安全仪表系统应用易忽视的几个问题.docx

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1、安全仪表系统应用易忽视的几个问题目录1 .安全仪表系统的等级划分22 .关于安全仪表系统功能安全(SI1)的几个误区22.1. 问题一：安全仪表系统只有定级，没有验算22.2.问题二：关于定级和验算资质问题22.3.问题三：验算过于依赖软件22. 4.问题四：过于追求安全等级33. 5.问题五：可用性和可靠性的设计33.安全仪表系统在设计方面33. 1.容易被忽略的安全仪表系统工作接地的冗余配置34. 2.安全仪表系统不停电装置的续航能力应满足安全停工和事故处理的要求44.3. 冗余配置的测量仪表应采用同等级性能的仪表和逻辑控制单元，以满足系统运行达到相应稳定性和可靠性的需要53. 4.安全仪

2、表设计应结合工艺的实际需要，并考虑安全仪表设置的最大效用价值.54.安全仪表系统在施工验评方面64.1. 工艺参数测量点的同一性应符合工艺量传数据的要求64. 2.安全仪表系统回路联动测试是安全仪表系统安全完整性评估的重要依据74. 3.系统投运前的模拟仿真测试应全面和符合工艺过程的实际状况75 .安全仪表系统在运行管理方面81. 1.安全仪表系统对运行维护和管理的要求更高85. 2.安全仪表系统对日常运行状态监测和数据分析的要求更高86. 3.仪表安全系统的设置指标应满足工艺生产安全的需要87. 4.仪表安全系统的设置指标应满足设备安全的需要98. 5.仪表安全系统的功能设置应满足使用人员工

3、作习惯的需要96 .安全仪表系统中，常被忽略的问题汇总97 .安全仪表系统将来发展的方向127.1. 人工智能将提高安全仪表系统的控制水平127. 2,大数据分析将进一步提高安全仪表系统的安全可靠性138. 3.5G通讯技术的应用将使安全仪表系统更加具有智慧性139. 结语131 .安全仪表系统的等级划分安全仪表系统的安全完整性等级自低到高分为SI11、S112、SI13、SI14等4个不同的级别。安全级别的划分则是在特定的安全系统下特定时间和特定条件成功执行其安全功能的概率，它可以对整个系统的可靠性进行有效的衡量。安全仪表的安全度是整个仪表系统设计的关键因素。行业安全仪表的安全完整性等级在S

4、I11-SI13之间，SI14级别主要用于核工业。2 .关于安全仪表系统功能安全(S11)的几个误区2.1 .问题一：安全仪表系统只有定级，没有验算我多次说过，安全仪表系统的定级是简单的再没法简单的事儿，但是看报告总会有一些让人哭笑不得的错误。暂且不表，说说验算这事儿，其实在管理规范的省市，定级和验算早已完成，验算不合格的也整改完成，但是还有部分小地方，只定级不验算，原因是116号文上没出现“验算”两个字，过于教条。116号文上的“评估”就是定级+验算。没验算你怎么说明你的SIS是合格的呢。2. 2.问题二：关于定级和验算资质问题有些企业错误的认为SI1定级和验算只能是设计单位做，其实据我所知

5、，有做S11定级和验算能力的设计单位还真不多，像国内顶级的设计院，例如SEI,有专门的这个专业，他们几乎全部取TUV功能安全工程师，还有北京康吉森，几乎全员取证。相反，绝大部分设计单位没有取得这种资质，验算报告附个设计资质，怎么不附个结婚证呢？另外提一句，不是所有写着“功能安全工程师”证的纸都是有用的。一般SI1定级和验算是第三方机构或者一些安全机构，只要取得TUV功能安全工程师资质就可以。相同，HAZoP分析也一样。2.3. 问题三：验算过于依赖软件现在的验算报告过于依赖一些软件，目前全球最权威的软件是exida但是exida的数据库一定对吗，其实也不竟然，具体原因我前面帖子说过。另外，决定

6、一个系统可靠性和可用性的关键因素并不是你用什么仪表用什么阀门，而是仪表的搭配，这些都是软件中不可能有的，全部用SI13的仪表和切断阀，回路可能是SI1Oc2.4. 问题四：过于追求安全等级安全的等级是搭配出来的，并不是用的仪表是SI12,回路一定是SI12,这是基础性概念错误，就像有些定级，觉得工艺越危险，那SI1等级就越高，完全错误。很危险的工艺，只要有足够的独立保护层，完全可以是SI10。不是很危险的工艺，没有保护层，也可能是SI12.相同SI1的验算也一样。对一个安全仪表系统来说，细节是关键，核心的地方是电源和接地，这两个地方可以导致整个系统的瘫痪或者装置的飞车。比如安全仪表系统接地错误

7、，这个小小的失误，可能会导致整个系统毁灭。还谈什么安全等级。这都是安全仪表系统定级和验算所要体现出来的。2.5. 问题五：可用性和可靠性的设计可用性和可靠性是一对矛盾的概念，但是在验算中必须明确给出这个数据来，可靠性再高，没有可用性也不是一个合格的回路。在SI1验算中必须给出PFDaVg和MTTFs,只有这两个值都合格了，才是一个合格的回路。SI1等级再高，MTTFS过低也没有用，毕竟，我们买S1S系统是用的，而不是供起来看的。3.安全仪表系统在设计方面3.1. 容易被忽略的安全仪表系统工作接地的冗余配置在GB50770-2013石油化工安全仪表设计规范中，为提高安全仪表系统的可靠性，对SI1

8、2安全等级以上的系统，要求测量仪表、转换和通讯单元、逻辑控制器、终端元件进行冗余设置，其中1)5.0.14明确要求逻辑控制器的中央处理单元、通讯单元、输入输出单元、电源单元应采取冗余技术；2)5.0.16也明确提出安全仪表系统的交流供电系统宜采用双路不间断停电的供电方式，3)同时5.0.17明确安全仪表系统的接地应采用等电位的连接方式。在实际应用中，大多数应用场景也都把重点放在了前几个方面的冗余配置，而对安全仪表系统工作接地的冗余却有所的忽视，4）实际在5.0.17中要求是等电位的连接方式，其实无论现场是否配置了工作接地的等电位体（汇流槽），对安全仪表系统工作接地保证进行正确的连接的同时，实现

9、安全仪表系统工作接地的环形连接，以满足安全仪表系统的工作接地的冗余设置，也是十分必要的。见。冗余配置电源一电源A电源By安全仪表系统工作接现-石化工江湖图安全仪表系统工作接地的冗余配置3. 2.安全仪表系统不停电装置的续航能力应满足安全停工和事故处理的要求安全仪表系统依照SH3038-2000石油化工企业生产装置电力设计技术规范的规定：属于一级负荷中特别重要负荷。这类负荷当供电中断时，为确保安全停工及处理事故，不致造成设备损坏和人身伤害事故，不致造成重大经济损失，需要设置不停电装置。规范中明确了UPS（即不停电装置）的续航能力应满足确保安全停工及处理事故的需要，并没有确定明确的续航时间数值。但

10、在现场的实际应用中，部分企业或设计部门片面的将不停电装置的供电时间理解为满足30min即可、或将一些不是安全仪表范畴的仪表或控制单元，也采用安全仪表系统的UPS系统供电、更为严重的是将一些新扩或新建的安全安全仪表系统，也接入到没有重新扩容和设计规划的安全仪表系统不停电装置进行供电，从而对安全仪表系统满足事故状态处理时间的需求造成极大的隐患，极易产生当生产设施或操作人员在处理一些紧急状态的过程中，安全仪表系统过早的失效，而无法对生产设施或操作人员进行有效的联锁保护和安全保障，而造成不必要的伤害和损失。3. 3.冗余配置的测量仪表应采用同等级性能的仪表和逻辑控制单元，以满足系统运行达到相应稳定性和

11、可靠性的需要GB/T50770-2013石油化工安全仪表系统设计规范第6.3.2条SI12级安全仪表功能，宜采用冗余测量仪表，第6.4节，对测量仪表的冗余方式进行了详细的阐述，但却忽略的参与安全联锁控制仪表的品质、性能和功能的要求，导致实际应用中，测量仪表的冗余配置不仅达不到冗余配置所期望的稳定性和可靠性，反而对系统的安全性还造成了一定的影响，如OdMpaS1级高精度压力变送器与02.5Mpa0.5级电接点压力表的组合，因此对测量仪表的冗余配置应在满足系统对测量仪表精度和量程的基本要求的同时，尽可能选用同等级性能的仪表，从而使安全仪表系统运行更加稳定和可靠。4.冗余配置的输入或输出模块没有得到

12、充分的利用冗余配置的测量仪表或控制机构被集中接入到一个输入模块或输出模块，而不是根据同类测量控制点最好应分散到不同卡件进行接入和接出的要求，集中接入使输入卡件的故障风险加大，使冗余配置的输入或输出模块失去了冗余配置以提高系统安全性的作用。3.4.安全仪表设计应结合工艺的实际需要，并考虑安全仪表设置的最大效用价值对于这种情况，通常的情况是设计或实施过程中，过度依据对规范或标准的片面理解，造成安全仪表系统使用上的遗漏，使安全仪表系统的完整性受到破坏或应用效能存在缺陷。如一些加油站卸油部位，依据汽车加油加气加氢站技术标准GB50156-2023第6.1.15条规定：油罐应采取卸油时的防满溢措施。油料

13、到达油罐容量90%时，应能触动高液位报警装置；油料到达油罐容量95%时，应能自动停止油料继续进罐。高液位报警装置应位于工作人员便于觉察的地点。在实际应用中，由于对工作人员理解的不同，发现有一些把罐液位指示报警装置安装在距离卸油区较远的值班室内，这样满足值班人员夜间值班的监控需求，却忽视了现场卸车人员无法在卸油时对液位进行实时监控的工作需要；有一些则是把罐液位的指示和报警装置装在了现场，满足了卸车人员的工作需要，但又忽略了值班室对罐液位和报警的监控需要，因此完整的理解应该是：加油油罐液位在卸油现场具备指示报警功能和值班室均应具备指示报警功能，这样虽然需要在现场增加仪表指示报警表头，会略增加一些仪

14、表投资的成本，但满足了真正意义上的工作人员的需要，是安全仪表功能最佳的一种配置方案。在这里对规范条款中“工作人员”的界定也希望能够按操作和管理的实际情况进行界定。再有一个案例就是某化学品罐储单位，在对系统进行安全仪表安全性进行设计评估时，仅以该单位4个固定顶储罐和8个浮顶罐液位低低限检测仪表12个月内未发生故障为依据，将此测量仪表和回路的安全评级设定为零级，未纳入安全安全仪表系统，这里我们认为，浮顶式油罐是不同于固定顶储罐的，超低液位的发生，不仅有仪表故障的隐患因素，也存在操作人员疏忽造成事故的可能，为此进行安全评估时，操作人员的因素也应纳入安全评估的计算之中。避免一些非客观因素，造成安全仪表

15、系统的完整性受到影响。4.安全仪表系统在施工验评方面1. 1.工艺参数测量点的同一性应符合工艺量传数据的要求在一些新建、尤其是改造的安全仪表系统，冗余配置的工艺参数测量回路，经常存在因工艺设备、管线或施工原因，造成工艺参数测量点的位置差异而使工艺测量参数的差异，从而使工艺量传的同一性不能满足安全仪表系统冗余判断的要求，甚至误判或产生较大的延迟，因此在安全仪表系统的实际应用中，一方面要避免冗余设置仪表测量点在同一位置的情况，还要避免冗余设置的仪表测量点不要相差太远、或跨越工艺设备和工艺环节的情况，使冗余设置的仪表测量点所测的工艺参数保持一定程度的稳定性和同一性。这一点不仅需要在安全联锁控制回路联

16、校中进行测试，而且需要在工艺实际生产过程中进行观察和比对来进行验证，是否满足工艺量传数据的要求。如在一加热炉出口温度与燃料气的联锁控制回路中，由于加热炉出口温度的两个“二取二”表决的测量点分别位于一个工艺弯头的两侧，工艺管道内的物料流动状态发生变化，在加上温度参数的滞后性，使联锁回路多次发生误判和误动。4. 2.安全仪表系统回路联动测试是安全仪表系统安全完整性评估的重要依据安全仪表系统回路联动测试是安全仪表系统投入使用前的至关重要的一个环节，是对仪表测量点（工艺参数取样）、仪表测量系统（转换和变送）、信号传输或通讯系统、信号或协议转换系统、逻辑判断及编程、以及人机界面（HM1）的综合检验和测试。这里对于冗余仪