SIS系统在化工装置上的应用

一个典型的化工装置为安全所设置的层层保护包括：工艺过程设计；基本调节，过程报警及操作员监视；紧急报警，操作员监视并且手动干预；自动操作安全仪表系统SIS（Safety Instrumented System）；物理保护（泄压阀、爆破膜）；工厂紧急响应；所在区域紧急响应。

由此可见，从第二层到第四层的保护都是由仪表及自控系统来实现。而仪表系统的最后一层保护（SIS）更是至关重要。它在事故和故障状态下（包括装置事故和控制系统本身发生的故障），使装置能够安全停车并处于安全模式下，从而避免灾难的发生，即避免对装置内人员的伤害及对环境造成恶劣的影响。因而，SIS本身必须是故障安全型（Fail to Safe）的，系统的硬件和软件的可靠性都要求很高。

一个系统的安全等级是包括系统的输入、输出及系统本身硬件在内的整体等级。图4是一个基于停车检修间隔为5年，平均修复时间MTTR 为24h等一系列假设条件下的典型的SIL2的回路结构：在SIS的输入部分，用3个变送器组成三取二（2oo3）表决。在系统输出环节，则是各带一个电磁阀的控制阀和切断阀。然而这是基于5年停车检修间隔。SIL4只在核电工业装置中出现，石油化工装置最高只需SIL3。因此，一些做总承包的工程公司在设计中考虑达到所要求的SIL的同时，也会在硬件成本上衡量一下，采用价廉物美的方案。如日本的TEC就选择去掉回路中的切断阀，用一个带双电磁阀的控制阀加一个阀位变送器来组成SIS的系统输出部分。

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图4　某条件下典型的SIL2的回路结构图

而事实上所有软件的安全运行都是基于硬件安全运行的基础上，因此要确定一个能实现所要求的安全功能的硬件配置是一件非常复杂而重要的工作，只有经过缜密的计算，才能设计出一个相对安全可靠的系统。