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安全继电器在SIS系统中的应用

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发表于 2020-5-5 20:47:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
安全继电器在获得相关功能证书上会体现所能达到的SIL等级。但是在SIS系统中,不是所有部件都是SIL等级,所以对于应用于整个SIS系统来说,也是多种条件综合在一起的。下面结合案例介绍安全继电器在SIS系统中的应用。

1、化工行业典型的风险降低保护层
在某个实际项目中,原料储罐压力已超过上限,很可能导致爆炸,危害正处于风险矩阵表的“中”阶段。在HAZOP和LOPA分析之后,将SIL等级定级为SIL2。一般,危害等级处于矩阵表的“中、低”阶段是可以被接受的,“高”和“极高”是不被接受的,因此需要通过降低频率等级来避免危害的发生,方法之一就是增加SIS系统。

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图 黄色部分为一个SIF(安全仪表功能),其控制系统就成为:SIS控制系统,需要验证其达到SRS要求的SIL等级。

2、SIF基本构成
该项目储罐压力安全回路包括:(其中安全继电器也是重要的组成部分)
检测部分:传感器,变送器,接口
控制部分:安全plc GuardLogix
执行部分:执行机构、阀门、接口
202005051349480786.png

3、SIL验证
根据相关公式,我们要计算PFD值来判定是否满足SIL2等级。公式如下:
PFD(系统)=PFD(输入)+PFD(逻辑)+PFD(输出)
PFD(系统)=PFD(压力变送器)+PFD(安全栅)+PFD(输入模块)+PFD(安全PLC)+PFD(输出模块)+PFD(安全继电器)+PFD(电磁阀和切断阀)
202005051352533666.png

重要概念
IEC61508和IEC61511都定义了硬件的结构约束的概念,用硬件故障裕度(HFT)来表征,指的是硬件功能单元在故障存在的情况下,持续完成所要求功能的能力。其代表了设备或子系统在构成SIF回路时,从硬件结构上对SIL的限制。
①采用单通道子系统执行安全功能的E/E/PE安全相关系统中,执行整个安全功能所能达到的最高SIL等级,由具有最低SIL能力的设备决定。
202005051355514644.png
②采用多通道子系统执行安全功能的E/E/PE安全相关系统中,执行整个安全功能所能达到的最高SIL等级,为多个子系统归并合计而成,并同时考虑HFT,来对系统整体SIL进行叠加。
202005051357142287.png

202005051400593211.png

4、整套SIS系统的构成
202005051403206805.png
在一个流程控制系统中,会存在多个SIF,从而构建成一整套SIS控制系统。

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