叶向东老师细说安全仪表系统（上）

编 辑 | 化工活动家

来 源 | 石油化工自动化 SEI

作 者 | 叶向东

关键词 | 安全仪表系统  详细解读

共 3145 字 | 建议阅读时间 14 分钟

导 读

安全仪表系统（SIS）是近年来的热门话题，也是一些学者和专业技术人员津津乐道的事儿。有人说：“SIS是保证化工生产安全极其重要的、行之有效的、不可替代的、非上不可的、国际国外的……工具和手段”。近年来的化工装置如雨后春笋，赚钱使老板们不思安全，防范让位给利润，有隐患也不在意。几次大的安全事故震惊了上上下下，于是安全监督、安全检查等部门非常重视，接连发布若干指导文件，敦促执行，一些管理部门不时地派出专家到化工厂进行安全监督、隐患检查，使得企业迎接检查、整治隐患而忙个不停。不少“专家”和管理人员认为似乎只有上了SIS才能保证安全、心安理得、万无一失，声称近年来危险化工工业的火灾和爆炸事故原因就是没有SIS，没有安全评估。

SIS曾几何时成了议论中心，近几年来开过无数讨论、解读、解答、贯彻会议。这确实需要管理人员、技术人员静下心来实事求是、科学客观地动动脑子，以工程师的知识、技术，运用标准规范，排除干扰，做好工程设计，实现上级指导文件防灾减灾的初衷。

SIS设计到底该怎么做？石油化工、化工工厂该怎么办？一系列相关问题使一些技术人员既明白、又含糊。本文把一些问题、质疑和讨论整理一番，辨析异议。

01

安全仪表系统的来龙去脉

中国炼油工业初起时工艺专业对于安全就是非常重视的，有很多设施和手段是为了异常工况和安全运行设置的，工艺专业是多面手，称为“龙头”专业。联锁设计自然就是工艺专业的关注范围，分成工艺联锁和安全联锁（紧急停车）。采用的设备是继电器、模拟仪表、DCS，早年甚至还有气动仪表；到了20世纪90年代，有了PLC，并用于逻辑控制且物美价廉，不知不觉地普及起来。开始是用于电气逻辑控制和机床控制，接着炼油厂也开始用于联锁控制。先是国内美誉华公司代理销售国外产品，并宣传采用专用的PLC做紧急停车系统，以DIN19250标准为根据。后来国外供应商也看到了中国石油化工工业的发展，开始宣传、推销紧急停车用的PLC。IEC在20年前发布了IEC 61508和IEC 61511，紧急停车系统也改称为“安全仪表系统”。

02

安全仪表系统标准的性质

国外与SIS相关的标准有DIN 19250，ISA 84.01，IEC 61508，IEC 61511等。这些标准属于普及知识、推荐参考性质的技术标准，属于部分可靠性理论和技术的初级本，难以用在工程设计上。GB/T 20438，GB/T 21109是直接翻译等同采用IEC 61508，IEC 61511，比较生硬，老外看不懂，国人不明白，同样不能直接作为工程设计规范，因此，中国石化集团公司编制了GB/T 50770-2013《石油化工安全仪表系统》，用于工程设计。编制过程中就发现IEC标准有很多不适合工程的规定，尽管根据国内外石油化工工程的实际情况做了一些调整和补充，但在IEC标准的束缚下，难以脱胎换骨，在实际工程设计中就有勉强之处。

03

谁是安全仪表系统的主人

IEC标准描述了SIS的设计、集成、运行、维护过程。包括：概念设计和定义、工程设计方案、过程风险评估与操作可行分析、系统技术规格书、基础工程设计、详细工程设计、招标采购、系统集成、调试验收、现场装配施工、操作、维护、变更及测试、停用等。不同的时期SIS的归属和宿主不一样，系统多次易主，难以衔接。另外，标准里所说的工程设计是指石油化工建设项目的工程设计吗？

04

安全仪表系统谁说了算

一个装置该不该上SIS，由两种方式确定：

 

一是对装置的工艺、流程、设备、配管、仪表等进行危险与可操作分析（HAZOP），评估并确定装置是否有SIL1，2，3的回路，如果有，则需要SIS，否则不需要SIS。

 

二是管理者（业主或保险公司）有权自行决定是否采用SIS，可以不经HAZOP分析确定决策，如果管理者说需要SIS，SIL等级也由管理者确定，该说法来自IEC61511。如果说不需要SIS，则可以不要，风险和灾难后果由决策者自行承担。

 

原国家安监局发布的一系列指令文件、通知、指导意见（相当于法令）就是第二种，例如：安监总管三［2014］116号等。

05

安全仪表系统由哪个专业负责

有人说：既然是“仪表系统”，理所应当是仪表专业的活儿了。

 

SIS原来叫安全联锁系统、紧急停车系统。国外工程公司分工明细，安全专业管安全，采用的安全分析方法属于一种格式化检查方式，有一套指导文件叫安全及风险辨识方法。有关安全的风险识别、分析、安全条件等是安全专业的事儿。

 

实际上，SIS是采用仪表实现工艺流程的安全功能，就像用仪表来实现工艺流程的过程控制一样，过程控制方案是工艺专业决定的，安全功能是安全专业或工艺专业确定的，仪表专业仅是辅助专业。

 

归根结底，有关安全的设计就应该是安全专业的事儿，其他专业在安全专业不具备相应专业技术知识的情况下，可以协助工作。

06

安全专业的职责

国外的安全专业同样是后来才分出来的。IEC 615XX的两项标准是1998年后才有的，之前欧美建石油化工厂时，也没有安全专业按照HAZOP的方法评估和设计。近20年来欧美工程公司的设计才有安全专业，中国稍晚几年。

 

而能够懂专利流程、工艺流程、控制工程、测控仪表、配管、静设备、动设备等知识的安全专业工程师凤毛麟角，所以才有HAZOP联席会议，把各专业招来开会，安全专业工程师当主持，按照规则清单的条条框框，让各专业一起做评估，国内外都是这样。国外还有一个最重要的主儿——保险公司，具有决定权。由于安全评估的工作较少，很多工程公司不养这些人，所以，安全评估公司应运而生，美其名为“第三方”公司。

 

中国自主工艺流程是考虑了安全工艺的，但是近些年来，中国的石油化工工业也引进国外专利，专利流程和工艺流程并不包括完全的安全相关设计，工艺专业不能补充完善引进的工艺流程，所以需要安全专业来做工作。

 

因为IEC标准中有“安全仪表”的字样，于是仪表专业承担了好多安全专业的职责。

07

为什么安全专业的事儿要拉着仪表专业？

1）SIS是采用仪表实现安全功能，就像用仪表来实现工艺流程控制一样，过程控制方案是工艺专业决定的，仪表通过软、硬件的选型、配置和组态实现其功能。同样，定什么安全功能就是安全专业的事情，或者说是进一步细分到工艺、设备、安全、环保、消防等，提出目标和方案，通过仪表实现，安全方案有合理、量化要求，仪表系统才能更好地实现。

 

2）仪表专业是个解决问题的专业。从词汇上说，标准上有仪表两个字就似乎是仪表专业的事儿。不仅仅是设计，现在很多企业的仪表人员也做了很多专业外的事儿。看似仪表有本事，却反映出工艺、安全等专业的缺失。

 

3）现在供需双方互相不信任，于是找个“第三方”做法官。但是，安全评估公司有几个是凭专业搞安全的？即便是国际知名公司、或者是知名院校的安全评估专家，有几个是既懂安全，又懂工艺、流程、仪表、设备、配管的？有几个做过工程设计，又有现场工作经验的？有几个比工程设计人员更明白？几个比现场技术人员更明白？

08

HAZOP分析会的作用

国外工程公司的专业分工也有同样问题，虽然安全工艺是安全专业提出的，由其他专业实现，但是安全专业也不懂工艺、仪表等技术，要想做到工艺流程的安全分析离不开其他专业，因此求助于各相关专业，于是就召开HAZOP分析会议，请各专业帮忙一起分析，确定安全流程和相关设计，包括SIL等级的评估。

 

中国的自主工艺流程是自己设计出来的，工艺专业的设计是全盘考虑的，工艺流程自然也包括安全流程和安全方案。但是随着近年来引进工艺的增加以及设计方式和角色的转变，有些工程设计也出现安全流程和安全方案的不完善，工艺专业也不再负责流程安全和运行安全。很多设计单位和工程公司没有安全专业，形成专业空缺。有些项目只好请第三方评估公司做主持，调集各专业召开HAZOP分析会。各专业当然不愿意多此一举，所以积极性不高。第三方评估公司一般采用LOPA、马尔科夫模型之类的方法，其实离工艺流程和实际工程的要求大老远呢！

 

有人发现这里存在一些商机，于是办起大大小小的研讨会、学习班、培训班，试图把仪表工程师培养成安全专业的助手，收取不菲的培训费，省事又省钱，乐此不疲。

 

本来这些知识就不是仪表专业的知识，换个角色来看，仪表专业给外专业讲根轨迹、零极点分析、多变量预测、状态空间等，也同样难以理解。

 

“过程危险分析”（见116号文）和“评估确定安全仪表功能”过程中，应该以安全专业为主，根据HAZOP分析的原理和方法确定装置中是否有SIL1，2，3的回路，仪表专业和其他专业协助，提供相关专业设计背景和设计调整。