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石油化工安全仪表系统设计

随着我国社会和经济的快速发展，科学技术也在不断进步，在安

全仪表系统设计中，引入了安全等级的概念，就是要求设计人员在对

一个具体生产装置设计时，首先应该对其安全等级要求进行评估，确

定其安全等级范围，以避免设计的盲目性，造成不必要的浪费，这样

一来不仅有利于石油化工装置安全仪表系统设计的进步，还为我国经

济的整体发展奠定良好的基础。

1安全仪表系统的综述

所谓的安全仪表系统就是保证仪表安全运行的系统，主要是由逻

辑运算器、传感器、执行软件以及配套的软件系统。一旦生产过程中

出现报警，仪表的安全系统就会自动响应，自动执行安全保护程序，

使得生产人员和装备处于安全的状态。在系统正常检测的时候，不同

的参数表示不同安全程度，此时就要用安全度等级来表示，简称SIL。

SIL实际上就是根据定额时间内和相同的条件下，安全仪表系统正常

运行功能的概率情况，是国际上普遍采用的表征仪表系统可靠度的参

数。根据国际电工委员会（IEC）的要求，将安全程度的等级分为4类，

分别为SIL1、SIL2、SIL3、SIL4。

石油化工仪表的安全系统就是生产工艺的保护层，其处在第一层，

能够有效地监测和预防危险事件的发生，因此合理的设计仪表系统就

显得格外重要。

2安全仪表系统设计应遵循的基本原则

2.1确保仪表系统可靠准确

由于石油化工装置安全仪表的独特作用，设计的仪表系统，必须

确保系统能够长期安全、可靠、稳定运行，这是设计石油化工装置安

全仪表系统应当遵循的一条重要原则。这就要求在进行设计时，要在

系统设计、元器件选择、软件编程上要统筹全面考虑，以确保仪表系

统绝对安全可靠。比如：必须确保仪表在正常条件下可以安全运行，

同时，在误操作、出现供电故障等非常情况下，系统也能够安全运行。

2.2确保仪表功能健全稳定

充分发挥石油化工装置安全仪表的功能，最大限度地满足化工行

业对仪表监测数据、安全预警等方面的需求，确保石油化工装置安全

仪表功能健全、系统稳定，这也是石油化工装置安全仪表系统设计的

重要原则之一。在进行石油化工装置安全仪表设计时，相关设计人员

必须要深入研究系统的基本情况，对生产现场进行现场查看，准确把

握仪表工作现场的基本情况，以确保所设计仪表功能完备，具有良好

的适应性。

2.3安全故障型原则

SIS应该是安全故障型的。SIS的检测元件以及最终执行元件在系

统正常时应该是励磁的，在系统不正常时应该是非励磁的，即非励磁

停车设计。一个理想的SIS应该具有100%可用性。但由于系统内部的

故障概率不能等于零，因此不可能可用性为100%。SIS的设计目标应

该为：当出现故障时，系统能自动转入安全状态，即故障安全系统，

从而可以避免由于SIS自身故障或因停电、停气而使生产装置处于危

险状态。

2.4确保仪表易于维护与扩展

石油化工行业对安全性具有特殊的要求，这就要求必须要加强对

仪表的维护与保养，所选用的仪表要易于安装、便于使用，安全运行

周期长、维护简便。在满足仪表监测、预警要求的前提下，要尽可能

减少系统仪表安装数量，而且要降低系统安装建设成本，提高系统的

经济效益。

2.5确保仪表系统绝对安全

石油化工工业是基于流程的特殊行业，所选用的生产材料一般均

为危险化学品，产品也多为易燃易爆品，生产环境较为恶劣，大多为

高温高压环境，极易引发各类安全事故。随着石油化工装置的自动化、

现代水平越来越高，对产品的精细化作业越来越广泛，生产作业条件

越来越安全临界点，从而可能引发危险的可能性也在不断增加，这种

严峻形势下，对石油化工仪表系统提出了更高的安全要求。在进行仪

表系统设计时，必须确保仪表系统绝对安全，进而确保整个系统的绝

对安全。

3安全仪表系统的设计

安全仪表系统是由不同的硬件组装起来的，其能够快速地实现安

全仪表所要执行的功能要求。根据功能要求的不同，我们将其分为传

感器类的检测元件、逻辑运算器类的处理元件以及执行的元件。

3.1传感器的设计

传感器的精确程度直接影响着系统的安全和灵敏度，因此对其进

行设计有着非常重要的意义。为了不受到其他元件的干扰，采用独立

设计原则和冗余设置原则，也就是第1级安全仪表传感器采用单一

的，并且与DCS公用；第2级的安全仪表传感器采用冗余的，并且

与DCS是分开的；第3级的