化工生产安全-紧急停车联锁-SIS系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,化工生产安全,SIS,系统,&,紧急停车联锁,电仪部内部培训资料,电仪部：李恒超,危险化学品重大危险源监督管理暂行规定,第三章安全管理,第十三条：,危险化学品单位应当根据构成重大危险源的危险化学品种类、数量、生产、使用工艺（方式）或者相关设备、设施等实际情况，按照下列要求建立健全安全监测监控体系，完善控制措施：,（一）重大危险源配备温度、压力、液位、流量、组份等信息的不间断采集和监测系统以及可燃气体和有毒有害气体泄漏检测报警装置，并具备信息远传、连续记录、事故预警、信息存储等功能；,一级或者二级重大危险源具备紧急停车功能,。记录的电子数据的保存时间不少于,30,天；,（二）重大危险源的化工生产装置装备,满足安全生产要求的自动化控制系统,；,一级或者二级重大危险源，装备紧急停车系统,；,（三）对重大危险源中的毒性气体、剧毒液体和易燃气体等重点设施，设置紧急切断装置；毒性气体的设施，设置泄漏物紧急处置装置。,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,）,；,（四）重大危险源中储存剧毒物质的场所或者设施，设置视频监控系统；,国家安全生产监督管理总局,第,40,号令,防爆等级,表,4-1,中国对危险场所划分表,气体,0,区,（,Zone 0,）,易,爆气体始终或长时间存在；连续地存在危险性大于,1000,小时,/,每年,的区域,；,1,区,（,Zone 1,）,易燃气体在仪表的正当工作过程中有可能发生或存在；断续地存在危险性,101000,小时,/,每年的区域；,2,区,（,Zone 2,）,一般,情形事故状态下存在的危险性,0.110,小时,/,每年的区域；不,存在易燃气体且即使偶尔发生，其存在时间亦很短；,粉尘,20,区,（,Zone,20,）,连续,出现或长期出现爆炸性粉尘的环境,21,区,（,Zone,21,）,有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境；,22,区,（,Zone 22,）,防爆方法对危险场所的适用性序号,防爆型式,代号,国家标准,防爆措施,适用区域,1,隔爆型,d,GB3836.2,隔离存在的点火源,Zone1,Zone2,2,增安型,e,GB3836.3,设法防止产生点火源,Zone1,Zone2,3,本安型,ia,GB3836.4,限制点火源的能量,Zone0-2,4,本安型,ib,GB3836.4,Zone1,Zone2,5,正压型,px,py,pz,GB3836.5,危险物质与点火源隔开,Zone1,Zone2,6,充油型,o,GB3836.6,Zone1,Zone2,7,充砂型,q,GB3836.7,Zone1,Zone2,8,无火花型,na,nl,nc,nr,nz,GB3836.8,设法防止产生点火源,Zone2,9,浇封型,ma,mb,GB3836.9,Zone1,Zone2,10,气密型,h,GB3836.10,Zone1,Zone2,防爆等级,防爆等级,IEC,防爆等级标准格式,:Ex(ia)C T4,E,：按,CENELEC,标志认可,Ex,：防爆公用标志,ia,：防爆型式（本质安全）,：设备组别,C,：,气体组别,T4,：,温度组别,典型的危险性气体,国标,GB-3836-1,最小点燃能量（微 焦）,乙 炔,C,20,氢 气,C,20,乙 烯,B,60,丙 烷,A,180,最高表面温度（）,温度组别,常见爆炸性气体,IEC79-8,GB3836-1,450,T1,T1,氢气、丙烯腈等,46,种,300,T2,T2,乙炔、乙烯等,47,种,200,T3,T3,汽油、丁烯醛等,36,种,135,T4,T4,乙醛、四氟乙烯等,6,种,100,T5,T5,二硫化碳,85,T6,T6,硝酸乙酯和亚硝酸乙酯,防爆等级,防爆等级,本安仪表,EExia,电路具有两个故障的安全裕度，而,EExib,电路只有,1,个故障的安全裕度。,EExia,仪表可以用于,0,区，而,EExib,仪表只能用于,1,区。,雷达物位计的插拔式操作模块具有,EExia,安全防护，电子插件部分具有,EExd,安全防护，接线腔室具有,EExe,安全防护。整台物位计可选,EExia,或EExe,防爆证书,质量流量计的变送器外壳具有,2GEExdIIC,或,EExdeIIC,安全防护，变送器电子模块具有,EExibIIC/IIB,安全防护，传感器具有,EExibIICT2-T6,安全防护。整台流量计可选,SYSTEExib/iaIIB/IIC,，,EExdeibIICT2-T6,或,EExdibIICT2-T6,防爆证书（美式标准亦可选）。,防爆证书,防爆证书,新的欧洲防爆标准,ATEX,ATEX,认证是防爆电气产品在欧洲市场的强制认证，其严格规定了防爆产品的特性和使用操作规范，自,2003,年,7,月,1,日起，只有拥有,ATEX,认证的产品，才可以在欧盟国家内被生产、制造、销售、并应用于易燃易爆危险区域。也就是说，任何在欧盟国家内销售同时在易燃易爆危险区域内应用的,防爆产品必须通过,ATEX,的认证,。,列举一台符合,ATEX95,安全标准的，恩德斯豪斯公司的杆式雷达液位计铭牌上的安全标示如下：,ATEXII2(1)GEExdiaIICT6,SIS,系统规范,HGT 20511-2014,信号报警及联锁系统设计规范,工业和信息化部和中国石油和化学工业联合会发起，由中国石油和化工勘探设计协会委托全国化工自动化控制设计技术中心站组织东华工程科技股份有限公司等单位修订。,主编单位：东华工程科技股份有限公司,参编单位：北京康吉森自动化设备技术有限责任公司,惠生工程（中国）有限公司,规范的目的：为了统一信号报警及联锁系统工程设计在化工行业的技术要求，推进信号报警及联锁系统工程设计的规范化，达到安全使用、技术先进、经济合理的目的，制定本规范。,本规范适用于化工装置新建、扩建及改建项目信号报警及联锁系统的工程设计。,SIS,系统,-SIL,标准,目前一些大的,DCS,制造商都已通过了,TUV,认证，达到了,SIL3,。按照目前的社会的生产水平，只要符合,SIL3,的标准就可以满足化工及重石化行业的安全要求了。因此越来越多的仪表制造厂商使其产品具有,SIS,的功能，这是当前的一个热点。,按照国际标准的规定，将安全等级分为,4,级即,SIL1,4,。其中,SIL4等级为最高。所谓,SIL,其全名为安全完整性等级（,SafetyIntegrityLevel,），英文缩写为,SIL,，由每小时发生的危险失效概率来区分（,SIL2,为,10,7,至,10,6,；,SIL3,为,10,8,至,10,7,）。,生产过程所需要的安全等级由,专门的生产工艺公司来评估（比如杜邦）,确定。,一般对安全要求比较高的工艺生产过程需要的安全等级为,SIL3,。,浙江中控,TCS-900,安全系统获德国莱茵,TUVSIL3,认证证书,本安仪表,在有关标准规定的试验条件下，正常工作或规定故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定爆炸性气体的电路称为,本质安全电路,；,全部电路为本质安全电路的仪表称为本安型仪表。,本安仪表必须连接在本安电路中。,整个电路的本安是通过如下,3,个方面实现的：,本安型仪表；,电源的,能量限制,，如安全栅（使电源的电流、电压指标低于本安仪表的指标）,整个电路的低电容、电感以防止能量的储存。,本安型仪表主要用于,1,区和,0,区。通过使用本安电路整个电路得到了保护，不再需要额外的机械保护。,另外本安型仪表可以在现场带电打开,。,安全性仪表系统,仪表用户根据一系列的条件（如危害程度、危害发生概率）对工厂整个系统的风险进行评估，然后确定其所使用的仪表所需的“功能安全”等级，即,SIL,等级。如果整个系统的仪表都满足所要求的“功能安全”等级，那么我们就称这个系统为“安全仪表系统”。,整个风险评估过程,如图,4,所示。,HARZOP,危害分析,安全性仪表系统,使用,SIL,标准以后，仪表制造商或认证机构（,approvalagency,）将对出厂仪表的“功能安全”进行检验，并根据其可靠性来划分等级，如,SIL1,，,SIL2,，,SIL3,（参照,IEC61508/61511,标准）。使用带有,SIL,认证的仪表节省了用户的时间,，而且软件更新后的,SIL,认证也将由仪表制造商完成，节省了用户的精力。当前各国法规以及仪表购买合同中对,SIL,认证的需求越来越多，,SIL,认证已成为一种趋势。,防爆工具,SHB Z06-1999,石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则,为了保障石油化工企业的安全生产，设置恰当的紧急停车及安全联锁系统，降低装置恶性事故发生的几率，减少计划外停车，避免重大人生伤害，重大设备损坏机重大经济损失的事故发生，特制定本导则。,本导则适用于石油化工装置紧急停车及安全联锁系统的工程设计，石油化工装置的辅助设施和公用工程的紧急停车及安全联锁系统工程设计也可参照执行。,紧急停车及安全联锁系统的设计，应遵循以下原则：,紧急停车及安全联锁系统原则上独立设置；,检测元件及执行机构原则上独立设置；,中间环节最少；,采用冗余或容错结构；,系统应是故障安全型。,引用标准：,国内的,-,石油化工企业仪表供电设计规定,-,石油化工企业仪表供气设计规定,-,石油化工企业仪表配管、配线设计规定,-,石油化工企业仪表系统接地设计规定,举个吉林石化,ESD,联锁未 投用的重大事故例子,吉化双苯厂,硝基苯装置,爆炸事故,2005,年,11,月,13,日,，双苯厂苯胺二车间化工二班班长徐某替休假的硝基苯精馏岗位内操顶岗操作。根据硝基苯精馏塔,T102,塔釜液组成分析结果，应进行重组分的排液操作。,10,时,10,分，徐某进行排残液操作，在进行该项操作前，错误地停止了硝基苯初馏塔,T101,进料，但没有按照规程要求关闭硝基苯进料预热器,E102,加热蒸汽阀，导致硝基苯初馏塔进料温度升高，在,15,分钟内温度超过,150,量程上限，超温过程一直持续到,11,时,35,分。,在,11,时,35,分左右，徐某回到控制室发现超温，关闭了硝基苯进料预热器蒸汽阀，硝基苯初馏塔进料温度开始下降，,13,时,25,分降至,130.4,。,13,时,21,分，徐某在,T101,进料时，再一次错误操作，没有按照投用换热器应“先冷后热”的原则进行操作，而是先开启进料预热器的加热蒸汽阀，,7,分钟后，进料预热器温度再次超过,150,量程上限。,13,时,34,分启动了硝基苯初馏塔进料泵向进料预热器输送粗硝基苯，当温度较低的,26,粗硝基苯进入超温的进料预热器后，由于温差较大，,加之物料急剧气化，造成预热器及进料管线法兰松动，导致系统密封不严，空气被吸入到系统内，,与,T101,塔内可燃气体形成爆炸性气体混合物，硝基苯中的硝基酚钠盐受震动首先发生爆炸，继而引发硝基苯初馏塔和硝基苯精馏塔相继发生爆炸，而后引发装置火灾和后续爆炸。本次事故造成,8,人死亡，,1,人重伤，,59,人轻伤。,吉化双苯厂硝基苯装置爆炸事故,可公认的结论：,1,、操作失误造成该事故；,2,、操作失误每时每刻都在发生，可以通过制度与措施减少。,3,、人没有仪表系统可靠；,3,、没有,SIS,系统做安全保障；,4,、即使有此,重大危险源，,在,DCS,系统也没有做紧急停车联锁的相关设计，安全意识淡薄。,基于危险工艺装置设置安全联锁系统,SIS,系统可提高化工装置的本质安全度,保障生产过程的安全、稳定运行,最大限度地减少由于过程失控造成的人身伤害和设备损坏。,在装置建设和改造中,应合理设置独立的,SIS,并根据生产装置的安全度等级选择合适的联锁回路,并具有一定的冗余能力,以避免由于硬件随机失效或系统故障时造成联锁功能无法执行,;,指出,SIS,在设计时应遵循独立原则、故障安全型原则、共享原则、可靠性原则等。,我们的当前形势对装置及设备的安全提出了越来越高的要求,。为确保生产过程的安全、稳定运行,最大限度地减少由于过程失控造成的设备损坏和人身伤害,减少重大恶性事故发生的概率,对开工、停工和生产过程中可能发生重大人身事故和设备事故的工艺装置和机组,应设置相应独立的安全联锁系统。,化工过程最高级的安全保护装置,是一种独立于生产过程控制的系统,是实现石化装置本质安全的重要手段,也是过程安全的最后一道屏障。一方面,在工艺装置出现异常情况时,要求控制系统能在许可的时间内将装置转入安全状态,;,另一方面,又要求保证控制系统本身在一个或多个关键环节出现问题时,避免生产装置的误停车,不影响生产的经济效益。,通过安全保护系统,实时在线监测装置的安全,在工艺参数超越某一极限时,或生产过程处于某一危险状态时,该装置将执行相应的逻辑程序,迅速发出保护联锁信号对工艺流程实行联锁保护或紧急停车,自动将有关生产过程和设备置于安全的临时状态,(,必要时置于部分或全厂停产状态,)以防酿成人员伤亡、设备损坏等重大事故。,2025/4/4 周五,HIMA CHINA,21,SIS,可以做什么？,控制高限,临界报警值,SIS,控制,控制低限,DCS,控制,失控的过程参数,SIS,使装置紧急停车,机械泄放机构动作,正常的工艺参数,联锁动作值,常见,设备安全联锁保护,1-,泵,/,压缩机联锁保护,序,设备,联锁保护,原因,联锁动作,1,泵,入口压力低联锁,入口压力低容易导致管网负压，而抽扁设备或管道,停泵,出口压力高联锁跳车,出口压力高容易导致堵转电机过载,电流过大跳车,保护出口设备管网、防止电机过载,2,活塞式压缩机,循环水出水温度高联锁,防止压缩机过热,停机,润滑油压力低三取二联锁,防止压缩机润滑油断流导致压缩机磨损坏,压缩机出口压力温度高联锁,防止压缩机电机超载,压缩机入口分液罐液位联锁,防止压缩机缸体进液,常见设备,安全,联锁保护,2-,锅炉油炉联锁保护,序,设备,联锁保护,原因,联锁动作,1,锅炉汽包,压力高联锁,防止汽包超压,停锅炉，泄压阀打开,液位超低限,/,高限联锁,防止汽包液位失控,高限放水，低限停炉,2,油炉联锁,导热油流量低联锁,流量小于设定负荷，容易超温烧坏,停炉,进口油压低联锁,导热油会流不动，容易超温烧坏,油炉进出口压差低联锁,导热油会流不动，容易超温烧坏,油炉进口温度高联锁,容易超温出现意外,油炉出口温度高联锁,容易超温出现意外,常见设备,安全,联锁保护,3-,反应器联锁保护,序,设备,联锁保护,原因,联锁动作,1,硝化反应器,硝化釜温度高联锁,冷却水量不够，反应剧烈,停车,硝化釜搅拌器电流低,/,高联锁,多种原因导致搅拌器工作不正常,硝化进料流量低联锁,多种原因供料不足,硝化阀门故障联锁,多种原因导致阀门故障,硝化装置停电联锁,多种原因导致停电,2,加氢反应器,加氢釜温度高联锁,超温爆炸危险,关闭进料阀,进料压力低联锁,压力低了进不去物料,进氢气压力低联锁,压力低了进不去氢气,加氢釜压力低联锁,压力低了不反应,加氢釜压力高于进氢气压力联锁,压力高了氢气供不上来料,加氢釜盘管压力低联锁,循环水供水不够,常见设备,安全,联锁保护,4-,精馏塔联锁保护,序,设备,联锁保护,原因,联锁动作,1,精馏塔,风速报警,塔太高，报警提示,报警,手动停车联锁,便于快速主动停车,停车,系统停电联锁,虽然有,UPS,供电，必须停车,停循环水联锁,塔温容易失控，必须停车,仪表风压力低联锁,导致所有气动阀门处于故障保护位置，必须停车,联锁逻辑图四大基本要素：,1,、现场测量仪表、输出设备（阀门或电机）；,2,、联锁设定值；,3,、联锁投切按钮、延时（可选）；,4,、联锁逻辑关系。,ESD,联锁逻辑图编制,-,安全与保护,现场测量仪表,输出设备,-,电机,联锁设定值,延时（可选）,联锁投切按钮,逻辑关系,联锁投切按钮,现场测量仪表,联锁设定值,延时,输出设备,逻辑关系,N+1,不间断,UPS,电源,N+1,不间断,UPS,电源,N+1,不间断,UPS,电源,