論石化庫區安全儀表系統（SIS）的重要性

朱鋒

引言

安監總局116號令 《國家安全監管總局關于加強化工安全儀表系統管理的指導意見》第十三條：從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統。其他新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全儀表系統，從2020年1月1日起，應執行功能安全相關標準要求，設計符合要求的安全儀表系統。

國內隨著石化庫區設備的發展，控制系統日趨復雜，對于安全保護的要求越發重視。安全保護的方式在石化庫區的運行過程中的方式逐級上升，在運行中使設備參數控制在正常范圍內的儀表系統;在儀表系統保護延緩或出現干擾等異常狀況時，控制運行設備超出正常范圍時使用報警聯鎖系統，則需采取手動或自動方式使運行過程恢復到;若事故發展到臨界狀態時使用緊急停車系統，即ESD系統，按照預先設定的程序，包括緊急排空、控制儀表狀態、停止運行等措施，使部分或整體停車方式解除危險;若事故已經發生，包括可燃氣體泄漏、火災等已形成，則采用消防系統來補救;若消防系統不能徹底消除事故，需采用物理措施，即使用安全閥、爆破片、防火堤等;物理措施無法徹底消除時，只能采取緊急疏散撤離。

在設備運行過程中，工藝參數和設備狀態種類極多，過程信號則為被檢測出來的參數和狀態。當這些過程信號控制在預先設定的范圍內時，則為正常的運行狀態;超出范圍說明有異常發生，則需以報警方式提醒值班人員采取措施或通過預設的邏輯使其恢復到正常狀態，根據預定邏輯的操作就是聯鎖;若異常情況再次擴大時，為防止事故發生而采取的部分或整體設備停車的儀表系統，稱為安全儀表系統（SIS），或緊急停車系統（ESD），它是生產過程中的一種自動安全保護系統，能對石化庫區運行過程中可能發生的危險及未采取措施而繼續擴大的狀態進行及時地響應和保護，使其進入預定的安全狀態，從而保證人員、設備、環境的安全。

一、安全儀表系統（SIS）的構成

用于執行一個或多個具有安全儀表功能（SIF）的儀表系統，主要由檢測元件（如液位開關、變送器等）、邏輯計算器、以及執行元件（電動閥、泵等）的組合組成。安全儀表系統（SIS）屬于獨立控制系統，能夠獨立完成保護，且能與DCS等其他過程系統進行通訊;SIS應設計為故障安全性，且構成的中間環節最少;SIS應采用冗余、容錯結構，應具有軟件、軟件診斷和測試功能，能及時將系統運行過程中的問題反饋出來;當運行過程達到預定的聯鎖條件時，安全儀表系統（SIS）動作時使被控制過程轉入安全狀態。

應用于安全儀表系統（SIS）的檢測元件應獨立設置，不應與其他系統共用，且需冗余配置和設置，以保證檢測元件的高可用性;系統中的執行元件也應遵守獨立、冗余的設置原則進行設置;應用于安全儀表系統（SIS）的邏輯運算器可根據系統的復雜程度及實際情況選擇繼電器系統、PLC系統或二者的混合系統，其系統的設置原則需根據SIL定級進行配置和設置，如定級為SIL3的系統安全儀表系統（SIS）應采用冗余容錯邏輯運算器，其中CPU電源單元，通信單元，I/O模塊均應冗余配置，且必須獨立與DCS等其他控制系統。

SIS獨立于其他系統的目的是在于降低安全功能和控制功能同時失去作用的概率，即使維護DCS系統故障，也不會波及SIS;對于石化庫區的大型設備，系統的響應速度越快越好，已完成對設備的保護任務，阻止事故擴大及幫助事故原因分析。

二、安全儀表系統（SIS）的主要功能

安全儀表系統（SIS）無論在生產開車、停車階段，還是在運行擾動以及維護操作期間，不管是設備本身故障，還是人為因素造成的其他故障，或者是一些不可抗原因引發的其他危險，都可以使生產設備按照預設的邏輯關系安全聯鎖或緊急停車，阻止危險的發生和事故的進一步擴大，以提供對人員健康、裝置設備和環境的有效保護。

安全儀表系統（SIS）是預防保護階段的最高保護層，用于該系統的檢測、執行元件以及邏輯邏輯控制器通過冗余、容錯及表決的方式，來實現對設備或裝置的保護，且用于該系統的設備和邏輯控制器均為經過安全等級認證的故障安全型儀表，也就是說及時本身出現故障，也會按照預設的邏輯關系進行停車或安全聯鎖，是設備或裝置進入安全狀態。

三、安全儀表系統（SIS）的特性

安全儀表系統（SIS）具有高的可靠性、高的可用性以及高可維護性，用于安全儀表系統（SIS）的檢測元件、執行元件、邏輯運算器（PLC）均經過相關權威機構的認證，并取得了認證的安全等級（SIL）證書，硬件和軟件采取了冗余、容錯措施，本身具有完善的測試方法，當檢測到系統故障，特別是危險性高的故障時，可以讓系統恢復至安全狀態，并發出系統故障報警，提示故障原因以及故障所在位置，便于在線維護。

安全儀表系統（SIS）與控制控制系統（DCS）最大的區別在于，安全儀表系統（SIS）用于監視生產裝置或設備的運行狀況，對出現的異常工況迅速的進行處理，屬于靜態系統，對生產過程不產生任何影響，只是按照預設的邏輯安全停車，SIS永遠不允許離線運行，否則安裝置或設備的安全屏障失效，具有強制聯鎖、強制關停的功能，安全級別高，可靠性高;而DCS系統是用于連續測量、常規控制、操作控制管理，來保證生產裝置和設備平穩運行，屬于動態系統，對過程變量連續測量和控制，對生產過程動態控制，隨時可進行手動/自動切換，生產需要時，可解除連鎖，只做一般連鎖，如泵的啟停、順序控制等，安全級別較低。

綜上所述，在目前安全形勢極其嚴峻的大背景下，石化庫區設置安全儀表系統也就是在事故的預防階段加固了一道強有力的壁壘，為庫區的安全運行及生產提供了更有效的保護措施，盡可能的將設備或裝置的運行環境變得安全可控。

參考文獻

[1]安監總局116號令.《國家安全監管總局關于加強化工安全儀表系統管理的指導意見》

[2]柏鵬立.安全儀表系統（SIS）設計與應用

[3]仉冠生.安全儀表系統（SIS）設計探索

[4]王鍵.淺談安全儀表系統的認識