通過(guò)對(duì)安全儀表系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程、安全等級(jí)的判定方法、安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容的闡述,明確安全儀表系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)及工程設(shè)計(jì)原則。
近年來(lái),生產(chǎn)事故的頻發(fā)使得安全生產(chǎn)受到越來(lái)越多的關(guān)注,為確保工廠生產(chǎn)過(guò)程的安全,安全儀表系統(tǒng)已越來(lái)越多地得到重視并應(yīng)用。本文通過(guò)安全儀表系統(tǒng)在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用,詳細(xì)介紹安全儀表的發(fā)展過(guò)程、安全概念、安全等級(jí)及確定、安全儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
1. 安全儀表系統(tǒng)的概念和發(fā)展過(guò)程
安全儀表系統(tǒng)執(zhí)行必要的安全功能,以使被控對(duì)象達(dá)到或保持在安全狀態(tài),并使所要求的安全功能達(dá)到必需的安全完整性。它可以防止危險(xiǎn)事件的發(fā)生和減少危險(xiǎn)事件的影響(有關(guān)安全相關(guān)系統(tǒng)本身的故障或失效也導(dǎo)致危險(xiǎn)事件) 。當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)事件時(shí),安全儀表系統(tǒng)將采取適當(dāng)?shù)膭?dòng)作和措施,防止被控對(duì)象進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài),避免危及人身安全和損傷設(shè)備。在結(jié)構(gòu)上,安全儀表系統(tǒng)由傳感器測(cè)量元件、控制級(jí)設(shè)備和最終執(zhí)行元件等構(gòu)成。
20 世紀(jì)70 年代中期以前,相關(guān)安全系統(tǒng)的控制設(shè)備均由電磁繼電器組成,部分也采用固態(tài)集成電路構(gòu)成。20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始采用可編程序控制器( PLC) 。隨著對(duì)設(shè)備安全、人身安全和環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越嚴(yán)格,各工業(yè)企業(yè)和儀表自動(dòng)化行業(yè)對(duì)過(guò)程安全功能,即有關(guān)安全系統(tǒng)的功能安全給予了極大的關(guān)注。20 世紀(jì)80 年代中期以后,伴隨著微電子技術(shù)和控制系統(tǒng)可靠性技術(shù)的發(fā)展,專(zhuān)門(mén)用于有關(guān)安全系統(tǒng)的控制器系統(tǒng)、安全型PLC 和安全解決方案得到迅速發(fā)展和推廣。
為了促進(jìn)和規(guī)范安全相關(guān)的控制和保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用,國(guó)外一直致力于制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。歐洲國(guó)家處于領(lǐng)先地位,最早的安全相關(guān)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)于20 世紀(jì)70 年代誕生在德國(guó),是有關(guān)鍋爐/ 燃燒器啟?？刂频?。此后,隨著儀表控制技術(shù)和控制系統(tǒng)可靠性技術(shù)的發(fā)展,為適應(yīng)各種工業(yè)部門(mén)對(duì)安全相關(guān)系統(tǒng)性能要求的不斷提高,有關(guān)安全相關(guān)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)也不斷更新和完善,目前國(guó)際上常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)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/已經(jīng)被美國(guó)OSHA( Occupational safety and health administration——職業(yè)安全和健康管理局) 接受,廣泛應(yīng)用于北美。IEC61508 已于2002 年8 月份正式成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)是IEC 的重要成員,全國(guó)工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)也在研究是否將IEC61508作為中國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
2 安全儀表系統(tǒng)的安全度等級(jí)
安全度等級(jí)是用于描述安全儀表系統(tǒng)安全綜合評(píng)價(jià)的等級(jí),指在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi),安全系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)所要求的安全功能的概率。安
全儀表系統(tǒng)的安全度等級(jí)越高,安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所要求的安全功能失敗的可能性就越低。IEC61508 標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)安全系統(tǒng)滿(mǎn)足安全要求的程度將安全系統(tǒng)分為4 個(gè)等級(jí): SIL1～ SIL4,SIL1最低,SIL4最高。
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作者：李勝利,盧金芳
中國(guó)石油天然氣華東勘察設(shè)計(jì)研究院
