SIL的劃分與HAZOP(危險與可操作性分析)的研究結(jié)果有著密切的聯(lián)系,HAZOP的研究結(jié)果為SIS的設置提供堅實的基礎。SIL評級前應先進行HAZOP研究,它是以系統(tǒng)工程為基礎的一種可用于定性分析或定量評價系統(tǒng)化的危險性評價方法,用于解決危險識別與安全操作兩方面的問題,探明生產(chǎn)裝置和工藝過程中的危險及其原因,尋求必要對策。通過從工藝流程、狀態(tài)及參數(shù)、操作順序、安全措施等方面著手,分析生產(chǎn)運行過程中工藝狀態(tài)參數(shù)的變動,操作控制中可能出現(xiàn)的偏差,以及這些變動與偏差對系統(tǒng)的影響及可能導致的后果,找出出現(xiàn)變動和偏差的原因,明確裝置或系統(tǒng)內(nèi)及生產(chǎn)過程中存在的主要危險、危害因素,找出裝置在工藝設計、設備運行、操作以及安全措施等方面存在的不足,并針對變動與偏差的后果提出應采取的措施,為裝置的安全運行與安全隱患整改提供指導。HAZOP研究對裝置所有的報警和聯(lián)鎖都進行相應的SIL評級。經(jīng)過SIL評級后,可以確定哪些報警需要提高等級到安全聯(lián)鎖,哪些安全聯(lián)鎖有可能降低等級到報警,哪些報警有可能被取消。
SIL的確定是比較復雜的,需要由一支多方面的、專業(yè)的、熟練的技術(shù)隊伍對裝置的各種危險性及關鍵風險等進行分析計算,最后才能確定系統(tǒng)應采用的SIL。
3系統(tǒng)的設計
3.1檢測與執(zhí)行元件設計安全儀表系統(tǒng)檢測、執(zhí)行元件作為整個安全儀表系統(tǒng)的主要組成部分。①為減少檢測元件自身的故障率,安全儀表系統(tǒng)的檢測元件應選用高性能高質(zhì)量的產(chǎn)品,特別是智能產(chǎn)品、安全水平認證產(chǎn)品。近來世界著名的自動化公司都推出了具有安全水平認證的變送器產(chǎn)品,相關產(chǎn)品達到了IEC61508SIL1~4安全等級并獲得TUV認證。使得部分檢測元件產(chǎn)品的安全等級(可靠性)有了明確的認定。②在執(zhí)行元件的設置上,SIL2以上等級的安全儀表系統(tǒng)宜采用獨立或冗余配置的執(zhí)行元件。在獨立單臺執(zhí)行元件和冗余元件兩種方法都有效時,采用高可靠度執(zhí)行元件通常比執(zhí)行元件冗余更好,執(zhí)行元件應優(yōu)先選用符合IEC61508安全度等級并取得相關認證的產(chǎn)品(如電磁閥、智能閥門定位器等)。執(zhí)行元件采用冗余配置一般有下列兩種方式:采用冗余的閥門,每套閥門配套冗余的電磁閥。對于切斷回路執(zhí)行設備應為串聯(lián)安裝的2臺切斷閥;對于放空回路執(zhí)行設備應為并聯(lián)安裝的2臺放空閥。執(zhí)行元件的冗余設置提高了系統(tǒng)的可靠性和可用性。
3.2系統(tǒng)的邏輯設計與PLC邏輯設計安全儀表系統(tǒng)的邏輯運算是系統(tǒng)的“靈魂和精髓”,一套好的安全儀表系統(tǒng)除了可靠合理的硬件配置外,邏輯設計對系統(tǒng)性能至關重要。
合理使用冗余檢測元件的運算邏輯,如檢測元件三重冗余配置的“3取2”、檢測元件二重冗余配置的“2取1”或“2取2”等邏輯形式,以滿足所要求的可靠性和可用性。應采用觸發(fā)器邏輯電路完成安全保護動作的觸發(fā)、復位等,減少或避免使用自鎖邏輯電路實現(xiàn)安全保護動作。
4系統(tǒng)發(fā)展趨勢
安全儀表系統(tǒng)的實現(xiàn)經(jīng)歷了從氣動系統(tǒng),繼電器系統(tǒng),固態(tài)繼電器系統(tǒng)到PLC系統(tǒng)幾個發(fā)展階段。從新推出的安全系統(tǒng)可以看出,安全儀表系統(tǒng)將力求具備更高的過程可用性及更低的維護成本,作為一個系統(tǒng),本身也存在出現(xiàn)故障的可能性,但是未來的安全儀表系統(tǒng)將借助自身的故障診斷系統(tǒng)在線監(jiān)視設備及過程狀態(tài),并同時能夠向操作人員發(fā)出包括可能或適當應對措施在內(nèi)的警報,從而提高系統(tǒng)的可用率。
5總結(jié)
安全儀表系統(tǒng)作為現(xiàn)代過程工業(yè)降低風險和保障安全的有效方法正得到越來越多的重視。在石油煉化生產(chǎn)中,尤其是伴隨著新型安全系表系統(tǒng)的應用,這些系統(tǒng)將為工業(yè)的安全生產(chǎn)提供更為安全的保障。