摘要：化工行业技术与设备的发展，使得化工与炼油项目的规模逐渐扩大，配套的罐区规模和技术要求也在不断地提升。化工厂罐区与普通的油库具有一定的差别，技术操作的频次更高，发生操作失误的风险也相对更高，而引发的后果也更加严峻，不仅会对化工企业造成极大的经济损失，还会使环境受到很大的破坏。化工厂罐区设计中，对于可燃性、毒害介质的安全控制，是设计应用的关键内容之一，将SIS安全仪表系统应用在危险源识别和安全控制方面，具有积极的意义。
关键词：化工厂罐区；SIS安全仪表系统；设计优化
1.SIS安全仪表系统介绍
化工厂中的SIS系统内部控制模块，安装的是Guard控制器，通过对Guard控制器的有效运用，有效完成了对SIS系统内部控制模块的控制，并且在Guard控制气的作用下，将其中三个独立性的模块进行了明确划分，有效实现了各个子系统之间的独立和同步的运行；I/O通道在对Guard控制器的优化和设置，在I/O通道的传输线路中，实现了三种优化结构。对I/O模块可以进行独立的运行，可以省掉一些相对比较冗余的设备。
在SIS安全仪表的工作过程当中，其中Guard控制器的具体工作原理为：各个不同的子系统控制模块，对Guard控制器系统端部的控制，并且对系统内部所收集到的信号进行分析和传输，最终将处理完成的信息发送给终端控制系统，在实现对数据的提交工作之后，通过对采集分析之后的详细信息进行对比。Guard控制器可以真正实现在处理完成之后的数据接收，然后对不同的子系统模块进行审核和检查。化工厂中的罐区在添加了SIS系统控制之后，对其中SIS控制系统作为其中一种独立性的控制模块在现场的测量和仪表之后，对所设置的逻辑结构进行分析，对其中任何一种仪表的监测都产生信号超出的时候，系统都会自动将其进行安全联锁。
2.SIS安全仪表的类别
SIS仪表的选取与设置应综合考量经济成本、技术成熟度、维护校验以及售后服务等多方面因素，在此基础上结合罐区项目的介质特性以及自动化建设水平进行设置。以A化工厂罐区为例，其涉及的危险物质有二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、液氨、二氯乙烷，罐区SIS系统设计中应依据防爆仪表设计。对于液氨储罐与二氯甲烷储罐，需要设有冗余液位测量，使用隔膜式差压液位变送器实现监测。使用不同的测量原理实现对储罐液位的测量，保证监测精确度。液氨储罐设计中的进料切断阀要设计为冗余配置的双电磁阀控制的气动球阀，保障执行的精确性与效率性，而对于二氯甲烷储罐需要设计具有双电磁阀的气动切断阀。
3.SIS安全仪表系统的设计分析
3.1 SIS可靠性设计
（1）为了充分保证工业生产过程中相关工艺装置的安全性，必须为安全仪表系统配备与工艺流程协调发展的、符合标准要求的安全完整性等级(SafetyIntegrityLevel,简称SIL)的可靠度。安全仪表系统的可靠性主要具备以下三个方面的内涵，首先，安全仪表系统必须要具备较强的运行可靠性；其次，不仅要保证安全仪表系统与工艺过程实现协调发展，而且还能够有效起到连锁保护，另外，要实现对整个工艺过程精确测量、准确判断、精确控制等评价的可靠性。在工厂设计中，保证保护层的独立性、功能性、完整性、可靠性、安全性、可用性。通常情况下都会充分利用PFDavg来针对安全完整性等级SIL进行评估，这种评估结果主要可以分为1~4级。在整个石油化工行业中通常情况下只会设计前三个等级，这主要是因为SIL4级整体的投资比较大，整个系统非常复杂，该等级通常都是应用在核电行业中。
（2）为了针对安全仪表系统的SIL等级进行进一步提升，就必须要针对系统内部不同的单元进一步实现冗余。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而系统冗余的基本原则如下：
①传感器冗余原则针对SIS的SIL1回路通常情况下采取的都是单一传感器；而针对SIS的SIL2回路宜采用“1oo2D”或“2oo3”冗余的传感器；而针对SIS的SIL3回路应采用“2oo3”冗余的传感器。
②SIS逻辑表决算器冗余原则针对SIL1通常情况下采取的是“1ooD”单逻辑单元；而针对SIL2通常情况下采取的是“1oo2D”或“2oo3”冗余逻辑单元；而针对SIL3通常情况下采取的是“2oo4D”或“2oo3”冗余逻辑单元。
③SIS控制阀冗余设置原则针对SIL1通常情况下采取的是单电磁阀和单SIS控制阀；而针对SIL2通常情况下采取的冗余电磁阀和单SIS控制阀；而针对SIL3通常情况下采取的是冗余电磁阀和双SIS控制阀；SIS冗余控制阀可以为带电磁阀的一个调节阀加一个SIS开关阀，也可以是分别带电磁阀的两个SIS开关阀。
3.2 SIS设计独立性
安全仪表系统SIS与基本过程控制系统(BasicProcessControlSystem,简称BPCS)是属于互相独立的关系，安全系统能够在独立情况下完成对工艺过程的安全保护。在整个系统中的相关检测元件、控制单元以及执行机构等都应该实现单独的设置。如果工艺流程实际要求必须同时兼顾联锁和控制，就必须要针对安全仪表系统SIS以及分布式控制系统（DistributedControlSystem,简称DCS）来分别设置相应的检测元件以及取源点。
在实际应用过程中安全仪表系统SIS与分布式控制系统DCS之间存在数据通讯连接，SIS系统可通过只读方式与DCS通信，但是禁止DCS系统通过该通信连接向SIS系统发送命令。针对整个安全仪表系统必须要设置相应的独立通信网络。安全仪表系统在应用过程中通常情况下采取的都是冗余电源，SIS供电优先采用双UPS电源供电，并充分利用两条独立的双路配电回路来进行电能供应。在电缆接线的过程中，禁止安全仪表系统SIS与分布式控制系统DCS同时接到同一个接线箱上，电缆和现场接线箱独立设置，采用不同标志。
3.3 SIS设计标准认证
随着当前整个化工生产系统中安全标准的逐步完善，以及行业对安全系统重视程度的不断提升，安全仪表系统认证的重要性也逐渐凸显出来，在实际进行SIS系统设计的过程中，整体设计思想、系统结构设置必须要完全符合相关国际标准权威机构的认证。通常情况下只有通过IEC61508SIL和TÜV（德）、Exida、FM、BV（法）等机构相应SIL等级的认证之后，安全仪表系统才能够实际应用。不仅在整个安全仪表系统应用过程中所涉及的各种软硬件、仪表设备中必须要保证其正版，而且还要符合国家相关计量、压力容器等审核认证。要坚决杜绝实验产品应用到实际生产中。
3.4故障安全设计
在整个安全仪表系统中，一旦其中任何的元件、设备、能源供给以及某一个环节出现了故障或者存在失效问题，必须要充分保证系统设计能够让工艺过程向着安全运行的方向转变。针对每一个危险，在设计过程中设置了多少道安全措施？装置目前的安全措施是否足够，每一个措施能够降低多少风险，是否将风险降低到了可接受的程度？是否需要增加新的安全措施？可用性必须服从安全性，这就是SIS系统设计过程中的故障安全性原则。整个工艺过程以及安全仪表系统的设计最终决定了“故障安全”能否实现。
结语
基于化工厂危险性特征，对其危险源进行安全控制，是实现安全生产和保证人民生命安全的重要条件。利用SIS安全仪表系统，实现对化工厂罐区的联锁控制与安全监控，既能够保证化工厂生产的安全性，又能够有力地提升化工企业的自动化控制水平，促进化工行业的长效发展。
参考文献
[1]熊金钢.关于化工厂罐区SIS安全仪表系统的设计和优化分析[J].中国石油和化工标准与质量,2018,12(7):126-128.
论文作者:任雪峰
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
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