石油化工装置安全仪表系统的设计

2011年11月15日

　　通过对安全仪表系统的发展过程、安全等级的判定方法、安全仪表系统的设计等内容的阐述,明确安全仪表系统的相关知识及工程设计原则。
　　近年来,生产事故的频发使得安全生产受到越来越多的关注,为确保工厂生产过程的安全,安全仪表系统已越来越多地得到重视并应用。本文通过安全仪表系统在石油化工领域的应用,详细介绍安全仪表的发展过程、安全概念、安全等级及确定、安全仪表系统的设计等内容。
1. 安全仪表系统的概念和发展过程
　　安全仪表系统执行必要的安全功能,以使被控对象达到或保持在安全状态,并使所要求的安全功能达到必需的安全完整性。它可以防止危险事件的发生和减少危险事件的影响(有关安全相关系统本身的故障或失效也导致危险事件) 。当发生危险事件时,安全仪表系统将采取适当的动作和措施,防止被控对象进入危险状态,避免危及人身安全和损伤设备。在结构上,安全仪表系统由传感器测量元件、控制级设备和最终执行元件等构成。
　　20 世纪70 年代中期以前,相关安全系统的控制设备均由电磁继电器组成,部分也采用固态集成电路构成。20 世纪80 年代开始采用可编程序控制器( PLC) 。随着对设备安全、人身安全和环境保护的要求越来越严格,各工业企业和仪表自动化行业对过程安全功能,即有关安全系统的功能安全给予了极大的关注。20 世纪80 年代中期以后,伴随着微电子技术和控制系统可靠性技术的发展,专门用于有关安全系统的控制器系统、安全型PLC 和安全解决方案得到迅速发展和推广。
　　为了促进和规范安全相关的控制和保护系统的设计、制造和应用,国外一直致力于制定相关的标准。欧洲国家处于领先地位,最早的安全相关系统的标准于20 世纪70 年代诞生在德国,是有关锅炉/ 燃烧器启停控制的。此后,随着仪表控制技术和控制系统可靠性技术的发展,为适应各种工业部门对安全相关系统性能要求的不断提高,有关安全相关系统的标准也不断更新和完善,目前国际上常见的标准有:
　　a) IEC61508 Functional safety of elect rical/elect ronic/ programmable elect ronic safety-related systems ;
　　b) IEC61511 Functional safety : Safety in-strumented systems for t he process indust ry sector ;
　　c) ANSI/ ISA - 84. 01 Application of safety instrumented systems for t he process indust ries ;
　　d) DIN V 19250 Programmable safety system ;
　　e) NFPA 285 Boiler and combustion systems hazards code (2001)。
　　其中,ANSI/ISA-84.01已经被美国OSHA( Occupational safety and health administration——职业安全和健康管理局) 接受,广泛应用于北美。IEC61508 已于2002 年8 月份正式成为欧洲标准。中国是IEC 的重要成员,全国工业过程测量和控制标准委员会也在研究是否将IEC61508作为中国的国家标准。
2 　安全仪表系统的安全度等级
　　安全度等级是用于描述安全仪表系统安全综合评价的等级,指在规定的条件下、规定的时间内,安全系统成功实现所要求的安全功能的概率。安
全仪表系统的安全度等级越高,安全系统实现所要求的安全功能失败的可能性就越低。IEC61508 标准根据安全系统满足安全要求的程度将安全系统分为4 个等级: SIL1～ SIL4,SIL1最低,SIL4最高。