隨著技術(shù)的進(jìn)步，為提高產(chǎn)能，石化工業(yè)向大型聯(lián)合裝置一體化控制和長(zhǎng)周期運(yùn)行方向發(fā)展，這將對(duì)裝置中運(yùn)行的設(shè)備以及裝置的安全保護(hù)功能提出更高的要求，特別對(duì)傳統(tǒng)的安全儀表設(shè)計(jì)理念提出挑戰(zhàn)，在傳統(tǒng)的安全儀表設(shè)計(jì)中人們最容易犯的錯(cuò)誤是“或左”、“或右”、“或片面”。如：
①為降低初期投資，不重視SIS安全儀表系統(tǒng)。
②片面提高系統(tǒng)的SIL功能安全等級(jí)，疏忽了系統(tǒng)的可用性要求。
③片面要求控制器部分，疏忽了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和執(zhí)行部分的設(shè)計(jì)選型。
④片面要求安全儀表系統(tǒng)本身的功能，疏忽了安全生命周期其他各階段工作的重要性，如先期的HAZOP、安全需求設(shè)計(jì)規(guī)則(SRS)和后期的操作維護(hù)管理規(guī)范。
⑤片面看重硬件，疏忽項(xiàng)目管理和執(zhí)行，包括各階段的審查工作和人員資質(zhì)要求。
綜上所述，為適應(yīng)大型化、一體化和長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的需要，昌暉儀表提出以下七個(gè)方面的SIS系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)要點(diǎn)，供大家參考。
1、堅(jiān)持功能安全第一的設(shè)計(jì)理念
在安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，始終銘記合理有效降低風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì)理念，遵循IEC61511獨(dú)立保護(hù)層(IPL)安全規(guī)范要求，保證安全儀表系統(tǒng)的獨(dú)立設(shè)置。
人們很容易混淆的概念是“只有安全儀表系統(tǒng)才起安全保護(hù)作用”，實(shí)際上在IEC61511標(biāo)準(zhǔn)中描述了獨(dú)立保護(hù)層(IPL)的概念，在有效降低風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算過程中，每個(gè)安全相關(guān)的保護(hù)層都起到了一定的作用，這樣才會(huì)使總的PFDavg達(dá)到要求的目標(biāo)值，如果把SIS和DCS合用一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，將會(huì)出現(xiàn)如下風(fēng)險(xiǎn)：
①違反IEC61511獨(dú)立保護(hù)層的規(guī)范。
②原來系統(tǒng)有效的PFDavg值將會(huì)相對(duì)增大，這樣會(huì)降低系統(tǒng)的SIL等級(jí)。
③SIS與DCS合用，將會(huì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段帶來共同原因故障，降低了產(chǎn)品的SIL安全等級(jí)。
2、統(tǒng)籌考慮完整的安全儀表回路設(shè)計(jì)
在SIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型時(shí)，很容易只要求控制器部分的安全性，忽略了現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全要求，實(shí)際上安全儀表系統(tǒng)包括了測(cè)量單元、邏輯控制單元和執(zhí)行單元，安全儀表回路的SIL等級(jí)要求是指從測(cè)量到邏輯控制和控制閥執(zhí)行整個(gè)回路的故障失效率。實(shí)際上，就整個(gè)安全回路來看，由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和執(zhí)行單元故障可能導(dǎo)致的危險(xiǎn)在90%以上，控制器本身故障可能導(dǎo)致的危險(xiǎn)不到10%。
3、采用冗余容錯(cuò)技術(shù)，兼顧和提高安全儀表系統(tǒng)的可用性
因?yàn)榇蟛糠至鞒坦I(yè)，如乙烯等石化裝置多是高風(fēng)險(xiǎn)易燃易爆的連續(xù)生產(chǎn)裝置，要求安全儀表系統(tǒng)有很高的安全等級(jí)-SIL3。同時(shí)這類裝置的生產(chǎn)效益極高，如果由于儀表系統(tǒng)誤停車，將給生產(chǎn)企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)由于誤停車導(dǎo)致的裝置不穩(wěn)定，從而引起工藝氣放火炬燃燒，會(huì)給環(huán)境帶來污染。也無從談起長(zhǎng)周期運(yùn)行。比如，用1oo1D的結(jié)構(gòu)也可達(dá)到SIL3等級(jí)，但可用性低，不適于高經(jīng)濟(jì)效益的裝置。
4、保持安全等級(jí)不下降，考慮系統(tǒng)的在線可維護(hù)性
為適應(yīng)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，在生產(chǎn)過程中必然要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的維護(hù)保養(yǎng)工作。那么，系統(tǒng)是否可以在線維護(hù)就顯得非常重要，而且維護(hù)的方便性也非常重要，因?yàn)樵诰S護(hù)過程中由于人為失誤引起的誤停車概率也是非常大的，所以，在系統(tǒng)在線維護(hù)時(shí)，盡可能不動(dòng)外圍用戶接線端子是最安全的方式。
在線維護(hù)可能的工作包括以下事項(xiàng)：
①控制系統(tǒng)部件的在線維修、更換。
②控制系統(tǒng)軟件的在線修改下裝。
③執(zhí)行單元的在線維修、更換，選用SIL3等級(jí)的冗余安全電磁閥。
5、保持安全等級(jí)不下降，使用在線測(cè)試技術(shù)
在裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行過程中，要保證高安全等級(jí)要求的回路等級(jí)始終滿足要求，就要從技術(shù)手段上采取措施，最常用的手段就是在線回路測(cè)試。比如，對(duì)SIL3等級(jí)要求的回路，在安全停車閥的設(shè)計(jì)中，由于兩個(gè)以上的閥門串聯(lián)設(shè)計(jì)費(fèi)用很高，所以一般采用一個(gè)閥門，通過定期自動(dòng)測(cè)試的原理來提高閥門的安全等級(jí)。
6、重視整個(gè)安全生命周期內(nèi)的HAZOP、設(shè)計(jì)、實(shí)施、維護(hù)規(guī)范
SIS系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)不只是來自系統(tǒng)硬件和軟件本身，還包括由于設(shè)計(jì)和管理的不完善帶來的風(fēng)險(xiǎn)：
①不重視HAZOP分析，可能把安全等級(jí)的要求降低，從而給將來長(zhǎng)周期運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)。
②不重視HAZOP分析，漏掉了某些安全儀表功能，那么，系統(tǒng)再安全可靠都無濟(jì)于事。
③不重視安全需求設(shè)計(jì)，比如系統(tǒng)供電、接地設(shè)計(jì)，那么一旦外部原因故障，系統(tǒng)再安全可靠都無濟(jì)于事。
④不重視安全需求設(shè)計(jì)，比如LDPE等裝置的快速響應(yīng)要求，如果系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間大于過程安全時(shí)間，那么系統(tǒng)再安全可靠都無濟(jì)于事。
⑤不重視操作維護(hù)管理，比如儀表維護(hù)開關(guān)使用的確認(rèn)，很容易引起人為停車或安全隱患。
⑥有利于降低系統(tǒng)失效的概論(Systematc Failures)。
7、要有專業(yè)的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的管理和實(shí)施
根據(jù)IEC61511-1的5.2.2和IEC61508-1的6.2.1中的規(guī)范要求，從事安全生命周期各階段工作的個(gè)人、部門和團(tuán)組應(yīng)該具備相應(yīng)的能力、工程經(jīng)驗(yàn)、安全知識(shí)并經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)。
