安全儀表系統(tǒng)(SIS)的應(yīng)用已經(jīng)不用于石油與天然氣行業(yè),緩解與危險進(jìn)料、產(chǎn)品和流程有關(guān)的安全風(fēng)險。如果使用合理,SIS應(yīng)用的基本概念可以集成到整個安全系統(tǒng)的全生命周期當(dāng)中。想要理解這些系統(tǒng),就需要了解安全工程師們在標(biāo)準(zhǔn)中使用的數(shù)字和各種晦澀的術(shù)語。
如下頁圖1所示,SIS提供完成整個安全回路的集成方法。這樣的一個回路包括傳感器、邏輯控制器和*終控制元件。SIS系統(tǒng)能夠在有安全需要的時候關(guān)閉過程工廠或者工廠的一部分,同時在設(shè)備失效的時候確保工廠安全運(yùn)行。
什么是安全功能?
安全儀表功能(SIF)是SIS用來安全關(guān)閉過程工廠而采取的措施。每一個確認(rèn)的SIF都包括一系列應(yīng)對某種危險的舉措。因此,一套過程工廠的SIS系統(tǒng)包括過程危險分析(PHA)報告中列出的多種安全儀表功能。
在設(shè)計階段,需要考慮很多因果場景,以查看不同零件失效的時候會發(fā)生什么狀況。安全完整性等級(SIL)就是一套績效指標(biāo),用來量化某一個安全儀表功能在需要啟動的時候失效的概率,也就是人們所熟知的要求失效概率(PFD)。
DCS系統(tǒng)在工廠運(yùn)行的時候持續(xù)執(zhí)行過程控制功能,而SIS則是設(shè)計一直處于休眠狀態(tài),直到需要執(zhí)行險事件的發(fā)生概率降低多少。 要求失效概率(PFD)是設(shè)計用來保護(hù)過程工廠的SIF在危險關(guān)閉情況出現(xiàn)的時候不能夠安全關(guān)閉工廠的概率。換句話說,就是這個安全功能在需要的時候沒有起作用。
安全生命周期
安全生命周期從結(jié)構(gòu)上確定了SIS的開發(fā),從*初的概念設(shè)計到*終停用包括如下階段:
1. 概念設(shè)計;
2. 危險和風(fēng)險分析;
3. 安全要求規(guī)范;
4. 系統(tǒng)架構(gòu)和整體規(guī)劃;
5. 應(yīng)用編程;
6. 系統(tǒng)制造;
7. 系統(tǒng)集成;
8. 工廠驗收測試;
9. 系統(tǒng)安裝和試車;
10. 安全系統(tǒng)驗收——現(xiàn)場驗收測試;
11. 運(yùn)行和維護(hù)計劃;
12. 系統(tǒng)變更管理;
13. 停用;
14. 信息和建檔要求。
總的來說,分析師和開發(fā)人員必須通過危險分析識別出與設(shè)備以及任何相關(guān)控制系統(tǒng)有關(guān)的重大危險。這個分析要確認(rèn)功能安全對于防范每個重大危險是否必要。如何是的話,那么就必須要在設(shè)計中加以認(rèn)真考慮。功能安全是應(yīng)對危險的一種方法,而另外一種則是從根本上消除或者降低危險,比如本安設(shè)計,是更為重要的。
來自SIS的信息可以發(fā)送到更大規(guī)模的控制網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,用于報警和數(shù)據(jù)收集。此外,它們還需要能夠獨(dú)立地執(zhí)行安全功能。
這項標(biāo)準(zhǔn)的一個基礎(chǔ)性假設(shè),就是失效的后果可能會帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在這些情況中,人們可以使用該標(biāo)準(zhǔn)衡量任何用于保護(hù)設(shè)備或者產(chǎn)品的E/E/PE安全相關(guān)系統(tǒng)。
■ 緊急關(guān)閉系統(tǒng);
■ 火災(zāi)和氣體檢測系統(tǒng);
■ 渦輪機(jī)控制;
■ 氣體燃燒器管理;
■ 起重機(jī)自動安全負(fù)載指示器;
■ 機(jī)器設(shè)備的保護(hù)性互鎖及緊急停車系統(tǒng);
■ 鐵路信號系統(tǒng);
■ 利用限速進(jìn)行保護(hù)的變速電機(jī)驅(qū)動。
相關(guān)安全功能的實(shí)施涉及到機(jī)電繼電器(電氣)、不可編程固態(tài)電子元件(電子)和可編程電子元件??删幊屉娮影踩嚓P(guān)系般都包括可編程控制器、可編程邏輯控制器、微處理器、面向應(yīng)用的集成電路或者其他包括像傳感器、變送器和執(zhí)行器這些智能設(shè)備的可編程元件。
無論對于哪種情況,標(biāo)準(zhǔn)都適用于整個E/E/PE安全相關(guān)系統(tǒng)。例如,它適用于傳感器,也適用于從控制邏輯到通訊系統(tǒng)再到*終執(zhí)行元件,也包括操作人員的各種關(guān)鍵性操作。對于有效選取和實(shí)施的安全功能來說,必須要從整體上對系統(tǒng)進(jìn)行考慮。
采用安全生命周期的概念是一項巨大的挑戰(zhàn),但是它對于人員、財產(chǎn)和環(huán)境的安全至關(guān)重要。