浅析石油化工安全仪表系统的设计

胡君尧

（南京扬子石油化工设计工程有限责任公司，江苏南京 210048）

浅析石油化工安全仪表系统的设计

胡君尧

（南京扬子石油化工设计工程有限责任公司，江苏南京 210048）

在现代工业企业中，对于安全仪表系统的应用是企业安全控制的重要环节，介绍了SIS发展过程各阶段安全仪表设备的特点，以研究石油化工安全仪表的设计为主，对于现有的安全仪表系统进行优化，旨在设计出一种更加具有应用价值的安全仪表系统，以期为今后的工作提供一定的技术支持。

石油化工；安全仪表系统；系统优化

1 SIS的概念以及发展过程各阶段安全仪表设备的特点

SIS是一种仪表系统，该系统组成单元主要有三项，分别是传感器、逻辑控制器和执行机构，通常情况下，它能够行使一项或多项安全仪表功能。

1975年之前，SIS一般采用电磁继电器或固态集成电路来装配相关安全系统的控制设备，该控制设备具有安全性能高的特点，但同时也使得其增加了后期的维护工序，操作复杂，与此同时，也没有严格要求其使用的检测和控制设备。自1980年开始采用PLC，其主要特点是克服了之前后期维护复杂的缺点，使其达到安全性高且易于维护的特点，但是由于其与过程控制系统在某种程度上，不能严格区分开，所以也没有严格要求其使用的检测和控制设备。1996年，SIS的概念在美国国家标准化组织（ANSI）和美国仪表学会（ISA）的标准《工业生产过程中安全仪表系统的应用》发布后正式启用，同时相关规范性文件也陆续推出来，尤其是在1998年12月，SIS的工业化应用在标准IEC 61508的发布及2003年标准IEC 61511的发布后正式确定了国际标准。迄今为止，SIS已经在很多地方得到了广泛的运用，为了使其具有更高的安全性能和可靠性，对相关回路的检测仪表、逻辑控制器和执行器均提出了更高的SIL要求或冗余配置要求，但这也无形中增加了投资成本。

2 SIS的设计优化

随着石油化工行业的飞速发展，通常需要从多个方面进行SIS设计优化，比如：具体模型、逻辑设计、系统配置等。

2.1 SIS的具体设计优化

在进行SIS的具体设计优化时必须遵循一条原则，就是经过优化后的系统必须比原先的系统的安全性能更高。具体表现在：优化后的系统能够通过项目的生产状态判断出可能存在的风险，并且能够及时的做出相应的应急反应，对出现的不同状况，要作出不同的措施，尽量减少危险扩散程度，使其损失降到最低。

（1）优化SIS选型。对SIS的优化选型，需要遵循严格的标准，不仅对产品的适用性有较高要求，同时还需要考量产品生产厂家的实力资本情况。除此之外还需要做到以下几点[1]：第一，所选系统必须是经过国际认证的合格产品，并且要与SIS兼容，有较高的匹配程度；第二，进行选型时，对于产品的自我诊断、测试、记录、报警等功能有一定考量，确保所选产品的品质；第三，所选取的控制器应当具备双重化功能。总的来说，SIS无论是在可靠性还是冗余性方面，都要比DCS强大很多，所以SIS系统在实际应用中能更大程度的保证石油化工生产的安全，并提高石油化工生产的经济效益。

（2）优化系统的配置选取。优化系统中，最重要的就是系统的配置，所以在选取配置时一定要格外注意，为了满足目前生产的需要，在配置选择的过程中，应该满足以下要求：①在执行元件上，应该单独设置其配置，一般情况下，SIS传感器在传递信号的时候由SIS进行供电，但是信号传递则是先由SIS传给分配器，再由分配器传送到DCS，最后由其进行表决。另外在控制阀上需要设置安全系数临界值，保证一旦发生故障，系统能对SIS立即作出相应的应急措施。②在选取传感器的时候，应当使其与SIS具有较高的匹配度，比如单一传感器应满足安全完整性一级，冗余传感器应满足安全完整性二级。

2.2 SIS设计优化的逻辑设计

在进行优化系统的逻辑设计时，对不同对象应采取不同的设计方案，一般的参考依据是SIS的控制器选型以及系统配置的结果。在进行逻辑设计时应注意以下问题：

（1）优化后的逻辑设计应保持与原始的SIS系统的适用性相一致。

（2）辅助操作面板设计应该更加人性化、适用性强，操作便捷，比如添加旁路开关可以使操作更加便捷。

（3）在进行优化系统的维护旁路设计时，应结合生产现场的仪表实际维修测试情况，在DCS操作站上进行开关操作的设计模式。

3 结束语

SIS作为新型的安全仪表系统，可以有效地保证石油化工生产环节的安全性与稳定性，并且对于保证现代工业的安全生产起到非常大的作用，随着该系统设计的国际化标准的完善与推广，以及科技网络技术的进步，SIS的设计也朝着国际化和标准化的目标发展，其越来越具备更强大的功能，安全性、稳定性也成倍提高，但与此同时也使SIS系统的复杂性增加，操作也更加繁琐。对于后期的维修保养工作也提出了更高的要求，所以这就要求在进行SIS的设计优化过程中，一定要参考国际推出的设计标准，只有该系统越接近标准化，才能使后期维修工作也趋于标准化，才能设计出更具有应用价值的石油化工安全仪表系统。

[1] 武照云，李丽，刘楠嶓，等. 电子仪表可靠性管理系统设计与开发[J].科技创新与生产力， 2017，（2）.

Analysis on the Design of Petrochemical Safety Instrument System

Hu Jun-rao

In modern industrial enterprises， the application of safety instrumentation system is an important link in enterprise safety control. It introduces the characteristics of safety instrumentation equipment in all stages of SIS development process， and studies the design of petrochemical safety instrument. Of the safety instrument system to optimize， designed to design a more valuable value of the safety instrument system， with a view to the future work to provide some technical support.

petrochemical industry； safety instrument system； system optimization

TQ056

B

1003–6490（2017）05–0125–01

2017–04–06

胡君尧（1989—），男，江苏南京人，助理工程师，主要从事化工仪表设计工作。