同一SIL等级下不同配置的压力变送器，安全性差异及工程实例

同一SIL等级下不同配置的压力变送器，安全性差异及工程实例

安全完整性等级(Safety Integrity Level，SIL)是国际标准 IEC61508中定义的一种离散性的等级(见下图)，它用来衡量安全控制系统(紧急停车系统、安全联锁系统)成功执行规定的安全功能的概率。概率越高，则安全完整性等级越高。

下图是SIS系统的结构组成及其包括的范围。

以某一原油常减压装置加热炉进料安全联锁控制回路为例，验证在满足S等级要求下，测量元件的配置是否合理

当燃料气进气管线压力高高报警、炉膛温度高高报警时，需要联锁关闭燃料气管线进口阀门，要求回路为SIL2等级的安全联锁，在SIL低需求条件下，假定燃料气进口阀门、炉膛内温度检测元件都为SIL2等级，计算SIF 回路压力变送器的PFDg，并比较在压力变送器不同的配置情况下，SIF回路的安全性与可用性。加热炉进料联锁逻辑控制 PID 流程及压力变送器配置如图1所示

1.压力变送器的单台仪表(1oo1)

燃料气进气管线压力高高超限安全联锁SIF回路中，设置1台SIL2的压力变送器(B型)作为安全联锁触发的条件，加热炉进料联锁逻辑控制逻辑(1oo1)如图2所示，其PID控制见图1中a;SIL2压力变送器(B型)相关安全参数见表1所列，其中，FIT表示1个失效的时间(10-9次方h)，Ts为检验时间，TI为修复时间，TR为联锁触发停车到重启开车的时间。

2.压力变送器的安全联锁(1oo2)

燃料气进气管线压力高高超限安全联锁SIF回路中，设置2台SIL1的压力变送器“1oo2”(B型，HFT=1)作为安全联锁触发的条件，加热炉进料联锁控制逻辑(1oo2)如图3所示，其PID控制见图1中b;SIL1压力变送器(B型)相关安全参数见表2所列。

3.压力变送器的安全联锁(2oo3)

燃料气进气管线压力高高超限安全联锁SIF回路中，设置3台SIL1的压力变送器“2oo3”(HFT=1)作为安全联锁触发的条件，加热炉进料联锁控制逻辑(2oo3)如图4所示，其PID控制见图1中c。

同一 SIL等级下不同配置的压力变送器SIF 回路计算结果见表3所列。根据表3数据得出以下结论:“1oo2”的配置安全性能最好，但STR 最高，表示其实际操作中的可用性不强;“2oo3”的 STR最低，表示在实际中其可用性十分可靠，更有利日常生产运营，其安全性能也合适:“1oo1”的配置安全性能最低，STR介于其他两种配置之间。因此，在满足SIF回路SIL2的前提下，变送器“2oo3”的配置是最优的选择，其兼顾安全性与实用性。

在 SIL 低需求模式下，即使单台具备SIL2的压力变送器，跟单台SIL1 压力变送器通过一定的 HFT 来满足 SIF 回路为 SIL2的配置模式相比，安全性、STR要差一些。因此，留有一定的HFT在某些要求较高的安全模式下是有必要性的。

在实际的 SIS 工程设计或验证中，具备SIL2的压力变送器已成为常规的配置，在某些联锁回路中，变送器部分的配置通过增加HFT可到达 SIL3，或要求压力变送器具备自检测的功能，通过提升SIF 回路中部分回路的安全等级，来排除因误停车的可能性，增加SIF回路的实用性。