關(guān)于SIS系統(tǒng)、GDS和BPCS獨(dú)立的問(wèn)題，以及現(xiàn)場(chǎng)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)獨(dú)立和共用的問(wèn)題，一直是各級(jí)安全檢查的重點(diǎn)，而且這方面很容易看出來(lái)問(wèn)題，不同專(zhuān)家在這塊意見(jiàn)不一致，昌暉儀表就某企業(yè)專(zhuān)家針對(duì)“SIS系統(tǒng)供電(UPS)要和BPCS等系統(tǒng)電源獨(dú)立”問(wèn)題，特邀儀表技術(shù)專(zhuān)家結(jié)合規(guī)范進(jìn)行深入討論，整理成文，幫助大家加深對(duì)此類(lèi)問(wèn)題的理解和設(shè)置。
近期社群熱議“某家企業(yè)專(zhuān)家提出的SIS系統(tǒng)供電(UPS)要和BPCS等系統(tǒng)電源獨(dú)立”的問(wèn)題，大家對(duì)這塊看法不一，導(dǎo)致企業(yè)執(zhí)行困難。
關(guān)于系統(tǒng)電源獨(dú)立的出處
第一、國(guó)家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)安監(jiān)總管三[2014]116號(hào)文第一條就明確提出：“充分認(rèn)識(shí)加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理工作的重要性，化工安全儀表系統(tǒng)(SIS)包括安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車(chē)系統(tǒng)和有毒有害、可燃?xì)怏w及火災(zāi)檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)等。安全儀表系統(tǒng)獨(dú)立于過(guò)程控制系統(tǒng)(例如分散控制系統(tǒng)等)。
第二、GB/T50770《石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，有如下條文：
5.0.8 安全儀表系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于基本過(guò)程控制系統(tǒng) ,并應(yīng)獨(dú)立完成安全儀表功能；
5.0.9 安全儀表系統(tǒng)不應(yīng)介入或取代基本過(guò)程控制系統(tǒng)的工作；
5.0.10 基本過(guò)程控制系統(tǒng)不應(yīng)介入安全儀表系統(tǒng)的運(yùn)行或邏輯運(yùn)算；
5.0.11 安全儀表系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成故障安全型。當(dāng)安全儀表系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生故障時(shí) ,安全儀表系統(tǒng)應(yīng)能按設(shè)計(jì)預(yù)定方式，將過(guò)程轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)；
5.0.16 安全儀表系統(tǒng)的交流供電宜采用雙路不間斷電源的供電方式；
條文說(shuō)明中：5.0.16 大型石油化工生產(chǎn)裝置的安全儀表系統(tǒng) ，應(yīng)采用雙路獨(dú)立的不間斷電源。
第三、蘇應(yīng)急[2019]53號(hào)，“本質(zhì)安全診斷治理基本要求”DCS系統(tǒng)與SIS系統(tǒng)的備用電源應(yīng)該分別配備UPS或EPS，重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝和危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源生產(chǎn)用電必須是二級(jí)負(fù)荷以上，備用電源應(yīng)該配備自投運(yùn)行裝置。
第四、在SIS安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意見(jiàn)，關(guān)于獨(dú)立性原則中，有如下說(shuō)法：SIS安全儀表系統(tǒng)(ESD緊急停車(chē)系統(tǒng))應(yīng)獨(dú)立于基本過(guò)程控制系統(tǒng)(BPCS，如DCS，F(xiàn)CS，CCS，PLC等)，獨(dú)立完成安全保護(hù)功能。安全儀表系統(tǒng)的檢測(cè)元件，控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置。如果工藝要求同時(shí)進(jìn)行聯(lián)鎖和控制的情況下，安全儀表系統(tǒng)和BPCS應(yīng)各自設(shè)置獨(dú)立的檢測(cè)元件和取源點(diǎn)(個(gè)別特殊情況除外，如配置三取二檢測(cè)元件，進(jìn)DCS信號(hào)三取中，進(jìn)安全儀表系統(tǒng)三取二，經(jīng)過(guò)信號(hào)隔離器公用檢測(cè)元件)。如需要，SIS安全儀表系統(tǒng)(ESD緊急停車(chē)系統(tǒng))系統(tǒng)應(yīng)能通過(guò)數(shù)據(jù)通信連接以只讀方式與DCS通信，但禁止DCS通過(guò)該通信連接向安全儀表系統(tǒng)寫(xiě)信息。安全儀表系統(tǒng)應(yīng)配置獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)，包括獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，服務(wù)器，工程師站等。SIS安全儀表系統(tǒng)(ESD緊急停車(chē)系統(tǒng))應(yīng)采用冗余電源，由獨(dú)立的雙路配電回路供電。應(yīng)避免安全儀表系統(tǒng)和BPCS的信號(hào)接線出現(xiàn)同一接線箱，中間接線柜。
第五、關(guān)于儀表及控制系統(tǒng)供電，SHT-3082《石油化工儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于儀表及控制系統(tǒng)供電，規(guī)定了儀表及控制系統(tǒng)供電范圍，包括過(guò)程控制系統(tǒng)(DCS、PLC、FCS、SCADA等)、安全儀表系統(tǒng)(SIS)、壓縮機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)、機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(MNS)、可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)(GDS)、在線分析儀系統(tǒng)(PAS)、機(jī)柜室和控制安裝的電子類(lèi)儀表、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、報(bào)警儀表及執(zhí)行元件。
規(guī)范提出，根據(jù)用電負(fù)荷在生產(chǎn)過(guò)程中的重要性及對(duì)供電電源的可靠性、連續(xù)性要求，生產(chǎn)裝置的用電負(fù)荷應(yīng)分為一級(jí)負(fù)荷、一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷及三級(jí)負(fù)荷；每一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源都有明確要求，一級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)收到損壞；
一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除有兩個(gè)電源供電外，還應(yīng)增加應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁其它負(fù)荷接入應(yīng)急電源供電系統(tǒng)；文中說(shuō)明：儀表及控制系統(tǒng)供電屬于一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，應(yīng)采用UPS供電。
注意：這里的兩個(gè)電源，如何理解值得深究，這個(gè)可以從SHT-3082《石油化工儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)范》中儀表交流供電電源配置方案中得到明確答案，雙電源是指：雙路電源輸入配電裝置的不同母線段。
在此，專(zhuān)家提出的SIS系統(tǒng)電源和BPCS電源獨(dú)立，可能是把兩套系統(tǒng)同時(shí)失電理解為共因失效，認(rèn)為BPCS和SIS系統(tǒng)不能同時(shí)失電。針對(duì)此問(wèn)題，在儀表圈技術(shù)專(zhuān)家群進(jìn)行了深入討論，以下內(nèi)容整理自各個(gè)規(guī)范里儀表及控制系統(tǒng)供電相關(guān)內(nèi)容和中國(guó)石化工程建設(shè)公司副總工程師葉向東(以下簡(jiǎn)稱(chēng)葉總)、中國(guó)石油華東設(shè)計(jì)院副總工程師林洪俊(以下簡(jiǎn)稱(chēng)林總)、中科合成油副總工程師范詠峰(以下簡(jiǎn)稱(chēng)范總)在儀表圈技術(shù)專(zhuān)家群交流意見(jiàn)，希望對(duì)大家有所幫助。
葉向東，男，1982年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院自動(dòng)化系，中國(guó)石化集團(tuán)北京設(shè)計(jì)院、中國(guó)石化工程建設(shè)公司副總工程師，教授級(jí)高級(jí)工程師。
葉總觀點(diǎn)“做工作要講科學(xué)、講實(shí)際，實(shí)事求是。不能死摳教條”。
SIS獨(dú)立設(shè)置的目的是避免操作人員使用工廠控制系統(tǒng)的時(shí)候，對(duì)SIS產(chǎn)生人為干預(yù)的影響，同時(shí)也在控制系統(tǒng)外配備一套安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，跟UPS是否獨(dú)立沒(méi)有直接關(guān)系，別說(shuō)電源是一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷！SIS是故障安全型，即使停電也是安全的！葉總建議，工程技術(shù)人員要熟悉和理解相關(guān)規(guī)范，領(lǐng)會(huì)其中的科學(xué)道理。
如果有錢(qián)、有條件，單獨(dú)為SIS配UPS也可以，但首先要搞清楚：規(guī)范說(shuō)獨(dú)立設(shè)置指的是SIS和DCS要分別設(shè)置，沒(méi)有說(shuō)電源和UPS！現(xiàn)在有些專(zhuān)家不管三七二十一，不搞清楚SIS的設(shè)置用意，不顧企業(yè)的實(shí)際情況，會(huì)有不必要的麻煩，說(shuō)句抬杠的話，要不要獨(dú)立發(fā)電廠和獨(dú)立的高壓外線？
根據(jù)電源負(fù)荷配置，一級(jí)負(fù)荷就足夠了，之所以出現(xiàn)UPS，是因?yàn)橛?jì)算機(jī)瞬間斷電后，重新啟動(dòng)后不能接續(xù)瞬斷前的狀態(tài)。實(shí)際上，UPS和蓄電池的故障率挺高的，維護(hù)工作量也挺大，有的工廠甚至直接用市電，用UPS做備用電源。
如果一級(jí)負(fù)荷停電，意味著至少是裝置局部停電，SIS是故障安全型的，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置停車(chē)就夠了。雙UPS的配備也需要合理設(shè)計(jì)方案，應(yīng)該分別為直流電源裝置送電，在直流電源輸出端并聯(lián)，不要交流并聯(lián)。
范詠峰，男，1993年畢業(yè)于上海同濟(jì)大學(xué)電氣工程系工業(yè)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)工作于中科合成油工程股份有限公司，任副總工程師，高級(jí)工程師。
范總觀點(diǎn)“根據(jù)目前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，工程實(shí)際，SIS、DCS、GDS，采用共用的雙UPS沒(méi)有問(wèn)題，符合目前的工程實(shí)際”。這樣供電(DCS和SIS共用兩套UPS)，根據(jù)目前工程實(shí)際，通常來(lái)說(shuō)是可行的。
要求獨(dú)立設(shè)置，通常說(shuō)的依據(jù)是，蘇應(yīng)急[2019]53號(hào)，“本質(zhì)安全診斷治理基本要求“DCS系統(tǒng)與SIS系統(tǒng)的備用電源應(yīng)該分別配備UPS或EPS，重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝和危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源生產(chǎn)用電必須是二級(jí)負(fù)荷以上，備用電源應(yīng)該配備自投運(yùn)行裝置。
其實(shí)上面說(shuō)的，并不明確，什么叫備用電源？工程上，有些環(huán)節(jié)在一定時(shí)期、工程實(shí)際中是沒(méi)有完全定量分析和判定的，比如SIL演算過(guò)程中，針對(duì)電纜、接線、伴熱、保溫、吹掃、沖洗、隔離、施工、.....等環(huán)節(jié)并沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的定量演算，做的只是根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)理標(biāo)準(zhǔn)、工程實(shí)際、試車(chē)、檢查、......進(jìn)行工程保證，并沒(méi)有量化到具體的失效率。
在實(shí)際工程中共用的環(huán)節(jié)很多，比如，電源總源頭；儀表風(fēng)總管和分支總管；伴熱、吹掃、沖洗，總管和分支總管；......電源也是一樣，在前端存在共用，儀表通常按照故障安全設(shè)計(jì)，失電時(shí)，通?？梢源虻焦收习踩恢?，故障時(shí)的動(dòng)力源有各種，比如閥門(mén)的彈簧或者儲(chǔ)氣罐，變送器也可以有故障位置，當(dāng)然這種故障安全不可能100%有效。
如果真的要分析安全性，先不考慮故障安全，只分析供電安全性可靠性，可以這樣分析，供電源頭的可靠性，即UPS的輸入電源的可靠性，通常一級(jí)負(fù)荷裝置，有著雙路電源進(jìn)線，這里經(jīng)分析，可以有失效率數(shù)據(jù)。
下面再分析UPS，采用雙UPS，每一路UPS有獨(dú)立的硬件和蓄電池，這里可以獲得具體的失效率，如果相對(duì)于一級(jí)負(fù)荷裝置的雙路電源進(jìn)線，雙UPS(包括考慮蓄電池)的安全性足以匹配一級(jí)負(fù)荷裝置的雙路電源進(jìn)線安全性，換句話說(shuō)瓶頸不在雙UPS這里，那么，是沒(méi)有必要SIS、DCS、GDS各自采用獨(dú)立的UPS的，如果各自采用獨(dú)立的UPS，并且都要求雙UPS，那么就需要6套UPS，通常是沒(méi)有這樣的需求的。
假設(shè)，UPS質(zhì)量很差、蓄電池質(zhì)量也很差，雙UPS的安全性遠(yuǎn)不能匹配一級(jí)負(fù)荷裝置的雙路電源進(jìn)線的安全性，那么是需要根據(jù)安全性需求配置更多UPS的，即采用更高的安全性冗余。
根據(jù)目前的工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和工程實(shí)際，沒(méi)有這樣的要求。
由于電源的共用，那么如果嚴(yán)格失效率計(jì)算時(shí)，需要考慮共因失效，這個(gè)可以具體核算，并根據(jù)具體需求確認(rèn)。
考慮到以下因素：
1、一級(jí)負(fù)荷裝置的雙路電源進(jìn)線的安全性；
2、雙UPS以及配套蓄電池的安全性；
3、UPS至各個(gè)用電負(fù)荷是獨(dú)立配電的；
4、重要負(fù)荷，比如控制器、服務(wù)器、等，采用雙路電源進(jìn)線(分別來(lái)自UPS1和UPS2)；
5、通常涉及到安全儀表的用電設(shè)備采用了故障安全型設(shè)計(jì)；
6、其他因素......
綜合考慮，根據(jù)目前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，工程實(shí)際，SIS、DCS、GDS，采用共用的雙UPS沒(méi)有問(wèn)題，符合目前的工程實(shí)際。
單UPS改成雙UPS，是因?yàn)榇_實(shí)有些現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)了UPS故障，現(xiàn)在好像沒(méi)有反饋信息，提到UPS質(zhì)量如此不堪，即使是雙UPS也不能滿足工程實(shí)際，經(jīng)常同時(shí)故障。
其他環(huán)節(jié)，參見(jiàn)上面的回復(fù)，從上面提到的各個(gè)環(huán)節(jié)分析，做一個(gè)極端假設(shè)，如果UPS質(zhì)量極為不堪，經(jīng)常故障，那是需要提高安全性冗余的，要不低要求模式可能會(huì)變成高要求模式了，因?yàn)閁PS總是故障。但是目前的工程實(shí)際好像并不是這樣，UPS質(zhì)量好像沒(méi)有那么差。
專(zhuān)家可能沒(méi)有考慮這么多，也沒(méi)有考慮實(shí)際的各個(gè)環(huán)節(jié)失效率的比較，而是盲目的認(rèn)定了獨(dú)立。有些鉆牛角尖了。
如果經(jīng)常掉電，DCS失效都變成了高要求模式(類(lèi)比的說(shuō)法)，有些是故障安全的，有些狀態(tài)是不確定的，可能打亂正?？刂?，可能造成SIS需求，但是，根據(jù)目前工程實(shí)際好像，雙UPS質(zhì)量沒(méi)有這么不堪，這個(gè)可以類(lèi)比，prior in use，現(xiàn)場(chǎng)全國(guó)這么多裝置，這么多回路，可以取信的信息非常多，通常來(lái)說(shuō)，雙UPS滿足目前工程實(shí)際。
前面提到了，沒(méi)有獨(dú)立的環(huán)節(jié)太多了，一是沒(méi)有必要，二是工程實(shí)際做不到，比如氣源總管和分支總管就是共用的。
林洪俊，教授級(jí)高級(jí)工程師。TUV安全工程師。中國(guó)石油華東設(shè)計(jì)院副總工程師。中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司高級(jí)技術(shù)專(zhuān)家，享受特殊津貼。全國(guó)石油化工自控技術(shù)中心站副主任委員，全國(guó)石油化工勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)自動(dòng)控制分會(huì)副主任委員。從事石油化工工程設(shè)計(jì)三十多年，主持設(shè)計(jì)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外大型石化工程，編審了國(guó)內(nèi)石油化工行業(yè)主要儀表設(shè)計(jì)規(guī)范。榮獲省級(jí)勞動(dòng)模范稱(chēng)號(hào)。
林總觀點(diǎn)“經(jīng)落實(shí)，獨(dú)立要求基本都是個(gè)人想當(dāng)然理解的，就覺(jué)得應(yīng)該獨(dú)立，尤其是SIS；或他聽(tīng)別人說(shuō)的要獨(dú)立。他實(shí)際也沒(méi)有看到具體的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)有此要求”。
幾年來(lái)常聽(tīng)到有人問(wèn)、有人說(shuō)各系統(tǒng)電源獨(dú)立問(wèn)題，也有所干的工程被檢查專(zhuān)家提出要各系統(tǒng)電源不獨(dú)立問(wèn)題。經(jīng)落實(shí)，獨(dú)立要求基本都是個(gè)人想當(dāng)然理解的，就覺(jué)得應(yīng)該獨(dú)立，尤其是SIS；或他聽(tīng)別人說(shuō)的要獨(dú)立。他實(shí)際也沒(méi)有看到具體的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)有此要求。
如上面各位所說(shuō)，沒(méi)有必要各自搞一套。
相信讀了此文，大家對(duì)儀表電源如何設(shè)置會(huì)有一個(gè)明確的說(shuō)法，但就像各位專(zhuān)家說(shuō)的，我們?cè)趯?shí)際工作中，還是要從實(shí)際出發(fā)，實(shí)事求是，不能人云亦云，更不能死扣教條，非常感謝儀表技術(shù)專(zhuān)家葉總、范總、林總的寶貴意見(jiàn)。
