到底哪些情况需要上安全仪表系统（SIS）

人气：3183

发表时间：2021-02-15

最近化工圈里关于安全仪表系统（SIS ）成了热点，围绕着安全仪表系统展开了很多讨论，热点问题主要集中在以下几个方面：

（1 ）安全仪表系统到底是个什么东西，主要包括哪些内容；

（2 ）什么情况下必须要上安全仪表系统；

（3 ）安全仪表系统和工艺生产的其他系统（DSC 、BPCS 等）又是什么关系；

（4 ）安全仪表系统的各个组成部分能不能被其他过程共用；

围绕着上述四个问题，我们来针对每个问题进行详细说明和论述，抛砖引玉。首先，我们来回答第一个问题，即安全仪表系统到底是什么，主要包含哪些内容。说白了就是弄清楚安全仪表系统的概念和定义问题，在《GB-T 50770-2013 石油化工安全仪表设计规范》和《GB-T 21109.1-2007 过程工业领域安全仪表系统的功能安全第1 部分框架、定义、系统、硬件和软件要求》对安全仪表系统中的定义都是一样的，即安全仪表系统：用来实现一个或几个安全仪表功能的仪表系统，安全仪表系统可以由传感器、逻辑运算器和最终执行元件的任何组合组成。

那么安全仪表功能又是什么意思呢，参见标准中的定义，安全仪表功能（SIF ）：为了防止、减少危险事件发生或保持过程安全状态，用测量仪表、逻辑控制器、最终元件及相关软管等实现的安全保护功能或安全控制功能。

那么我们就明白了，所谓的安全仪表系统无非就是集成了一个或多个安全仪表功能的大系统而已，在这个大系统里面，各个子系统（安全仪表功能）各司其职，各个完成自己的任务而已。各个子系统通过侦察（测量仪表）+ 研判（逻辑控制器）+ 实施（最终元件）来完成一个安全功能。

关于安全仪表系统（SIS ）主要内容，这里面有两层含义，第一层含义就是组成上，即安全仪表系统主要包含传感器、逻辑运算器和最终执行元件。第二层含义就是功能上来讲的，就是到底哪些系统属于安全仪表系统的范围，这个在标准上没有找到明确的划分，但是在2014 年国家安监总局发布的116 号文《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》，里面明确指出安全仪表系统包括安全联锁系统（Safety interlocking System ）、紧急停车系统（EmergencyShutdown Device ）和有毒有害、可燃气体及火灾检测保护系统（Gas Detection System ，Fire detection and Protection Systems ）等。即化工厂区的安全联锁系统、紧急停车系统、有毒有毒可燃气体检测系统、火灾探测及保护系统都属于安全仪表系统的范围了。

第二，也是大家们最困惑的就是到底在什么情况下必须要上安全仪表系统，这对于老厂区改造和新项目来说，都是比较关注的一个问题。关于这方面标准规范和国家条文等规定的也比较乱，不统一，我觉得有必要来归纳总结一下，先把相关的标准条文列举如下：

安监总局令〔2011 〕40 号《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》

（一）重大危险源可燃气体和有毒有害气体泄漏检测报警装置，一级或者二级重大危险源，具备紧急停车功能。

（二）一级或者二级重大危险源，装备紧急停车系统；

（三）涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源，配备独立的安全仪表系统（SIS ）；

安监总管三〔2012 〕87 号《关于开展提升危险化学品领域本质安全水平专项行动的通知》

1. 高度危险和大型生产装置要装备紧急停车系统。

安监总管三〔2013 〕76 号关于进一步加强危险化学品建设项目安全设计管理

（十九）新建化工装置必须设计装备自动化控制系统。应根据工艺过程危险和风险分析结果，确定是否需要装备安全仪表系统。涉及重点监管危险化工工艺的大、中型新建项目要按照《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》（GB/T21109 ）和《石油化工安全仪表系统设计规范》(GB50770) 等相关标准开展安全仪表系统设计。

安监总管三〔2014 〕116 号《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》

( 十二) 从2016 年1 月1 日起，大型和外商独资合资等具备条件的化工企业新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施，要按照本指导意见的要求设计符合相关标准规定的安全仪表系统。

( 十三) 从2018 年1 月1 日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020 年1 月1 日起，应执行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。

国办发〔2016 〕88 号《危险化学品安全综合治理方案》

21. 涉及“两重点一重大”的化工装置必须装备安全仪表系统，危险化学品重大危险源必须建立健全安全监测监控体系。

安监总管三〔2017 〕121 号《化工和危险化学品生产经营单位重大生产安全事故隐患判定标准》

五、构成一级、二级重大危险源的危险化学品罐区未实现紧急切断功能；涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级、二级重大危险源的危险化学品罐区未配备独立的安全仪表系统。

总结以上的条文规定，只要属于“两重点、一重大”的化工装置和危险化学品储存设施都需要设计安全仪表系统（SIS ），不属于“两重点、一重大”的化工装置和危险化学品储存设施应执行功能安全要求，根据工艺过程危险和风险分析结果，确定是否需要装备安全仪表系统。

第三个问题，安全仪表系统（SIS ）是独立的，从逻辑上来讲是闭环控制的，既不影响其他系统（DSC 、BPCS 等），也不会被其他系统所影响。但是有的人提出，为什么有的测量仪表可以共用呢？关于这个问题，我刚才所说的相互独立是在逻辑层面上的相互独立，但是从物理层面上来讲，安全仪表系统的部分组成元件可以被其他系统共用，这并不矛盾。温度、压力、液位之类的测量仪表在反馈给安全仪表系统的逻辑运算器的同时，完全可以再反馈给DSC 、BPCS 等系统，尤其是在正常的操作过程中，原始的采集信息当然可以共享。

最后就是第四个问题，也就是刚才第三个问题所引申出来的一个问题，就是安全仪表系统的各个组成部分能不能被其他系统共用。能不能共用，这是有条件限制的，但必须是以保持安全仪表系统的安全完整性和持续性为前提，且针对不用的安全完整性等级，共用的要求自然也不同。

那么什么是安全仪表系统的安全完整性，在《GB-T 50770-2013 石油化工安全仪表设计规范》给出的定义中是这么说的：在规定的条件和时间内，安全仪表系统完成安全仪表功能的平均概率。这个定义给的有点抽象，我们可以换一种思路，所谓的安全完整性就是安全仪表系统在执行功能过程中发生故障的概率，为了对这个故障发生的概率进行量化，就有了安全完整性等级（SIL ）这个概念，早期的美国仪表学会（ISA ）将安全完整性等级（SIL ）划分为1 、2 、3 共3 个等级，表述如下：

SIL1 级：表示该系统每年故障危险的平均概率为0.10~0.01 ；

SIL2 级：表示该系统每年故障危险的平均概率为0.01~0.001 ；

SIL3 级：表示该系统每年故障危险的平均概率为0.001~0.0001 ；

而国际电工委员会（IEC ）在ISA 的基础上又加了一个等级，形成了我们现在熟悉的SIL1-4 等级，

SIL4 级：表示该系统每年故障危险的平均概率为0.0001~0.00001 ；

SIL 级别越高，安全仪表系统的故障概率越低，安全完整性自然也就越高，当然对安全仪表系统的各个元器件要求也就越高。

在实际的生产过程中，可能我们发现有些情况并不需要过高级别的安全仪表系统，或者工厂能承受一些安全仪表系统失效的后果等，这就需要我们针对不同的工艺装置进行SIL 定级，来确定一个科学的安全仪表系统等级，也就是说，对于一些风险比较大或者后果比较严重的状况，是需要采用高级别的安全仪表系统的，对于一些风险不太大或者后果能承受的状况，可以采用低级别的安全仪表系统。

那么在此回到刚才的话题，针对不用SIL 等级的安全仪表系统，其组成部分能否共用呢，我们来看看标准是怎么规定的。

在《GB-T50770-2013 石油化工安全仪表设计规范》中，是这么规定的：

对于测量仪表的共用：

6.2.1 SIL1 级安全仪表功能，测量仪表可与基本过程控制系统共用。

6.2.2 SIL2 级安全仪表功能，测量仪表宜与基本过程控制系统分开。

6.2.3 SIL3 级安全仪表功能，测量仪表应与基本过程控制系统分开。

对于最终元件的共用：

7.2.1 SIL1 级安全仪表功能，控制阀可与基本过程控制系统共用，应确保安全仪表系统的动作优先。

7.2.2 SIL2 级安全仪表功能，控制阀宜与基本过程控制系统分开。

7.2.3 SIL3 级安全仪表功能，控制阀宜应基本过程控制系统分开。

对于逻辑控制器：

8.2.1 SIL1 级安全仪表功能，逻辑控制器宜与基本过程控制系统分开。