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功能安全

将过程回路完全置于安全状态的现代化解决方案

什么是功能安全?

IEC 61508 将功能安全定义为避免会造成人体健康损害或人身损伤的不可接受风险,而这种风险是由于对财产或环境的破坏而直接或者间接地导致的。

功能安全是系统或设备响应输入而正确运行的总体安全的一部分。功能安全检测到潜在的危险情况,激活保护/纠正装置或机制 以防止危险事件发生,为减少后果而产生或提供缓解措施。

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工作原理

仪表安全系统(SIS)

出现紧急情况时,SIS 可将过程置于“安全状态”,因此安全仪表系统 (SIS) 独立于基础过程控制系统。

SIS 由数个安全仪表功能 (SIF) 组成。每个安全仪表功能具有制定的安全完整性等级 (SIL),这是实现功能安全所必需的。每项 SIF 均为单独或互联的回路,包含传感器、逻辑解算器以及最终控制元件。

安全标准

流程工厂不存在完全无风险操作或 100% 的可靠性。因此,SIS 设计人员的首要任务之一是分析风险承受能力,以便确定所需的安全等级。IEC 61508 标准(电气、电子和可编程电子系统的功能安全)是一项涵盖各种与过程和制造计划相关的功能安全通用标准。IEC 61511 标准和 ISA S84.01(由 ISA 84.00.01-2004 所替换)专用于过程行业。

以上所有三个标准使用基于性能的生命周期模式,并指定准确的安全等级、最佳实践和可量化合规性证明。

逻辑解算器

该组件的作用是根据收集的信息确定应采取的措施。可靠性高的逻辑解算器可用于故障防护和容错操作。它通常是控制器,可从传感器读取信号,并进行预编程操作,通过向最终控制元件提供输出来防范危险。

逻辑解算器通常为可编程或不可编程设备,也可以是设置为安全功能跳脱的开关式机械设备。

最终控制元件

最终控制元件执行操作由逻辑解算器确定。最终控制元件通常是自动开启的开/关阀,具有故障自动关闭或故障开启功能。 可增加数字智能,扩大诊断范围并支持部分行程测试。

SIS 功能的所有三个元件必须按照设计运行,以便在出现紧急情况时安全隔离流程工厂。

现场传感器

采用现场传感器收集必要信息,来确定是否存在紧急情况。该传感器目的是测量过程参数(即温度、压力、流量、密度等),确定设备或过程是否处于安全状态。

传感器类型包括从简单的气动或电动开关到配备机载诊断功能的智能变送器。这些传感器专用于 SIS 设备,拥有独立且与普通过程信息传感器不同的过程阀门。

媒体和案例分析

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