控制系統(tǒng)與安全系統(tǒng)的思考

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1、控制系統(tǒng)與安全系統(tǒng)的思考控制系統(tǒng)與安全系統(tǒng) 國際安全標(biāo)準(zhǔn) DIN V 19250/ DIN VDE 0801 Control Technology, Fundamental Safety Aspects to be considered for Measurement and Control Equipment ISA SP-91. “Identification of Emergency Shutdown Systems and Controls That are Critical to Maintaining Safety in Process Industries” ANSI/ISA S

2、84.01. “Application of Safety Instrumented Systems for the Process Industries” IEC 61508/IEC 61511 “Functional Safety: Safety Related Systems”/”for Process Industry” Based on ANSI/ISA S84.01 Substituted ANSI/ISA S84.01 on 2nd QTR 2002 安全相關(guān)的概念A(yù)cceptable RiskLevel Mechanical integrityvessels, pipe, et

3、c. PROCESSRISK Inherent RiskBPCSSISSV, etc.安全是可接受的風(fēng)險(xiǎn)水平由不同的保護(hù)層實(shí)現(xiàn) 安全相關(guān)的概念SIS Safety Instrumented System 安全儀表系統(tǒng)，ESD是其中一個(gè)部分SIL Safety Integrity Level 安全品質(zhì)等級，又稱安全級別SIF Safety Instrumented Function 安全儀表功能，一套SIS中含有一個(gè)或多個(gè)SIFReliability 可靠性，評價(jià)的是系統(tǒng)在出現(xiàn)危險(xiǎn)信號時(shí)執(zhí)行安全動作的準(zhǔn)確性Availability 可用性，評價(jià)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的能力PFD 可能失效率MTTF 平均到

4、故障時(shí)間 安全等級的劃分IEC 61508 劃分了4個(gè)安全等級:SIL1SIL4DIN V 19250 劃分了8個(gè)安全等級:AK1SIL8 安全等級的評定風(fēng)險(xiǎn)評估的方法 定性分析： 由一個(gè)專家組成的團(tuán)隊(duì)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的頻率和造成的后果判斷得出的SIL IEC 61508只根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)后果定性分析 “4” 災(zāi)難性的社會傷害. “3” 人員傷亡和社區(qū)環(huán)境傷害 “2” 主要財(cái)產(chǎn)和產(chǎn)品損失，可能對人員造成傷害 “1” 輕微財(cái)產(chǎn)和生產(chǎn)損失 定量分析：由一個(gè)專家組成的團(tuán)隊(duì)根據(jù)系統(tǒng)失效率的數(shù)據(jù)（包括人為因素和硬件因素）計(jì)算出發(fā)生事故的可能性，通常用來精確驗(yàn)證一個(gè)安全系統(tǒng)是否達(dá)到了相應(yīng)SIL的保護(hù) 要求 安全等級的

5、評定 C風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生造成的后果嚴(yán)重程度F人員處于危險(xiǎn)區(qū)域的頻率和時(shí)間概率P是否有完善的避免傷害的途徑和方法W危險(xiǎn)發(fā)生的可能性危險(xiǎn)事件bacdefgh -abcdefg -abcdefP1P2P1P2F1F2F1F2C1C2C3C4 W3 W2 W1IEC-61508安全等級評估示例安全定級的評定 C1 Minor Injury C2 Serious permanent injury to one or more persons C 3 Death to several people C4 Very many people killed 安全等級的評定 安全等級的評定Necessary Minimu

6、m Risk Reduction Level Safety Integrity Level - No safety requirements a No special safety requirements b,c 1 d 2 e,f 3 g 4 h An E/E/PES SRS is not sufficient 安全儀表系統(tǒng) SIS完整的安全儀表系統(tǒng)包括：現(xiàn)場測量元件、接線、控制器、執(zhí)行元件控制器不是整個(gè)系統(tǒng)!現(xiàn)場元件對系統(tǒng)的可用性有著非常重大影響,而必須加以考慮. ControllerSensors Final Elements 控制系統(tǒng)與安全系統(tǒng)的關(guān)系 LICSIS 控制系統(tǒng)LIC回路

7、控制液位，當(dāng)超過一定限制值時(shí)，報(bào)警。當(dāng)控制不住時(shí)，液位超過安全限制值，安全系統(tǒng)SIS 動作，打開放空閥，切斷進(jìn)料閥，將容器放空。如果控制系統(tǒng)控制的好，將減少危險(xiǎn)發(fā)生的可能性 控制系統(tǒng)與安全系統(tǒng)應(yīng)分離IEC61508 規(guī)定：安全系統(tǒng)與控制系統(tǒng)要分別獨(dú)立設(shè)置，這包括控制器、現(xiàn)場儀表、何現(xiàn)場接線、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等IEC 61511定義：BPCS和SIS應(yīng)在如下5個(gè)部分分開 IEC 61511對邏輯控制器分開的定義 控制系統(tǒng)與安全系統(tǒng)的思考從可靠性角度來考慮：一個(gè)SIL3的安全系統(tǒng)其PFD = 10-3,一個(gè)達(dá)到SIL2的PLC和一個(gè)基本控制系統(tǒng)BPCS：PLC PFD = 10-2 BPCS PFD= 1

8、0-2 總的 PFD= 10-4 從引起故障的原因來看,故障主要有兩類：1、隨機(jī)性故障，可以由PFD來評價(jià)2、系統(tǒng)性故障，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件軟件設(shè)計(jì)技術(shù)缺陷 透平機(jī)械應(yīng)用的分析控制回路： 速度控制、喘振控制、性能控制、輔助系統(tǒng)控制、啟停車順 序 控制和一般監(jiān)測等機(jī)械保護(hù)聯(lián)鎖： 超速保護(hù)、潤滑油壓低低、動力油壓力低低、軸振動高高、軸位移高高、軸封泄漏、手動緊急停車、汽機(jī)冷凝器液位高高（凝汽透平）、入口分液罐液位高高（如果有）等如果安全級別定位SIL1 、SIL2，則應(yīng)采用兩套獨(dú)立的系統(tǒng) 如果安全級別定位SIL3, 則應(yīng)采用兩套獨(dú)立的不同廠商的系統(tǒng) 加氫裝置系統(tǒng)設(shè)置的反思循環(huán)氫壓縮機(jī)是加氫裝置的動力源，如果停機(jī)將使反應(yīng)器熱量無法帶出.進(jìn)料泵為反應(yīng)提供原料，在循環(huán)氫壓縮機(jī)停機(jī)的情況下，進(jìn)料泵停，將造成急速飛溫和催化劑結(jié)焦新氫壓縮機(jī)在循環(huán)氫壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)可以為反應(yīng)器注入冷氫或冷氮 循環(huán)氫壓縮機(jī)、進(jìn)料泵和新氫往復(fù)機(jī)同時(shí)停機(jī)是最危險(xiǎn)的情況從裝置安全聯(lián)鎖動作的邏輯關(guān)系來看,循環(huán)氫壓縮機(jī)停機(jī)是裝置SIS動作的一個(gè)條件 而裝置SIS動作，循環(huán)氫壓縮機(jī)不應(yīng)該停機(jī)用一套系統(tǒng)控制和保護(hù)循環(huán)氫壓縮機(jī)、新氫壓縮機(jī)甚至于進(jìn)料泵，是安全的嗎？ Thanks Question?