电磁阀应安装在阀门定位器与执行机构之间。电磁阀放空口应有防护措施。
    5.4.2  当重点考虑系统的安全性时,冗余电磁阀宜采用与逻辑连接。
    5.4.3  当重点考虑系统的可用性时,冗余电磁阀宜采用或逻辑连接。
    5.4.4  电磁阀应采用长期带电型,电磁阀电源应由安全仪表系统提供。
    5.4.5  安全仪表系统的电磁阀宜采用隔爆型。
    5.5  电动阀的配置原则
    5.5.1 安全仪表系统和过程控制系统可共用电磁阀。
    5.5.2   电动阀不采用冗余配置,必要时可采用冗余的接点接入电气控制回路。
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