安全仪表使用案例分析(魏华)

1、魏魏 华华中海石油化学股份有限公司中海石油化学股份有限公司 中海油一直以来高度重视海上石油平台及中下游的安全工作，1996年ISA 84.01发布后，中海油设计研究人员认识到这是安全领域一次革命化的变化，及时加以研究并有针对性的开展相关工作，随着1998年IEC61508发布以及随后IEC 61511标准的发布，中海油设计人员进一步加大了安全仪表系统在中海油应用的力度. 十多年来中海油已经有数十个海上油田的大型石油平台都采用安全仪表系统作为油田的紧急关断系统；在下游新建项目，包括炼化、气电、化工等领域都采用了安全仪表系统；为生产的安全稳定运行打下良好的基础。1安全仪表系统是什么2为什么采用安全

2、仪表系统3怎么用安全仪表系统4存在的问题及建议紧急反应（Emergency response）物理保护层（Physical protection）安全设备（Relief device）安全仪表系统（安全仪表系统（ESD/SIS/PLC）报警、操作员（Alarm、operator）基本工艺控制系统（BPCS）工艺（process）本质本质安全安全功能功能安全安全安全仪表回路特点：安全仪表回路特点：p高可靠性高可靠性p避免失效避免失效p无法避免时，失效要以可预见的方式出现无法避免时，失效要以可预见的方式出现传感器传感器输入处理输入处理控制器控制器输出处理输出处理执行器执行器1安全仪表系统是什么2为

3、什么采用安全仪表系统3怎么用安全仪表系统4需要考虑的问题设计规范要求 国外规范：IEC 61508 、IEC 61511、ISA NFPA、API、ASME等 国内规范：石油化工安全仪表设计规范国家要求 住房城乡建设部关于发布1623号国家标准石油化工安全仪表系统设计规范，编号为GB/T50770-2013，自2013年9月1日起实施企业内部的要求 海油总多次下发文件，要求加强对安全仪表系统的管理，提升本质安全 合理使用安全仪表系统，能为企业带来效益625.423007.4619.81142.9758.9010203040506070停车次数停车次数停车天数停车天数停车次数停车次数停车天数停车

4、天数停车次数停车次数停车天数停车天数201020112012仪表仪表电气电气机械机械仪表所占比例仪表所占比例1安全仪表系统是什么2为什么采用安全仪表系统3怎么用安全仪表系统4需要考虑的问题工艺危工艺危害性害性PHA分分析析确定安全确定安全保护层保护层确定安全确定安全仪表回路仪表回路SIL等级等级回路数据回路数据收集及收集及SIL等级验算等级验算回路测试回路测试及功能测及功能测试试以德国以德国lurgilurgi公司设计公司设计的的6060万吨万吨/ /年甲醇项目作年甲醇项目作为案例为案例工艺危害性分析通常采用以下几种定性分析技术：n 安全审查（Safety reviews）n 安全检查表法（C

5、hecklists）n 假设分析（what if analysis）n 危险与可操作性分析（HAZOP studies）n 故障模型与影响分析（Failure mode and effects analysis）n 原因-后果分析（Cause-consequence analysis） 假设分析（What if .）结果（Consequences）安全措施/安全装置（Safeguards）建议（Recommendations）执行（By）SIl要求1、分离器的冷 凝 液 液位太低2、分离器液位 太 高 ，LV-011207无法打开1.1工艺气可能漏到工艺冷凝液气提塔D-015012.1 分离器

6、的冷凝液进入合成气压缩机C-020011.1.1 LC-011207调节器调节，同时进行液位低报警1.1.2气提塔D-01501将气体放空到安全位置2.1.1 LC-011207调节器调节，同时进行液位高报警2.1.2 LS-011208高联锁动作，压缩机跳车1.1.1 无1.1.2 无2.1.1 无2.1.2 无有，L O P A海南No.101234567891011保护层影响结果描述B.2严重程度B.3初始原因B.4初始的可能性B.5一般工艺设计B6.1BPCSB6.2报警B6.3附加的缓解限制B.7IPL附加防爆片、安全阀B.8中间事件可能性B.9SIF完整性等级B.10缓解事件可能性

7、B.11注释损 坏压 缩机 ，灾 难性 事故SLV-011207没有打开，冷凝液进入合成气压缩机0.110.10.16013.12E-04SIL11.0E-05根据ISA-S842个保护层，SIL110.031253.12E-2元件数据元件位号制造商型号故障率 (FIT) SFFsdsudddu(%)备注Pressure. Transmitter/ PALL-1339PALL-1339Honeywell International Inc.ST 30004092.5制造商提供PALL-13404092.5PALL-13414092.5Safety BarriersPY-1339P+FKFD2-

8、STC4-EX.132850.886.6制造商提供PY-134032850.886.6PY-134132850.886.6TS 3000TRICONEXTS3000 TMR 制造商提供Safety RelayPSR26ContactPSR_SCP_24VDC_ESP49509.5999.5制造商提供Solenoid Valve SV-1201ASCO32711.00.4696制造商提供valve XV-1201DAFRAM S.p.A18251.7 17.272.6制造商提供输入部分故障率 (FITS)-根据输入结构表决PFDAVGsdsudddu0328090.82oo31.2 x10-4注

9、释：逻辑控制器表决PFDAVG2oo31.934x10-4最终元件故障率 (FITS)-基于输出结构表决PFDAVGsdsudddu01931001.727.251oo13.63x10-4注释：回路 SILSIL36.764x10-4回路信号测试逻辑功能测试联动模拟测试1安全仪表系统是什么2为什么采用安全仪表系统3怎么用安全仪表系统4需要考虑的问题p测量原件冗余采用测量原件冗余采用“或或”还是还是“与与”p执行原件冗余采用执行原件冗余采用“或或”还是还是“与与”p保证可靠性的前提下，重点考虑可用性保证可靠性的前提下，重点考虑可用性UV011302天然气UV011303 电磁阀1电磁阀3电磁阀2

10、电磁阀4+ -设 备逻辑运算器+ -变送器一变送器二 执行器一执行器二 回路一为回路一为SIL1，回路二为，回路二为SIL3，分别计算单个仪表回，分别计算单个仪表回路安全等级，不能按工段或者单元进行计算，如果有共用路安全等级，不能按工段或者单元进行计算，如果有共用设备，则采用就高不就低，防止过度投资！设备，则采用就高不就低，防止过度投资！SIL1SIL3 A项目和项目和B项目的工艺流程和安全仪表数量基本相同，由于项目的工艺流程和安全仪表数量基本相同，由于采用的技术标准不同，采用的技术标准不同，B项目的安全仪表系统比项目的安全仪表系统比A项目要多出项目要多出5000万人民币左右。万人民币左右。B项目属于项目建设中的项目属于项目建设中的“镀金镀金”。60万吨甲醇装置（A项目） 德国某公司设计，采用EP（设计、采购）合同 关键回路采用SIL2，共3个，其余回路为SIL1 采购的安全仪表元器件没有经过认证，采用IEC 61508经验数据进行计算80万吨甲醇装置（B项目） 英国某公司进行工艺包设计，业主只购买工艺包 关键回