柴福義

（中石化第五建設(shè)有限公司，甘肅 蘭州 730060）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，石油在國民生產(chǎn)中的需求越來越大，石油化工產(chǎn)業(yè)得到迅速的發(fā)展，與此同時(shí)石化生產(chǎn)過程的安全風(fēng)險(xiǎn)也越來越多。一套能夠檢測裝置的異常動(dòng)作，并對可能發(fā)生的潛在危害作出相應(yīng)動(dòng)作的系統(tǒng)是必不可少的。安全儀表系統(tǒng)（SIS）正是基于該目的被提出來的。

1 安全儀表系統(tǒng)簡介

SIS是英文Safety instrumented system的簡稱，翻譯成中文的意思是安全儀表系統(tǒng)，它包括安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)、有毒有害、可燃?xì)怏w及火災(zāi)檢測保護(hù)系統(tǒng)等，廣泛應(yīng)用于石油、化工等流程工業(yè)中。安全儀表系統(tǒng)用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置或獨(dú)立單元的操作，當(dāng)生產(chǎn)正常時(shí)，SIS處于休眠或靜止?fàn)顟B(tài)。一旦生產(chǎn)裝置或設(shè)施出現(xiàn)可能導(dǎo)致安全事故的情況時(shí)，SIS能夠瞬間準(zhǔn)確動(dòng)作，使生產(chǎn)過程安全停止運(yùn)行或自動(dòng)導(dǎo)入預(yù)定的安全狀態(tài)。安全儀表系統(tǒng)在工廠開車、停車、出現(xiàn)工藝參數(shù)（如溫度、壓力、流量、液位等）擾動(dòng)以及正常維護(hù)期間，能夠?qū)θ藛T和設(shè)備安全提供有效可靠的安全保護(hù)。

2 現(xiàn)有石油化工安全儀表系統(tǒng)的特點(diǎn)

SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）中的邏輯控制器是由電氣、電子、可編程電子技術(shù)構(gòu)成的邏輯運(yùn)算處理設(shè)備。SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器的出現(xiàn)，為關(guān)鍵控制和安全保護(hù)的應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)保證[1]。傳統(tǒng)的PLC稱為常規(guī)PLC,SIS稱為安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器稱為安全PLC。在研發(fā)的安全理念上，與常規(guī)PLC截然不同。

SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器在技術(shù)上的顯著特點(diǎn)是：系統(tǒng)必須有極高的可靠性，通過冗余等措施避免整個(gè)系統(tǒng)的功能失效；如果出現(xiàn)某種失效狀態(tài)，它必須是可以預(yù)警的、安全的方式出現(xiàn)，保證能夠檢測出99%以上的內(nèi)部元器件潛在的危險(xiǎn)失效；SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器與常規(guī)PLC的不同，還體現(xiàn)在通過第三方的權(quán)威認(rèn)證，例如，德國的TUV的認(rèn)證，儀表滿足國際功能安全標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的安全和可靠性要求。當(dāng)今世界的SIS安全儀表系統(tǒng)（ESD系統(tǒng)）的邏輯控制器一般采用硬件冗余和故障容錯(cuò)為基礎(chǔ)的表決技術(shù)，如2 out of 3，或者采用基于診斷技術(shù)，如1oo1D,1oo2D,以及2oo4D等。

3 石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

3.1 可靠性原則

石油化工生產(chǎn)環(huán)境比較惡略，設(shè)計(jì)安全系統(tǒng)時(shí)，要求安全儀表具有較高的抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜的壞境下也能長期穩(wěn)定運(yùn)行。在硬件選擇上，選擇知名的廠家品牌，保證安全儀表的使用效果，同時(shí)在編寫軟件程序的時(shí)候，要充分考慮各邏輯之間的關(guān)系，避免儀表在生產(chǎn)的過程中因?yàn)槿藶榈氖д`發(fā)生安全事故。

3.2 獨(dú)立性原則

安全儀表系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于基本過程控制系統(tǒng)，獨(dú)立完成安全保護(hù)功能。安全儀表系統(tǒng)的檢測元件，控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)單獨(dú)設(shè)置。如果工藝要求同時(shí)進(jìn)行聯(lián)鎖和控制的情況下，安全儀表系統(tǒng)和BPCS應(yīng)各自設(shè)置獨(dú)立的檢測元件和取源點(diǎn)。如需要，SIS安全儀表系統(tǒng)應(yīng)能通過數(shù)據(jù)通信連接以只讀方式與DCS通信，但禁止DCS通過該通信連接向安全儀表系統(tǒng)寫信息。SIS安全儀表系統(tǒng)應(yīng)采用冗余電源，由獨(dú)立的雙路配電回路供電。應(yīng)避免安全儀表系統(tǒng)和BPCS的信號接線出現(xiàn)同一接線箱，中間接線柜和控制柜內(nèi)。

3.3 故障安全原則

當(dāng)SIS安全儀表系統(tǒng)的元件、設(shè)備、環(huán)節(jié)或能源發(fā)生故障或者失效時(shí)，SIS安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)使工藝過程能夠趨向安全運(yùn)行或者安全狀態(tài)。

3.4 適應(yīng)性原則

設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮儀表安裝使用環(huán)境，某些安全儀表，對使用環(huán)境有比較高的要求，例如CCD傳感器需要在合適的光線環(huán)境中才能發(fā)揮其檢測功能，溫度傳感器要考慮現(xiàn)場的溫度范圍，光電傳感器要考慮現(xiàn)場油污環(huán)境等等，因此在設(shè)計(jì)安全系統(tǒng)時(shí)，要首先對安裝環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察，充分考慮可能存在的干擾因素，發(fā)現(xiàn)不能滿足時(shí)及時(shí)更改設(shè)計(jì)思路，確保項(xiàng)目的后續(xù)進(jìn)度。

3.5 規(guī)范性原則

安全儀表安裝位置的設(shè)計(jì)，不僅需要符合國家及地方要求的的安裝規(guī)范，而且要保證安裝美觀，穩(wěn)固，設(shè)計(jì)線纜分布圖時(shí)，要簡潔明了，標(biāo)記清晰，方便后期施工人員的安裝調(diào)試工作。根據(jù)設(shè)計(jì)的簡便和實(shí)用性原則，對設(shè)的儀表要能夠滿足簡單安裝、長期維護(hù)、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)[2]。

4 安全儀表系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題

4.1 安裝問題

安全儀表系統(tǒng)的安裝需要的線纜種類和規(guī)格很多，不同的線纜之間可能會(huì)存在干擾，安裝中存在的問題主要表現(xiàn)在，線纜凌亂，線纜的標(biāo)記不準(zhǔn)確，不清晰，一旦出現(xiàn)故障查起線路來比較麻煩，另外強(qiáng)電跟弱電標(biāo)記不清晰的話很容易造成觸電等安全事故。

4.2 調(diào)試問題

安全儀表系統(tǒng)的種類比較多，不同廠家的安裝、調(diào)試和使用要求不一樣，對調(diào)試技術(shù)人員的學(xué)習(xí)理解能力要求比較高，通常出現(xiàn)的問題表現(xiàn)為，調(diào)試過程中調(diào)試人員由于技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)不足等原因，忽略了調(diào)試過程中的細(xì)節(jié)問題，導(dǎo)致自控儀器的使用效果達(dá)不到理想的狀態(tài)，甚至有可能出現(xiàn)安全事故。另外還經(jīng)常出現(xiàn)沒對系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)行相關(guān)檢查，儀表接線不夠強(qiáng)，儀表記錄不規(guī)范，不完整等問題。

5 安全儀表系統(tǒng)應(yīng)用中質(zhì)量控制措施

安全儀表系統(tǒng)是確保企業(yè)正常生產(chǎn)的關(guān)鍵，其質(zhì)量必須得到保證，因此從施工的安裝調(diào)試，到后期設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，都必須制定嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施來確保卻正常運(yùn)行[3]。安全儀表系統(tǒng)應(yīng)用中質(zhì)量控制措施可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

1）安裝前要深刻把握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，理解系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，安裝技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)真研究圖紙，深入了解圖紙與圖紙之間的關(guān)系，認(rèn)真理解設(shè)計(jì)思路，明確施工內(nèi)容，掌握施工過程中應(yīng)注意的技術(shù)和安全問題。

2）嚴(yán)格遵守施工制定的計(jì)劃，不可隨意更改安裝內(nèi)容，遇到?jīng)]有把握的問題，要及時(shí)跟設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，確認(rèn)無誤再進(jìn)行安裝調(diào)試，明確施工各方面的內(nèi)容，確保施工質(zhì)量。

3）加強(qiáng)安全儀表系統(tǒng)調(diào)試技能的培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，針對日常工作中凸顯的理論基礎(chǔ)薄弱、調(diào)試技術(shù)經(jīng)驗(yàn)欠缺等問題，公司內(nèi)部應(yīng)該加強(qiáng)員工調(diào)試技術(shù)的培訓(xùn)工作。

6 總結(jié)

安全儀表系統(tǒng)對在石油化工生產(chǎn)企業(yè)安全地進(jìn)行生產(chǎn)起到?jīng)Q定性的作用，本文介紹了安全儀表系統(tǒng)的概念及其設(shè)計(jì)原則，并分析了安全儀表系統(tǒng)在安裝調(diào)試過程中存在的問題，并提出了一些解決思路，為安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用提供理論借鑒意義。