安全仪表系统2学习教案

《安全仪表系统2学习教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安全仪表系统2学习教案（104页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、会计学1安全安全(nqun)仪表系统仪表系统2第一页，共104页。第1页/共103页第二页，共104页。Instrumented System)的作用如图1所示。1.概述(i sh)1-1 安全仪表系统(SIS)的定义第2页/共103页第三页，共104页。 第3页/共103页第四页，共104页。连续性生产装置的安全保护系统。第4页/共103页第五页，共104页。第5页/共103页第六页，共104页。第6页/共103页第七页，共104页。第7页/共103页第八页，共104页。第8页/共103页第九页，共104页。,第9页/共103页第十页，共104页。第10页/共103页第十一页，共104页。第

2、11页/共103页第十二页，共104页。第12页/共103页第十三页，共104页。第13页/共103页第十四页，共104页。)()。第14页/共103页第十五页，共104页。性故障影响系统的安全性, 隐性故障的检测和处理是SIS系统的重要内容。第15页/共103页第十六页，共104页。第16页/共103页第十七页，共104页。逻辑单元结构IEC61508 SILTV AKDIN V192501oo11AK2,AK31,21oo1D2AK43,41oo22AK43,41oo2D3AK5,65,620033AK5,65,62oo4D3AK5,65,6第17页/共103页第十八页，共104页。第18

3、页/共103页第十九页，共104页。nSIS,最大限度降低风险,保护人、设备、环境的安全。第19页/共103页第二十页，共104页。DCSSISDCS用于过程连续测量、常规控制(连续、顺序、间歇等)、操作控制管理,保证生产装置平稳运行DCS是“动态”系统,它始终对过程变量连续进行检测、运算和控制,对生产过程动态控制,确保产品质量和产量DCS可进行故障自动显示DCS对维修时间的长短的要求不算苛刻DCS可进行自动、手动切换DCS系统只做一般联锁、泵的开停、顺序等控制,安全级别要求不像SIS那么高SIS用于监视生产装置的运行状况,对出现异常工况迅速进行处理,使故障发生的可能性降到最低,使人和装置处于

4、安全状态SIS是静态系统,在正常工况下,它始终监视装置的运行,系统输出不变,对生产过程不产生影响,在异常工况下,它将按着预先设计的策略进行逻辑运算,使生产装置安全停车SIS必须测试潜在故障SIS维修时间非常关键,弄不好造成装置全线停车永远不允许离线运行,否则生产装置将失去安全保护屏障SIS与DCS相比,在可靠性、可用性上要求更严格,IEC61508,ISA.S84.01强烈推荐SIS与DCS硬件独立设置第20页/共103页第二十一页，共104页。 1-5 SIS系统的配置方案系统的配置方案(1)a型型 控制系统和联锁系控制系统和联锁系第21页/共103页第二十二页，共104页。 第22页/共1

5、03页第二十三页，共104页。 第23页/共103页第二十四页，共104页。第24页/共103页第二十五页，共104页。第25页/共103页第二十六页，共104页。第26页/共103页第二十七页，共104页。第27页/共103页第二十八页，共104页。第28页/共103页第二十九页，共104页。第29页/共103页第三十页，共104页。都能够被利用。 5 从系统的角度出发进行安全系统的开发,涉及面广,同时蕴含了一种循环的理念,使得安全系统在分析、设计、应用和改进中不断完善,保证更好的安全性能和投入成本比。第30页/共103页第三十一页，共104页。第31页/共103页第三十二页，共104页。

6、第32页/共103页第三十三页，共104页。第33页/共103页第三十四页，共104页。围之内,必须对安全系统进行(jnxng)修改或者重新设计。第34页/共103页第三十五页，共104页。,起来。安全完整性水平使得整体安全生命周期大框架下的所有活动具有良好的一致性。第35页/共103页第三十六页，共104页。第36页/共103页第三十七页，共104页。第37页/共103页第三十八页，共104页。第38页/共103页第三十九页，共104页。n例如：PFD=0.10.01，则意味着每10个到100个需求，会有可能发生一次失败。第39页/共103页第四十页，共104页。SIL及及SIL分级：分级：

7、 -SIL：是：是Safety Integrity Level的简称。中文的意思在的简称。中文的意思在SHB（中石化标准（中石化标准SHB-206-1999）里）里称安全度等级；在称安全度等级；在IEC61508标准标准VDE.0801中使用中使用“需求等级需求等级（Reguirement Class, RC/AK）”第40页/共103页第四十一页，共104页。ISA-S84.01IEC 61508DIN V 19520(TV)PFD说明SIL.1 SIL.1AK110-110-2仅对少量的财产和简单的生产和产品进行保护AK2AK3SIL.2 SIL.2AK410-210-3对大量的财产和复杂

8、的生产和产品进行保护，也对生产操作人员进行保护SIL.3SIL.3 AK5 10-310-4对工厂的财产、全体员工的生命和整个社区的安全进行保护AK6SIL.4AK710-410-5避免灾难性（例如核事故）会对整个社区形成巨大冲击的事故AK8表3第41页/共103页第四十二页，共104页。C-风险损害程度的分类；F-风险的频率和出现风险的的时间；P-避免风险发生的可能性；W-不希望(xwng)出现风险的概率；1，2，8-必须采取的最小的抑制风险级；-没有安全要求；a-没有特殊安全要求第42页/共103页第四十三页，共104页。第43页/共103页第四十四页，共104页。第44页/共103页第四

9、十五页，共104页。全相关的系统能满足要求，ISA和IEC尚未制定相应于AK8的标准。第45页/共103页第四十六页，共104页。第46页/共103页第四十七页，共104页。项目参数变化原因压力容器液位超高限过程控制系统故障压力超高限液位超高限外部事故（如火灾）低流量或无流量过程控制系统故障区分故障类型，找出工艺过程潜在的工艺参数变化以及造成的原因，根据工艺参数的变化发现潜在的恶性事故，制定相应的安全措施，分析情况(qngkung)如表4所示。压力容器故障树的建立如图所示第47页/共103页第四十八页，共104页。 图8 压力容器超压的故障(gzhng)树第48页/共103页第四十九页，共10

10、4页。第49页/共103页第五十页，共104页。从图9中可以看到:由于超压引起的各种潜在的泄压放空,以及情况的概率和后 果.只有满足所设计工艺过程的目标安全水平,其他四中情况都无法满足目标安全水平。增加安全措施来降低工艺过程的风险.在现有的安全保护(boh)系统下,增加一台放空阀(其压力设定值比原来那台高)。高压报警 操作员处理放空阀可能性后果第50页/共103页第五十一页，共104页。 高压报警 操作员处理安全功能放空阀可能性及后果第51页/共103页第五十二页，共104页。故机率之间的差值就是安全功能(gngnng)的SIL等级,即SIS系统中采用SIL等级的安全功能(gngnng)来使恶

11、性事故机率低于目标安全水平。第52页/共103页第五十三页，共104页。危险降低总量最初危险系统内在稳定性带来的危险降低基础过程控制带来的危险降低预报警带来的危险降低机械设备带来的危险降低其他手段带来的危险降低剩余危险可接受范围内的危险危险图11 不同保护措施带来的危险(wixin)降低第53页/共103页第五十四页，共104页。 图12第54页/共103页第五十五页，共104页。某些安全联锁也有可能降低到报警,某些报警也有可能被取消。第55页/共103页第五十六页，共104页。第56页/共103页第五十七页，共104页。图13 风险评估的定性(dng xng)技术破坏程度 S1:轻微的人身伤

12、害及环境破坏S2:一人或多人严重的人身伤害, 一人死亡,暂时的环境破坏S3:多人死亡,环境严重破坏S4:灾难性后果暴露在事故现场的频率A1:很少到经常A2:永久性暴露避免在事故现场G1:在特定条件下可能G2:几乎不可能事故的频率W1:非常低W2:低W3:相当高第57页/共103页第五十八页，共104页。第58页/共103页第五十九页，共104页。整体安全水平(SIL)安全功能故障率SIL4=10-5=10-4=10-3=10-220 a第70页/共103页第七十一页，共104页。第71页/共103页第七十二页，共104页。风险矩阵风险矩阵评估办法评估办法 频率危害程度很低(20年以上)低(42

13、0年)中(0.54年)高(00.5年)轻微DCS报警DCS联锁DCS联锁轻DCS报警DCS联锁SIL1SIL2中DCS联锁SIL1SIL2SIL3大SIL1SIL2SIL3SIL4重大SIL2SIL3SIL4SIL4 表10中频率分级的年限(多少年出现一次)考虑了采用DCS进行监视、控制以及正常操作规程等对于降低事故出现频率的贡献,但不考虑ESD的存在。 表10中危害程度(chngd)从经济损失、人身伤害和环境三个方面予以量化。如表11所示。第72页/共103页第七十三页，共104页。危害程度经济损失(美元)人身伤害环境危害轻微150万造成多人伤残、死亡波及周边第73页/共103页第七十四页，

14、共104页。第74页/共103页第七十五页，共104页。第75页/共103页第七十六页，共104页。项目定义及说明工艺单元具有确定边界的设备(如两容器之间的管线)单元,对单元内工艺参数的偏差进行分析,对位于PID图上的工艺参数进行偏差分析操作步骤 间歇过程的不连续动作,或者是由HAZOP分析的操作步骤;可能是手动、自动或计算机自动控制的操作,间歇过程每一步使用的偏差可能与连续过程不同工艺指标确定装置如何按照希望的操作而不发生偏差,即工艺过程的正常操作条件;采用一系列的表格或图表进行说明,如工艺说明、流程图、管道图、PID等引导词用于定性或定量设计工艺指标的简单词语,引导识别工艺过程的危险工艺参

15、数与过程有关的物理和化学特性,包括概念性的项目如反应、混合、浓度、PH值及具体项目如温度、压力、相数及流量偏差 分析组使用引导词系统地对每个分析节点的工艺参数(如流量、压力)进行分析发现的一系列偏差工艺指标的情况(如无流量、压力高等);偏差的形式通常是“引导词+工艺参数”原因偏差的原因;一旦找到发生偏差的原因就意味着找到了对付偏差的方法和手段,这些原因可能是设备故障、认为失误、不可预见的工艺状态(如组成改变),来自外部的破坏(如电源故障),等后果偏差所造成的后果(如释放出有毒物质);分析组常常假定发生偏差时,已有安全保护系统失效;不考虑那些细小的与安全无关的后果安全保护 指设计的工程系统或调节

16、控制系统(如报警、联锁、操作规程等),用以避免或减轻偏差发生时所造成的后果措施或建议 修改设计、操作规程或者进一步分析研究(如增加压力报警、改变操作顺序)的建议第76页/共103页第七十七页，共104页。引导词意义备注NONE(不或者没有)完成这些意图是不可能的任何意图都实现不了,但也没有任何事情发生MORE(过量)数量增加与标准值相比,数值偏大;如温度、压力、流量偏高LESS(减量)数量减少与标准值 相比,数量偏小;如温度、压力、流量偏低AS WELL AS(伴随)定性增加所有的设计与操作意图均伴随其它活动或事件的发生PART OF(部分)定性减少仅仅有一部分意图能够实现,一些不能REVER

17、SE(相逆)逻辑上与意图相反出现与设计意图完全相反的事物;如物料反相流动OTHER THAN(异常)完全替换出现和设计要求不同的事或物;如发生异常事件或状态、开停车、维修、改变操作模式第77页/共103页第七十八页，共104页。第78页/共103页第七十九页，共104页。第79页/共103页第八十页，共104页。第80页/共103页第八十一页，共104页。第81页/共103页第八十二页，共104页。第82页/共103页第八十三页，共104页。第83页/共103页第八十四页，共104页。控制阀进行(jnxng)了调整第84页/共103页第八十五页，共104页。第85页/共103页第八十六页，共1

18、04页。第86页/共103页第八十七页，共104页。第87页/共103页第八十八页，共104页。第88页/共103页第八十九页，共104页。第89页/共103页第九十页，共104页。编制分析结果文件编制分析结果文件(wnjin)如表如表14所示所示序号偏差原因后果安全保护建议措施分析节点或操作步骤说明,确定设计工艺指标第90页/共103页第九十一页，共104页。第91页/共103页第九十二页，共104页。第92页/共103页第九十三页，共104页。第93页/共103页第九十四页，共104页。序号偏差原因后果安全保护建议措施1.1管线氨送入DAP反应器的管线，进入反应起的氨流量为 Kmol/h,

19、压力Pa高流量氨进料管线上的控制阀因故障打开；流量指示器因故障显示流量低；操作人员设置的氨流量太高 未反应的氨带到DAP储槽并释放到工作区域定时维护阀门A、检测器和报警器考虑增加液氨进入反应器流量高时的报警/停车系统；在工作区域确保通风良好，或者使用封闭的DAP储槽1.9容器磷酸溶液储槽，酸在环境温度、压力下进料（如图4-1）泄漏腐蚀、磨损、外来破坏、密封故障少量的氨连续泄漏到封闭的工作区域定期对管线进行维修；操作人员定期进行检查DAP工艺区域在工作区域保证通风良好2.7容器磷酸溶液储槽，酸在环境温度、压力下进料（如图4-1）磷酸浓度低供应商供给的酸浓度低；送入进料储槽的磷酸有误未反应的氨带入

20、DAP储槽并释放到封闭工作区域磷酸卸料、输送规程；氨检测器和报警器保证实施物料的处理和接受规程； 在操作之前分析储槽中的磷酸浓度； 保证封闭工作区域通风良好或使用封闭的DAP储槽第94页/共103页第九十五页，共104页。3.2管线磷酸送入DAP反应器的管线，磷酸进料量 Kmol/h,压力y Pa低/无流量 磷酸储槽中无原料； 流量指示器因故障显示流量高； 操作人员设置的磷酸力量太低； 磷酸进料管线上的控制阀B因故障关闭； 管道堵塞、管道泄漏或故障未反应的氨带入DAP储槽并释放到封闭工作区域定期维护阀门B、氨检测器和报警器 考虑增加磷酸进入反应器流量低时的报警/停车 ； 保证定期维护检查阀门B

21、； 保证封闭工作区域通风良好或使用封闭的DAP 储槽 4.1容器DAP反应器，反应温度，压力y Pa无搅拌 搅拌器电动机故障； 搅拌器机械连接故障； 操作人员未启动搅拌器 未反应的氨带入DAP储槽并释放到封闭的工作区域氨检测器和报警器考虑增加反应无搅拌时的报警/停车系统； 保证封闭工作区域通风良好或使用封闭的DAP储槽5.3管线DAP反应器到DAP储槽的输出管线，产品流量y Kmol/h,压力 Pa逆或反向流动无可靠原因无严重后果6.1容器DAP储槽，在环境温度和压力下储存DAP产品（图4-1）高液位从反应器的流量太大；未输送到下一工序DAP从DAP储槽中溢出到工作区域操作问题（DAP对人员无

22、危害）操作人员观察DAP储槽液位考虑在DAP储槽上增加高液位报警器；考虑在DAP储槽周围修一条围堰第95页/共103页第九十六页，共104页。序号偏差原因后果安全保护建议措施7.1容器液氨储槽，在环境温度和压力下进料（图4-1） 高液位氨站来液氨量太大，液氨储槽无足够容积；氨储槽液位指示器因故障显示液位低氨可能释放到大气中储槽上装有液位显示器；氨储槽上装有安全阀 检查氨站来液氨量以保证液氨储槽有足够容积； 考虑将安全阀排出的氨气送入洗涤塔； 考虑在氨储槽上安装独立的高液位报警器；在DAP储槽周围修一条围堰第96页/共103页第九十七页，共104页。第97页/共103页第九十八页，共104页。第98页/共103页第九十九页，共104页。第99页/共103页第一百页，共104页。不可容忍区风险水平（年个人风险）风险不能证明是合理的10-3可 容 忍 区 （“ALARP原则”） 只有当证明进一步降低风险的成本与所得的收益极不相称时，风险才是可容忍的可忽视区 10-6 风险可以接受，无需再论证或采取措施 图20 个人(grn)风险“ALARP原则”第100页/共103页第一百零一页，共104页。第101页/共103页第一百零二页，共104页。第102页/共103页第一百零三页，共104页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第103页/共103页第一百零四页，共104页。