安全儀表系統（SIS）在氯堿生產中的應用研究

任靖輝

摘要：安全儀表系統是目前化工企業安全運行的保障系統，可以對運行設備運行狀態進行監控，在數據庫基礎上對設備狀態進行分析判斷，對于異常運行設備，可以進行適當的干預，并發出警報。同時利用SIS系統還能為系統的運行提供優化的參考。

關鍵詞：安全儀表系統；氯堿工業

1引言

安全儀表系統（SIS）系統屬于企業安全生產自動化系統范疇，主要用于保證企業的安全生產過程，是一種安全性能級別高于DCS的安全系統，如果自動化生產過程存在異常時，SIS系統會自動介入進行生產的干預，降低事故發生的可能性。SIS系統以分散性控制系統為基礎，采用適宜的科學計算方法提升機組運行的安全性和可靠性。

2化工安全儀表系統（SIS）的結構形式

SIS系統是企業自動化生產經營的自動化監控系統，能夠通過對分散的控制系統對企業的生產進行監控，通過建立數據連接、數據橋梁，監測和記錄生產過程中的實時數據，為管理者提供詳細的生產經營狀況，提升企業生產經營的科學性和安全性。

大型化工廠通過SIS系統對生產狀態進行監控，能對生產進行實時監管，一旦生產過程中出現紕漏，SIS自動會通過設定的程序對生產過程進行干預，減少和預防事故發生的概率，并且能夠縮小事故的范圍，減少經濟損失。SIS系統的基本組成為傳感器、邏輯計算器及終端執行機構。在數據庫之上建立專業的系統，通過對生產過程中的數據進行采集處理、分析，對生產實時信息進行監控，對生產過程中出現的問題進行分析，輔助優化系統，對生產起到指導的作用。在生產運行的過程中能夠對設備的負荷程度進行管理，有效地對設備進行維護。能夠有效地做到對經濟經行分配。還能夠對生產設備的故障進行判斷，結果上報給系統

目前，主流的SIS系統主要有兩種形式：三重化和四重化，其中三重化系統是將隔離系統、并行控制系統及診斷系統集成到同一個系統內。TRICON、ICS、HollySys等均是采用三重化結構的系統。

四重化系統由2套獨立并行運行的系統組成，通訊模塊負責其同步運行，當系統自診斷發現1個模塊發生故障時，CPU將強制其失效.確保其輸出的正確性。同時，安全輸出模塊中SMOD功能（輔助去磁方法），確保在2套系統同時故障或電源故障時，系統輸出1個故障安全信號。1個輸出電路實際上是通過4個輸出電路及自診斷功能實現的。

3化工安全儀表系統（SIS）控制點的確定

利用過程危險控制方法對氯堿生產過程中的控制點進行分析，具體見表1.另外，對DCS儀表聯鎖回路安全完整性等進行了分析，最終確定對以下聯鎖連接到SIS系統內。

（1）電解工序中的氯氣壓力過高，聯鎖停止所有整流器。

（2）電解工序中的氫氣壓力過高，聯鎖停止所有整流器。

（3）電解工序中的氯氣和氫氣壓力過低，聯鎖停止所有整流器。

（4）電解工序中出現緊急停車時，聯鎖停止所有整流器。

（5）氯氣進入鹽酸合成工序中，進口壓力高或者低時，聯鎖關閉進氣，并去除氯氣，沖氮氣。

（6）鹽酸合成爐入口氫氣管線中出現壓力過低，聯鎖切斷進料。

（7）鹽酸合成爐入口氯氣管線中出現壓力過低，聯鎖切斷進料。

具體控制點數為AI-89；DI-39；DO-38（含一進二出安全柵89個），要求余量按20%計算，帶與DCS通訊接口。

表1 監測和控制要求

4氯堿生產中對化工安全儀表系統（SIS）的要求

4.1 對系統原則要求

采用的SIS系統符合TUV或者IEC61508的要求，符合國際安全協會規定的儀表的安全標準規定，必須設計成故障安全型。

與DCS通信接口模件應設置成冗余，并自帶有診斷模式，在DCS系統內能夠現實其工作狀態。冗余設備需能在線診斷，出現錯誤時提示報警。信號傳輸響應時間應該達到10-50ms。

4.2 結構要求

SIS系統的中央處理器、電源模件、I/O模件等設備需要安裝在SIS系統的機柜中，系統能夠獨立完成工藝裝置的保護和緊急停車。系統內應該具有報警事件順序記錄的功能。在控制機柜內設置工程師站，用于SIS系統的組態、下裝、調試和日常維護等工序。

4.3 接口要求

過程接口包括輸人輸出卡、事件順序輸入卡、配電器、開關、繼電器等關聯設備。輸入輸出卡應帶光電或電磁隔離，通道應隔離，帶故障診斷。系統的旁路開關分工藝操作和儀表維護2種類型。

4.4 設備選用防腐蝕材料

氯堿工業中，特殊的生產環境進一步加劇了儀表自控系統的腐蝕問題。一旦儀表自控系統因為腐蝕問題，局部癱瘓或者無法工作時，輕則導致設備停車，影響生產，重則容易引起安全事故，造成重大的人身傷害和經濟損失。在進行儀表自控系統的開發時，選用合適的防腐材料是預防腐蝕最根本的措施。根據生產環境的濕度、溫度以及生產過程中最易產生的腐蝕性氣體，選取合適的防腐材料作為儀表自控系統的主要材料。

5 SIS系統在氯堿生產中的作用分析

與其他的安全系統相比，SIS系統具有安全等級高，能夠有效減少生產過程中出現的危險。SIS系統只需對每個模塊進行預先設置，不需通過大量的人力去進行檢查。對于生產過程中出現的故障，該系統會基于數據庫對其故障進行分析判斷，及時發出警報。

（1）提供數據的查詢及指標的管理

使用SIS系統，可以直接對生產設備一段時間內的運行狀態進行查詢，并可以查詢某個事件的記錄。另外還能查詢特定時間階段內的能量消耗量，通過圖表的形式直觀的展現。通過這些指標和數據，工作人員可以對設備進行改造及設備優化，從而提升資源的有效利用。

（2）對設備進行安全監管

SIS系統可以對氯堿企業的設備進行監管，有效保證設備的安全運行。由于氯堿運行設備的特殊性，一旦出現事故，則會產生較大的影響。使用該系統后，出現異常情況會發出警報。并能根據事故的不同發出不同的警報，能夠更加快捷的使工作人員對事故進行制止，在工作人員趕到之前，SIS 系統還會對設備進行適當的操作，有效地阻止了事故的發生。

（3）對設備運行進行監管

SIS 系統還能夠對正在運行的項目進行管理與考核，能夠通過對實時的數據以及歷史的數據和統計數據進行結合分析。還能夠對生產的過程產生的數據進行歷史數據的查詢，通過系統的現實界面我們能夠更加直觀的看到現階段系統中存在了哪些問題。對安裝了 SIS 系統的部分，也能夠進行狀態的管理，每一個設備的編號、名稱、類型、更新的時間、現階段的狀態、持續的時間、對任務的描述以及是否完成了任務進行詳細的分類，能夠有效地對設備的狀態進行檢測。

6結語

綜上，在氯堿實際運行過程中，利用科學技術能夠在很大的程度上提升設備運行的效率和安全性。一旦出現生產異常故障，還能對設備進行適當的干預，以保證設備的安全狀態。經過了實踐證明 SIS 系統的使用十分適合化工企業生產管理，系統性能十分的安全可靠。

參考文獻

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（作者單位：云南天冶化工有限公司）