安全保护控制系统ppt课件

1、 平安维护自动控制系统左 信01333823 中国石油大学北京自动化研讨所2021年3月北京 提 纲一、背景及引言二、平安、风险及平安技术三、平安维护自动控制系统四、功能平安及平安完好性等级五、平安生命周期管理与平安评价六、存在的问题及进一步任务自动化能为平安做些什么？一、背景及引言自动化与平安重庆开县井喷 开场思索 自动化能为平安做点什么从自动化角度对事故案例进展分析事故缘由： 大多伴随着高温高压自动技术的运用可以防止很多事故的发生平安监测与控制系统早已有之自动化技术运用 注重不够，运用和管理不规范事故缘由分布自动化与平安工业测控系统中仪表阀门控制器： 本质平安 防爆

2、防辐射等工业测控系统中其他与平安有关的内容丈量信号的报警 缺点诊断与报警计算机控制系统 集中/分散 构造冗余 快稳准调理阀的选择 风开/风关 阀位限制控制系统中的低选/高选控制，连锁逻辑控制平安相关丈量控制系统暂时记为 SrCS)很早就存在，运用得越来越多 渐渐地构成一个独立的公用的SrCS 如: ESD SIS随着对平安的注重，对 SrCS要求越来越高 一、背景及引言自动控制系统的分类按功能分类方法之一消费运转控制系统：消费功能 根本过程控制系统 BPCS(Basic Process Control System)过程控制系统 PCS (Process Control System)消费运转

3、控制系统 PCS(Production Control System)平安维护控制系统：平安功能 平安仪表系统 SIS(Safety Instrumented System)平安控制系统 SCS(Safety Control System) 平安维护控制系统 SGCS (Safeguard Control System) 平安监测与控制系统 SrCS (Safety Related Control System) 问题：如何命名？ SIS 不够贴切 比较通用 一、背景及引言SrCS 存在的问题对平安发扬作用认识和注重程度不够曾经设计和运用的SIS系统 合理性 经济性 有效性新的规范GB/T 2

4、1109, GB/T20438 如何执行平安相关丈量控制系统 有关规范1994年，德国规范 DINV192501996年，美国规范 ISA 84.01 1998年，国际规范 IEC61508-1:1998 IEC61508-7:2000 2003年，国际规范 IEC61511-1:2003 IEC61511-3:20032006年前 中国规范 SH/T 3018:2003 , SY/T 10045:2003 2006年，中国规范 GB/T 20438:2006, 2007年1月1日实施2007年，中国规范 GB/T 21109:2007, 2007年12月1日实施一、背景及引言IEC61508

5、 1998年发布GB/T20438 2007-01-01实施IEC61511 2003年发布GB/T21109 2007-12-01实施二、平安、风险及平安技术 平安的定义：定义: 不存在不可接受的风险 GB/T21109-1:p13 绝对平安不存在 不可控，平安与风险并存风险的定义： 定义：出现损伤的概率与该损伤严重性的组合 GB/T21109-1:p13 风险=发生概率*呵斥后果允许风险：根据当前社会水准，在给定的环境内可以接受风险 风险规范：安装 车间 分厂 公司 企业 国际过程风险: 由于过程、BPCS系统和相关人员要素而存在的发生 特定危险事件的风险GB/T21109-3:p3 剩余

6、风险：添加平安维护功能(如SIS)后 发生特定危险事件的风险二、平安与风险及平安技术GB/T 21109 20438 风险降低：通用概念 二、平安与风险及平安技术如何降低风险？ 平安维护层二、平安与风险及平安技术平安维护层 (自动化)ZX ：二、平安、风险及平安技术风险降低与平安技术 按照专业领域从四个方面做任务ZX：1工艺 原料/产品等的毒性/爆性；消费工艺的平安性协调性等2设备 机械强度，耐压、磨损、腐蚀等3电控 BPCS系统的可靠性 / 专门的平安维护自动控制系统 4管理 法规的制定与执行 人员的培训 等三、平安维护自动控制系统平安维护控制系统的内容ZX平安相关变量的丈量显示与报警 消费

7、运转形状的缺点诊断与预警执行平安维护功能的自动控制系统 各级应急指挥调度中心自动化相关系统SGCS系统 其功能的实现手段ZX ： 1DCS/SCADA/PLC 风险小，可靠性要求低时2SIS/ESD/F&G 风险大，可靠性要求高时3综合运用DCS/SIS 可降低总本钱三、平安维护自动控制系统平安维护自动控制系统的特点ZX1目的是减少危险，而不是保证消费运转产品合格；2对丈量环节要求更多功能、更智能、更实时，长期不停运转形状；3对控制器和执行单元要求更快、执行单元长期处在备用形状 ；5对控制器，更多的是逻辑控制，也有延续控制少，实际性少；4对丈量、控制、执行及辅助系统(通讯、供电等)可靠性要求更

8、高。SGCS和BPCS的区别ZX： 1目的功能不同 消费功能 / 平安功能2运转形状不同 实时运转 / 功能长期备用(部分实时运转) 3可靠性要求不同 SrCS要求更高的可靠性4控制方法不同 延续控制为主 / 逻辑控制为主5运用和维护方法不同 SrCS更严厉平安维护控制系统 的重要性 ： 1和其他平安措施技术相比的重要性2在自动化专业领域中的重要性三、平安维护自动控制系统平安功能 Safety Function 针对特点的危险事件，为到达和坚持过程的平安形状，由 SIS、其他技术平安相关系统或外部设备实现的功能(21109-1:p13)功能平安 Functional Safety SrCS本身

9、的平安性如仪表的本质平安，无辐射等 SrCS的平安功能是完好的、可靠的功能是平安的(21109-1:p8)平安仪表系统 SIS(Safety Instrumented System) 用于实现一个或多个平安功能的仪表及仪表系统 包括：传感器、逻辑解算器和最终单元。 SIS 广义/狭义平安仪表功能 SIF(Safety Instrumented Function) SIS系统 所实现的 平安功能。 21109译为“仪表平安功能 ZX: 存在“非平安仪表的非平安功能 多种组合四、功能平安及平安度等级平安完好性 Safety Integrity 在规定的时间内、在一切规定的条件下, 胜利 实现所要求

10、的平安功能的平均概率(21109-1:p14)平安完好性等级：SIL(Safety Integrity Level) 简称：平安度等级定义：一种离散的等级，用于规定分配给SIS的平安仪表功能的 完好性要求(21109-4:p14)作为衡量平安功能重要要素，是平安系统的中心. ZX:可了解为整体可靠性代表着使过程风险降低的数量级SIS的操作方式： 要求方式/延续方式 要求操作方式/延续操作方式要求时平均失效概率：PFDavg (average Probability of Failure on Demand) 留意： Fault/ Failure 缺点/失效 用失效更好, 缺点了能够还可以用延续

11、时危险失效概率：PDFperhour(Probability of Dangerous Failure)四、功能平安及平安度等级SIL等级与PFD、PDF的关系： 四、功能平安及平安度等级SILPFD averagePDF perhour410-5 10-410-9 10-8310-4 10-310-8 10-7210-310-210-7 10-6110-2 10-110-6 10-5平安生命周期 Safety Life Cycle 平安仪表功能实现过程中所发生的一切的必要活动 (21190:1p15) 平安生命周期图 GB/T20438 ：包括了系统的概念、范围定义、风险分析、平安分配要求、

12、方案编制、设计与实现、安装试运转、操作维护修正、停用等。平安生命周期图 GB/T21109 ：过程危险与风险分析、平安功能分配、平安要求规格确定、工程设计、安装调试确认、运转维护、修正和停用等。平安生命周期是用系统的方式建立的一个框架，用以指点平安仪表系统的需求分析、设计和评价等一切活动。五、平安生命周期管理及平安评价GB/T20438-1:p6 平安生命周期框图 五、平安生命周期管理及平安评价GB/T21109-1:p20 平安生命周期框图 五、平安生命周期管理及平安评价GB/T21109-1:p20 平安生命周期框图 五、平安生命周期管理及平安评价平安生命周期各阶段及任务内容：1. 过程危

13、险与风险评价按GB/T21109的要求至少进展一次组织或参与进展PHA/HAZOP分析确定消费过程及BPCS根本控制系统的危险事件及相关联的风险确定到达必要风险降低所需求的平安功能确定每个平安功能能否需求平安仪表功能2. 平安功能维护层分析与功能分配进展LOPA维护层分析给维护层分配平安功能确定所需求的平安仪表功能(SIF)确定每个平安仪表功能所要求的平安度等级五、平安生命周期管理及平安评价平安生命周期各阶段及任务内容：3. 确定SIS设计平安要求规格规定SIS设计应到达的平安要求及技术规格描画每个平安仪表功能及平安要求确定SIS运转方式、启用条件、停机复位、检验测试间隔等要求规格分析和识别失

14、效方式、共因失效及相关要求 4. SIS系统的设计及平安度等级验算SIS系统的工程设计SIS系统的设计及平安度等级验算 5. SIS系统的安装运转和确认 6. SIS系统的操作和维护 7. SIS系统的修正或停用五、平安生命周期管理及平安评价整体平安生命周期也可以分为三个大阶段ZX：需求分析阶段 21109规定的阶段1设计实现阶段 21109规定的阶段2+3运转维护阶段 21109规定的阶段4+5平安生命周期各阶段的风险分析与评价 按GB/T21109要求 至少进展一次平安生命周期各阶段的SIS功能平安评价 越早越好功能平安评价能够存在于平安生命周期的各阶段可以思索5个阶段执行5次功能平安评价

15、 GB/T 21109要求系统投用前至少进展1次评价组织机构 具有独立性五、平安生命周期管理及平安评价HAZOP分析 分析小组 组长 记录员 工艺 设备 仪表 平安 偏向 引导词 缘由 后果 措施 辅助软件 很多 如 ISOgraph SIL需求分析 LOPA分析 SIF确定 SIL定性分析 定量计算 SIS规格书确定 SIF SIL TI Ts SIL评价计算 SIF回路构成 系统构造(1oo1 1oo2 1oo2D 2oo3 ) 定量计算方法及公司 GB20438/21109 仅是引荐 辅助软件 Excel 公用 本人开发的五、平安生命周期管理及平安评价与平安仪表系统相关的事故统计图 五、平安生命周期管理及平安评价自动化技术在平安工程中的作