现代化大型石化企业安全仪表系统设计应用(新版)2
石油化工安全仪表系统设计规范
石油化工安全仪表系统设计规范
石油化工安全仪表系统设计规范是石油化工行业安全监控，运行及操
作的基本原则。
它不仅保障石油化工行业的正常开展，而且也丰富了
行业研究和开发，提高了行业效率。
一、安全仪表系统设计原则
1、设备安装、调试和测试应符合有关产品国家相关标准及国家质量、
安全和环保标准。
2、系统应确保正常报警功能。
3、系统应拥有安全报警预警功能，及时预警用户风险状况，进而采取
必要的预防措施。
4、系统应具有适当的火焰非同步控制功能，以检测非同步噪声和正常
的运行条件。
5、系统应拥有适当的电力负荷检测功能，可以检测石油化工设备电气
负荷情况，以免发生安全事故。
二、安全仪表系统设计标准
1、安全仪表系统设计采用有认证的安全仪表，其通过 EMC 认证才能
投入使用。
2、安全仪表系统所有涉及的安全设备和系统的设计，安装，检查，测试，检修等应符合国家规定。
3、安全仪表系统设计应根据实际情况，完整地考虑系统的结构，控制，保护，记录，数据管理，安装及使用等方面的要求，使仪表系统具有
准确，可靠，安全，高效的特点。
4、安全仪表系统使用范围应根据实际工况环境选择合适的技术参数和
功能性能等，以保证系统可靠性、安全性和高性能要求。
石油化工安全仪表的系统设计规范，既可以保障石油化工行业的正常开展，也丰富了行业研究和开发，提高了行业效率，同时也为现代社会的正常存在和发展提供了保障。
只有当符合上述规范的安全仪表系统被设计和使用，才能使石油化工行业安全生产，经济繁荣。
石油化工在线分析仪表系统设计应用
石油化工在线分析仪表系统设计应用黄步余中国石化工程建设公司近年建成大型石油(煤)化工项目* 1090 KTA上海赛科乙烯项目* 800KTA广东惠州乙烯项目*700KTA扬巴一体化乙烯项目* 700 KTA扬巴体化乙烯项目* 1000 KTA茂名乙烯项目(扩建)* 1090 KTA福建炼化一体化项目* 1000 KTA中沙天津炼化一体化项目* 1000 KTA独山子炼化一体化项目* 1000 KTA镇海乙烯项目*1000KTA* 600KTA中原甲醇制烯烃（MTO）项目* 800 KTA 武汉乙烯项目* 800 KTA 四川炼化一体化项目* 800 KTA抚顺炼化一体化项目在建大型石油(煤)化工项目* 800KTA延长靖边DCC/CPP项目* 1200 KTA 广东惠州二期千万吨/年炼油与120万吨/年乙烯项目* 1000 KTA 中科湛江千万吨/年炼油与100万吨/年乙烯项目* 260 KTA中-沙天津公司双酚A/聚碳（BPA/PC）项目* 3600 KTA中天合创鄂尔多斯煤炭深加工示范项目* 1800 KTA 安徽中安甲醇制烯烃（MTO）项目* 4000 KTA 神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目神华宁煤吨年煤炭间接液化项* 660 KTA 福建中软集团丙烷脱氢制丙烯（PDH）240KTA烟台万华环氧丙烷及丙烯酸酯体化项目* 240 KTA 烟台万华环氧丙烷及丙烯酸酯一体化项目石油化工在线分析仪系统应用现状* 近年来世界级规模炼化一体化项目相继建成投产，促进在线分析仪系统*近年来世界级规模炼化体化项目相继建成投产促进在线分析仪系统应用和发展。
* 在线分析仪系统是提高产品质量、目标控制、先进控制、实时优化、实现*在线分析仪系统是提高产品质量、目标控制、先进控制、实时优化、实现生产精益管理的重要手段之一。
* 在线分析仪系统对安全生产、节能降耗、性能考核、市场营销等起着日益俱增的作用。
* 在线分析仪表系统对烟气中粉尘、氮氧化物、二氧化硫及污水水质监控等环境保护起着重要作用。
化工安全仪表系统工程设计和应用
化工安全仪表系统工程设计和应用摘要：安全仪表系统广泛应用于重要的研究领域，可以有效地防止事故的发生，避免对人类的伤害。
随着科学的不断进步，人类开始越来越重视安全问题。
大多数国产安全仪表主要用于石油化工行业。
目前国内外已经使用了大量的安全仪表系统，可以有效降低危险事故的发生频率和风险。
因此，对安全仪表的操作误差进行监控具有重要意义。
关键词：石油化工企业；自动化生产；安全仪表系统；设计；可靠性；我国石油化工企业和自动化生产设备经历了不断地更新和发展，企业规模进一步扩大，解决石油化工安全问题是当务之急。
化工企业一般具有较大的安全隐患，因此不得不对石油化工安全问题做出全方位的考虑。
化工安全仪表盘系统软件是保证化工企业安全性的系统工程，按照化工安全仪表系统的设计及要求，分析了仪表性能的可靠性；根据传感器、逻辑器和生命周期提出了合理设计；提出化工安全仪表系统供电方案和实际应用的评价和分析。
一、化工安全仪表系统工程设计原则1.可靠性原则。
根据化工安全仪表系统特征，在对系统工程进行设计的过程中，相关人员要严格按照可靠性原则，确保系统能够可靠、稳定地运行，从而提高化工生产的安全性。
为了进一步提高系统工程设计水平，相关人员还要尽可能提高化工生产自动化水平，实现对系统周围相关设备的智能化控制和管理，同时，还要提高系统对周围设备的抗干扰能力，为此，相关人员要将系统安装在无干扰源的场所中。
只有这样，才能提高系统运行的可靠性。
2.稳定性原则。
为了充分发挥和利用化工安全仪表系统的应用优势，相关人员要确保系统运行的稳定性，因此，相关人员要在严格遵守稳定性原则的基础上对系统工程进行科学设计。
首先，要采用安装化工生产装置的方式，不断完善和优化系统功能，确保系统的信息报警功能、连锁控制功能能够满足化工生产工艺相关标准和要求，为进一步提高化工生产的效率和效果打下坚实的基础。
同时，还要根据化工企业经营和管理实际现状，采用相应的生产工艺流程，确保系统与化工生产进行充分结合，以保证系统功能的稳定性和有效性，确保系统能够对化工生产相关设备运行状态进行实时监控，一旦发现某设备出现运行异常问题，自动启动报警功能，以引起维修人员的注意。
石油化工安全仪表系统设计规范标准内容
1．总则1.1 本规范适用于新建、改扩建石油化工装置(或工厂)安全仪表系统的工程设计。
石油化工厂公用工程及辅助设施等工程设计可参照执行。
1.2 安全仪表系统的工程设计必须满足石油化工装置(或工厂）安全等级的要求。
1.3 相关标准如下：IEC 61508 “Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems.”IEC 61511 “Functional safety: safety instrumented systems for the process industry sector.”ANSI/ISA-84.01 Application of safety instrumented system for the process industries.DIN V 19250 Programmable safety system.IEC 61131 Programmable controller.1.4 执行本标准时，尚应符合国家现行有关标准的要求。
2．名词术语下列术语适用于本规范:2.1 危险故障Dangerous Failure指能够导致安全仪表系统处于危险或失去功能的故障。
2.2 安全仪表系统Safety Instrumented System (SIS)指能实现一个或多个安全仪表功能的系统。
系统包括传感器，逻辑运算器和最终执行元件。
2.3 安全度等级Safety Integrity Level(SIL)指用于描述安全仪表系统安全的等级，共4级，4为最高级，1为最低级。
2.4 最终执行元件Final Element指安全仪表系统的一部分，执行必要的动作，使系统达到安全状态。
2.5 逻辑功能Logic Function指将一个或多个输入信息转换为一个或多个输出信息的功能。
化工安全仪表系统书籍
化工安全仪表系统书籍
以下是一些关于化工安全仪表系统的书籍：
1. 《化工安全仪表系统》：这本书由化学工业出版社出版，简要介绍了化工安全仪表系统的原理、功能安全管理技术、安全保护层和保护层分析技术。
它还详细阐述了化工安全仪表系统工程设计、安装、调试、维护、功能安全评估、气体检测系统等相关内容。
此外，书中还对保护层规划与分配、安全要求规格书编制、安全完整性等级（SIL）确定、SIL验证（验算）等内容进行了阐述。
2. “危险化学品安全丛书”：这是一套由应急管理部化学品登记中心和清华大学等机构编著的书籍，其中一册专门介绍了化工安全仪表系统。
这本书全面介绍了化工安全仪表系统的理论与实际操作，包括其应用领域的具体实践。
以上书籍均对化工安全仪表系统进行了深入的探讨，适合化工企业安全生产技术人员和管理人员，以及从事安全仪表系统（SIS）设计、安装以及维护
工作的读者阅读。
同时，对于终用户、工程公司、系统集成商，咨询服务机构中与SIS应用相关的工程技术人员、项目经理，以及将来从事工业安全技术应用的本科院校学生也有一定的参考价值。
如需更多关于化工安全仪表系统的书籍，建议咨询图书馆或专业书店，也可以查阅相关的书评以获取更多信息。
安全仪表系统在化工装置中的设计应用
安全仪表系统在化工装置中的设计应用【摘要】安全仪表系统在化工装置中的设计应用至关重要。
本文从安全仪表系统在化工装置中的重要性、设计原则、设计要素、应用案例和优势等方面进行了深入探讨。
通过对安全仪表系统的全面分析，总结出在化工装置中使用安全仪表系统可以提高生产过程的安全性和稳定性，减少事故发生的可能性。
文章也展望了未来研究方向，希望可以进一步完善安全仪表系统的设计和应用。
通过本文的研究，可以更好地理解安全仪表系统在化工装置中的重要性，为化工行业的安全生产提供参考和指导。
【关键词】关键词: 安全仪表系统、化工装置、设计应用、重要性、设计原则、设计要素、应用案例、优势、总结、未来研究方向、结论。
1. 引言1.1 研究背景化工装置是化工生产中的重要设备，其操作过程中涉及到各种化学物质，存在着一定的安全隐患。
安全仪表系统作为化工装置中的重要组成部分，起着监测、控制和保护作用，对维护生产运行安全至关重要。
在化工装置中，由于环境复杂、操作条件苛刻，以及可能存在的意外事故风险，安全仪表系统的设计显得尤为重要。
正确的安全仪表系统设计可以提高装置的安全性，减少事故发生的可能性，保护人员和设备的安全。
目前关于安全仪表系统在化工装置中的设计应用还存在一定的研究空白，需要对其进行深入探讨和研究。
通过对安全仪表系统在化工装置中的设计应用进行研究，可以为提高化工装置的安全生产水平提供重要理论支撑和实践指导。
有必要深入研究安全仪表系统在化工装置中的设计应用，以推动化工装置安全技术的发展和应用。
1.2 研究意义化工装置是一个复杂的系统，在运行过程中存在着各种各样的安全风险。
安全仪表系统在化工装置中的设计应用具有重要的意义。
安全仪表系统可以有效监测化工装置运行状态，及时发现问题并采取相应措施，确保生产过程的安全稳定。
安全仪表系统可以提供准确的数据支持，帮助运行人员做出正确的决策，避免事故发生。
安全仪表系统还可以提高生产效率，减少能源消耗，降低生产成本。
石油化工安全仪表系统设计规范
石油化工安全仪表系统设计规范
石油化工安全仪表系统是石油化工生产过程中非常重要的一部分，它的设计规
范直接关系到生产过程中的安全性和稳定性。
在设计石油化工安全仪表系统时，需要考虑到各种因素，包括工艺流程、环境条件、安全要求等，以确保系统能够准确、可靠地监测和控制生产过程中的各种参数。
首先，在设计石油化工安全仪表系统时，需要充分考虑工艺流程的特点。
不同
的工艺流程对安全仪表系统的要求也会有所不同，因此需要根据具体的工艺流程来确定系统的类型、数量和布置方式。
同时，还需要考虑到工艺流程中可能出现的各种异常情况，如高温、高压、腐蚀等，以确保系统能够在各种恶劣条件下正常运行。
其次，在设计石油化工安全仪表系统时，需要充分考虑环境条件的影响。
石油
化工生产现场通常环境条件较为复杂，可能会受到高温、高压、腐蚀、振动等因素的影响，因此需要选择能够适应恶劣环境的安全仪表设备，并采取相应的防护措施，以确保系统能够稳定可靠地运行。
另外，在设计石油化工安全仪表系统时，需要充分考虑安全要求。
石油化工生
产过程中安全性是首要考虑的因素，因此安全仪表系统的设计需要符合相关的安全标准和规范，确保系统能够及时准确地监测和控制各种参数，及时发现并处理各种异常情况，以确保生产过程的安全稳定。
总之，设计石油化工安全仪表系统需要充分考虑工艺流程、环境条件和安全要
求等因素，以确保系统能够在各种恶劣条件下稳定可靠地运行，保障生产过程的安全性和稳定性。
希望本文所述的设计规范对相关从业人员有所帮助，谢谢阅读。
安全仪表系统(SIS)
OPC集成
• 面向过程控制的OLE即OPC技术已经成为系统和 设备之间通讯的实质性的标准。MERSON DeltaV SIS 通过OPC将SIS和DCS连接起来。OPC数据存 取（DA）实现了实时的数据集成。采用MERSON 成熟的OPC Mirror，DeltaV SIS中的数据可方便的 配置到已装在DCS 中的OPC服务器中。集成化还 包括OPC报警和事件，它向特定的工厂事件记录 器提供SIS预报和事件信息。 • 实现上述事件采集功能的理想选择是MERSON的 PlantWide Event Historian 事件记录软件，它采用 SQL数据库，可采集多种来源、带时间标记的事 件并集成到单个企业事件历史记录软件中。
解决办法
希望将AHPA6B信号增加延时，以避免该信号的 瞬间晃动对系统的干扰，并增加监控手段。捕捉 可能造成停车的原因。 第一次在线执行AHPA6B-A通道延时时，一切正 常。第二次下装其他两个通道AHPA6B-B、 AHPA6B-C时，由于将这两步同时进行操作，从 而导致2oo3发生了联锁停车。
某大型石化装置SIS系统应用情况
4、没有联锁摘挂的旁路按钮，每次联锁摘挂的 时候都是通过修改内部PLC梯形图采用在线下装 的方式，使操作具有一定的风险性和不及时性。 5、断电恢复后系统电源模块故障。（发生过多 起） 6、此系统的备件订货非常困难，价格非常昂贵 且需要很长的订货周期，维护费用很高。
某大型石化装置SIS系统应用情况
变送器部分、执行机构故障也时有发生。 原来买主控制器时不考虑变送器，1oo1方式较多， 后来发现故障率高。从提高可靠性入手，都纷纷 改成1oo2、2oo3等。而执行机构1oo1。 所做的这些改动并不是以改善整体SIL水平考虑的。 现场仪表进水、短路、意外损坏、雷电冲击。这 也导致SIS系统故障。
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意外事故发生的可能性 W1
SIS系统设计选用原则
SIS独立于过程控制系统(PCS），独立完成安全保护功能。当过程达到预定 条件时，SIS系统动作使过程转入安全状态； 根据对过程危险性及可操作性分析，人员、过程、设备及环保要求，确定 SIS的功能等级； 设计成故障安全型； 采用经TUV安全认证的PLC系统； 具有硬件、软件诊断和测试功能； 构成中间环节最少； 传感器、最终执行元件宜单独设置； 能和DCS、MES等进行通信； SIS实现多个单元保护功能时，其公用部分应符合最高安全等级要求；
SIS执行元件设计选用
执行元件： 气动切断阀（带电磁阀），气动控制阀（带电磁阀），电 动阀或液动阀等。 独立设置原则: 1级 SIS 阀门可与DCS共用，应确保SIS优先于DCS动作； 2级SIS阀门宜于DCS分开； 3级SIS阀门宜于DCS分开； 冗余设置原则：1级 SIS 可采用单一阀门； 2级宜采用冗余阀门；如采用单一阀门，电磁阀宜冗余配置； 3级宜采用冗余阀门；可采用一个控制阀和一个切断阀； 电磁阀设置原则：电磁阀应采用长期带电，低功耗，隔爆型；由SIS系统供 电。
风险合理化控制(ALARP)
(As Low As Reasonable Practice)
根据风险矩阵识别关键设施和操作，位于高风险区的设施研究； 降低风险设施投资的合理性的研究； 方案投资费用与风险的比选优化。
安全保护级别分析
集中研究后果严重和高频发事件； 考虑识别的引发事件和原因； 确认对各引发事件有效的保护层； 有效分配降低风险的资源； 确定安全仪表系统（SIL）等级。
危险性分组
危险等级 因果关系（C） C1 C2 C3 C4 危险出现的频率 避免危险事件发生 的可能性 F1 P1 P2 W2 W3 轻微伤害 严重伤害，会导致1人或多人死亡 造成多人死亡 造成很多人死亡 长期出现 F2 经常出现 在一定条件下可能出现 有可能出现 几乎不可能 有可能 很可能 说明
SIS与DCS区别
DCS用于生产过程的连续测量、常规控制（连续、顺序、间歇等）、操作控 制管理，保证生产装置的平稳运行； SIS用于监视生产装置的运行状况，对出现异常工况迅速处理，使危害降到 最低，使人员和生产装置处于安全状态； DCS是“动态”系统，始终对过程变量连续进行检测、运算和控制，对生产 过程进行动态控制，确保产品的质量和产量； SIS是“静态”系统，正常工况时，始终监视生产装置的运行，系统输出不 变，对生产过程不产生影响；非正常工况时，按照预先的设计进行逻辑运 算，使生产装置安全联锁或停车； SIS 比 DCS 在 可 靠 性 、 可 用 性 上 要 求 更 严 格 ， IEC61508 、 IEC61511 、 ISA S84.01、SH/T3018强烈推荐SIS与DCS硬件独立设置。
SIS 设计应用举例
设置在现场机柜室的SIS与DCS采用冗余通信方式； 设置在现场机柜室的SIS与CCR中的AMS站采用非冗余通信方式； 设置在现场机柜室的SIS与CCR中的SER站采用非冗余通信方式； 设置在现场机柜的SIS与CCR中的SIS采用冗余安全以太网通信方式；网络交 换机完全冗余运行； 设置在现场机柜室的SIS与CCR中的SIS工程师站采用SIS系统总线非冗余通 信方式； 在CCR辅助操作台上安装的紧急停车按钮、开关、选择器、旁路开关等用硬 线接到CCR的SIS控制器，通过冗余安全以太网通信接到现场机柜室SIS控制 器进行逻辑运算。
传感器宜采用隔爆型的变送器（压力、差压、差压流量、差压液位、温 度），不宜采用开关型传感器；传感器由SIS系统供电。
SIS逻辑运算器设计选用
SIS逻辑运算器：继电器系统，可编程序电子系统，混合系统三种； 继电器用于I/O点较少,逻辑功能简单的场合； 可编程电子系统用于I/O点较多,逻辑功能复杂，与DCS、MES通信等场合； 可编程电子系统可以是经TUV认证的PLC系统，也可是DCS和其他专用系统； 独立设置原则： 1级SIS逻辑运算器宜与DCS分开； 2级SIS逻辑运算器应与DCS分开； 3级SIS逻辑运算器必须与DCS分开； 冗余设置原则： 1级SIS可采用单一的逻辑运算器； 2级SIS宜采用冗余或容错逻辑运算器； 3级SIS应采用冗余容错逻辑运算器；
石油化工企业安全生命周期
风险评估 安全功能分配 安全需求规格 设计及其工程 安装、开车、确认 操作维护 修改或处理 确认 功能安全管理
石油化工企业安全保护级别
7. Independent Protection Layers Emergency Response 紧急响应
6. Physical protection(F&G） 物理保护 5. Relief Devices 释放设备 4. SIS 安全仪表系统 3. Alarm Operators-操作员报警 2. DCS -集散控制系统 1. Process 工艺过程
10 MTA 10 MTA 10 MTA 10 MTA 10 MTA 12 MTA
新型大型乙烯项目
900 800 700 KTA KTA KTA 上海赛科乙烯项目 广东惠州乙烯项目 扬巴一体化乙烯项目 茂名石化乙烯项目（扩建） 福建炼化一体化项目 天津炼化一体化项目 独山子炼化一体化项目 抚顺炼化一体化项目 镇海乙烯项目 武汉乙烯项目
安
I 级 II级 III级 IV级 无法忍受的严重危险（Intolerable risk） 较严重危险（Undesirable 可以忍受的危险（Tolerable 轻微的危险（Negligible risk) risk )
risk)
仪表系统用于实现1个或多个安全仪表功能，安全仪表系统包括 传感器（Sensor）、逻辑运算器（Logic solver) 和最终执行元件 (Final element) 。
目前SIS采用标准规范
IEC 61508 Functional Safety of electrical / electronic /programmable electronic safety-related system IEC 61511 IEC 61131 ANSI/ISA-84.01 DIN V 19250 SH/T3018 Functional Safety Instrumented systems for the Process Industry Section Programmable Controllers Application of Safety Instrumented Systems for the Process Industries Programmable Safety System 石油化工安全仪表系统设计规范（中华人民 共和国石油化工行业标准） Design code for safety instrumented system in petrochemical industry
SIS工程设计中注意的问题
I/O模件应带光/电或电磁隔离，带诊断，带电插拔； 来自现场的三取二信号应分别接到三个不同的输入卡； 现场变送器或执行元件应由SIS系统供电； 当现场变送器信号同时用于SIS、DCS时，应先接到SIS系统后接到DCS系 统； SIS 不宜采用现场总线通信方式；
SIS工程设计中注意的问题
负荷不应超过50%； 电源应冗余配置； 采用等电位接地。 传感器及执行元件，正常工况应是带电（励磁）；非正常工况应是失电（非 励磁）； 电磁阀冗余配置时，有两种连接方式： 并联连接 -- 可用性好； 串联连接 -- 安全性好。
SIS维护
预防性维护到预测性维护 （工业以太网、现场总线、HART等）； 提高维护效率和自动化程度 （基于工具软件、管理软件等）； 维护工作从现场移到控制室 （现场数据采集到服务器、远程维护）； 预防计划外的停车 （预测诊断功能、仪表设备管理显示仪表工作情况）。
SIS系统对风险的控制
机械安全保护层
SIL
安全仪表系统（SIS） 报警系统/操作 工艺控制系统 工艺设备
HAZOP
危险与可操作性审查
(HAZard and Operability study-HAZOP)
对生产装置的安全性和操作性进行设计审查; 根据标准、工艺参数等按工艺流程（PID）进行系统分析，正常/非正 常工况可能出现的问题、产生的原因、可能导致的后果及应采取的措 施； 有生产经验、工艺、安全、设备、电气、仪表、环保、经济等专家共 同研究； HAZOP作业流程:选择研究节点→选择工艺参数→选择引导词→发现有 价值的偏差→分析产生偏差的原因、后果及现有措施→评估风险→提 出控制风险建议。
SIS功能及要求
安全仪表系统（SIS）在生产装置的开车、停车阶段，运行以及维护操作 期间，对人员健康、装置设备及环境提供安全保护。无论是生产装置本身 出现的故障危险，还是人为因素导致的危险以及一些不可抗拒因素引发的 危险，SIS系统都应立即作出正确反应并给出相应的逻辑信号，使生产装 置安全联锁或停车，阻止危险的发生和事故的扩散，使危害减少到最小。 SIS系统应具备高的可靠性（Reliability) 、可用性（Availability）和 可维护性（Maintainability）。当SIS系统本身出现故障时仍能提供安全 保护功能。
石油化工企业面临的安全挑战
生产装置安全评估； 防止非计划停车； 人员伤害、经济损失、环境污染； 缩短恢复生产时间； 保障人身和设备安全。
石油化工企业安全解决方案
安全评估 （安全生命周期，风险评估，功能安全管理）； 风险预防 （对人身、设备及环境的损害，重复事件减到最少）； 安全仪表系统 （减少不必要的停车，故障原因分析，损失减少）； 快速恢复生产 （缩短恢复生产时间，避免相同故障重复发生）。
安全仪表系统(SIS)
安全仪表系统 (Safety Instrumented System - SIS)
〔仪表保护系统(Instrument Protection System- IPS) 〕
〔安全联锁系统 (Safety Interlocking System - SIS) 〕 〔紧急停车系统 (Emergency Shut-Down System - ESD) 〕