姜瑞基
新疆庆华能源集团有限公司 新疆 伊犁 835100
摘要：化工行业通常具有易燃、易爆、有毒、高温、高压等典型特征，属于高风险行业。随着化工设备的大型化和生产能力的提高，事故给社会多方面造成的严重后果越来越受人们的重视。虽然可以通过严格的规章制度、操作规程、恢复性的年度维护和日常维护来减少或避免事故，但化工生产并没有绝对的安全。因此，化工生产单位经常设置各种安全设备和措施，尽量减少事故对人身安全、设备安全和环境保护的影响。化工生产中的安全防护系统主要分为机械、电气和仪表三大类，近年来安全仪表系统SIS发展迅速，应用广泛，特别是大型化工生产设施配备的安全仪表系统发挥着更大的作用。
关键词：安全仪表系统；化工厂；重要性；分析
1安全仪表系统的选择
安全仪表系统应符合国际电工委员会2000年颁布的IEC61508《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》标准并经其认证。IEC61508标准的发布作为电气/电子/可编程电子设备（E/E/PE）安全仪表系统功能安全的衡量标准，为危险行业、安全仪表系统用户、系统集成商和设备供应商提供了一个统一的、相互接受的标准规范。选择符合IEC61508标准的TOV认证系统，过程安全所需的安全级别分为4个级别（SIL4）。
1.1 SIS与DCS的主要区别
根据IEC61508和IEC6151L标准，安全仪表系统和DCS是两种不同类型的系统，但它们是相互补充、相互联系的。主要区别如下：(1）设计标准规范不同的安全仪表系统产品按照IEC61508标准设计和制造。产品应用还应符合IEC61511的要求，有统一的国际（国内）标准规范，并得到制造商和用户的认可。DCS系统需满足国家和地区标准的要求，满足用户的要求。(2）功能安全是产品定位的核心，对产品定位的可靠性和可用性提出了很高要求，用于保护生产过程中的安全仪表系统。DCS系统用于生产过程控制，控制功能是其核心地位，要求满足和实现生产过程所需的各种控制功能，通过对各种生产指标的优化控制，达到节能降耗的目的，实现了生产设备的降耗增效。(3）不同工作特性的DCS是一个动态的过程控制系统，它实时采集大量的过程数据，现场执行机构（控制阀）的运行在处理后按照预定的控制策略进行控制（通常比较复杂和耗时）。这一过程往往伴随着人为操作人员的干预，响应处理速度一般在几百毫秒到一秒钟之间。安全仪表系统SIS可视为“静态”系统。在正常运行条件下，它是“静态”的，一旦达到或超过临界点就不发出控制输出指令，然后快速响应在处理控制执行元件（MCC、电磁阀、，二位快动阀等）的动作，使装置处于所需的安全状态。这个过程一般不需要人工干预，响应处理速度一般为几十到几百毫秒，优于DCS系统。(4）产品认证不同的安全仪表系统SIS（或系统的子系统和组件）需要由独立的、公认的第三方安全机构进行严格认证，如果在世界范围内是公认的德国Tov认证并将保持认证。DCS系统不需要通过这种认证，只需获得通用认证，如Ijul、CE等。因此，在选择SIS类型时，应特别注意SIS与DCS的区别，与选择SIS类型的安全仪表系统相比，更应注意整个SIS系统的安全性、可用性和可靠性。
1.2安全完整性等级
安全完整性水平是安全相关系统在给定时间和特定条件下执行其所需安全功能的概率。安全完整性等级。选择安全仪表系统时，需要确定安全仪表系统的安全完整性级别。安全完整性等级是指安全仪表系统所需的安全等级，装置越危险，安全仪表系统所需的安全等级越高，获得相应安全性能等级的安全成本越高。危险发生概率是危险事件发生概率和安全仪表系统失效概率的乘积，SIL与失效概率有关。因此，SIL反映了安全功能对整体风险降低的影响程度。
安全完整性等级的评定和确定，由有资质的专业机构根据生产装置的特点、工艺的危害性以及国家和企业有关规定要求的安全等级进行，也可以由企业根据自身的实际经验分析确定，通常大型化工、石化和电力行业要求的安全等级为SIL3级。
1.3 SIS产品本身的安全性标识
停车联锁的故障和误操作是系统运行中的关键问题。误操作所带来的风险是当地短期经济利益的损失，而拒绝操作所带来的风险则可能导致人员、设备和环境的巨大灾难。化工安全仪表系统的功能是安全保护，其主要用途之一是化工生产过程中的安全保护，即停止联锁控制，此时又称紧急停车系统安全仪表系统。功能安全是安全仪表系统的核心特征。设计理念和应用必须遵循IEC615086511标准，是一个故障安全控制系统。安全仪表系统本身必须高度安全。当系统检测到装置的过程变量达到或超过临界值时，必须完成安全保护动作，避免事故或危险扩大，这是其正常功能。另一方面，安全仪表系统必须具有强大的诊断功能。当单点故障是由于系统中的局部故障或故障而发生时，故障不会扩大，可以消除或隔离。当系统故障足够严重时（不是由过程参数变量引起），如果系统不能正常工作，或者如果系统故障导致安全仪表系统安全完整性水平下降，安全仪表系统将下降，系统中的独立诊断模块将触发故障安全保护动作，确保系统不会因重大仪表系统故障而有被拒的风险而失去安全，从而保证工艺设备的安全。
2 SIS在化工装置中的应用
2.1 SIS在化工厂的应用，提高SIS的可用性
在安全仪表系统中，可用性也是衡量系统性能的重要指标。简单地说，可用性是指系统在不因单点故障而丧失性能的情况下运行（或使用）的能力。在DCS系统中，通常采用冗余技术来获得系统的可用性，安全仪表系统也不例外。对于规模化、连续化生产的己内酰胺、环己酮等化工装置，由于系统的单点故障不能影响系统的可用性，因此需要高可用性。为了实现高可用性，控制系统必须配置完全冗余，包括电源和其他硬件。
2.2逻辑I/O链路的可用性处理
逻辑输入输出环节作为串联风险的输入输出环节，是整个安全仪表系统的主要组成部分。(1）为了降低测试变送器的故障率，安全仪表系统的测试元件必须是具有安全等级认证的变送器产品。相关产品已达到SILI-2安全等级并通过认证，使部分检测元件对产品的安全等级有了明确的界定。确保输入为安全完整性级别。(2）对于SIL2级及以上安全仪表系统，致动器（电磁阀、快开、快关）通常有单独或冗余配置。当单执行机构和冗余元件都可行时，高可靠性执行机构通常优于冗余执行机构，执行机构选择符合IEC61508安全等级并获得相关认证的产品。实验和统计数据表明，传感器故障率约为40%，控制器故障率约为10%，执行器故障率约为50%。系统误操作的不安全因素主要来自输入和输出，这两个环节故障率高。除选用高质量、高可靠性或认证产品外，整个控制回路的输入电路采用SIL认证的信号浪涌保护器（避雷网），24VDC XI[，部分电源冗余并安装浪涌保护器，两个UPS 220VAC电源，带多级浪涌保护器。
结论：
在化工生产中，安全仪表系统是2019年一期非常重要的专用控制系统。选型、改造、使用和维护必须遵循严格的安全标准和规范，并根据企业自身的实际情况，采取多种安全可靠措施，确保系统功能安全的实现，使个人设备安全和企业环境安全得到充分可靠的保障。
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