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SIS联锁N取M如何选择?

经燕  · 公众号  ·  · 2025-01-16 18:07

正文


一、SIS联锁N取M的概念

从N 中取M  MooN

“N”个独立通道构成的安全仪表系统或其部分,它被连接成其中“M”个通道满足即可执行仪表安全功能。也可简称为“N取M”。

N取M:N个信号中,M个信号同时满足触发条件才会触发联锁。(M-1)个仪表有故障不会触发联锁。M个仪表有故障会触发联锁。

注:仪表故障时,输出信号可能达到了联锁触发条件,也可能没有达到联锁触发条件,取决于故障类型以及仪表的组态设置等情况。(下同)

举例:

1取1:只要输入信号满足触发条件,就会触发联锁。仪表有故障将可能触发联锁。

2取2:2个输入信号同时满足触发条件才会触发联锁。只有1台仪表有故障不会触发联锁。2取2配置安全性相对低一些,可用性相对较高。

2取1:2个输入信号中任1个信号满足触发条件,就会触发联锁。只有1台仪表有故障时,另1台正常运行的仪表尚可继续执行安全仪表功能(表决结构有降级),所以1台仪表的故障不会引起联锁的拒动,但是一台仪表的故障可能引起联锁误动作。2取1配置安全性相对较高,可用性相对较低。

3取2:3个输入信号,其中任意2个输入信号满足触发条件,才会触发联锁。只有1台仪表有故障不会引起联锁误动作,同时也不会引起联锁的拒动。只有1台仪表故障时,另2台正常运行的仪表依然可以继续执行安全仪表功能(表决结构有降级)。3取2配置兼顾了安全性和可用性。

注:对于一些智能型仪表具有故障自诊断功能,当自诊断发现特定的故障时,可以通过设定输出预定信号,可能会对上述联锁表决产生影响。

检测到故障时的系统行为可参考值GB/T 20438.2-2017的7.4.8的要求。

二、几取几方案需要考虑以下几个因素:

工艺过程的特点: 应根据工艺过程的特点来选择方案。

安全性: 应根据安全要求来确定。对于对安全性要求高的工艺过程,可能需要高安全性的配置方案。

可用性: 如果具备了高安全性,但是可用性很差,也是不具备工程实际价值的。工程中应综合考虑安全性和可用性。

合规性: 包括SIL等级、仪表可靠性能、硬件故障裕度HFT、系统能力SC等合规性要求。

三、SIS联锁几取几配置方案的确定方法

在一般情况下,选择方案是根据工艺过程的特点、安全要求、可用性要求、合规性要求来确定的。

实际工程可以根据经验和安全评估确定。

进行全面的安全评估,分析工艺过程的风险等级、可能的故障模式和影响,以及对安全性的要求。根据评估结果,确定适合的几取几方案。

功能需求分析: 明确SIS联锁逻辑的功能需求,包括输入信号的类型和数量,触发条件,输出信号的类型和逻辑关系等。根据功能需求,选择合适的几取几方案。

经验和专业知识: 借鉴过往的经验和专业知识,特别是针对类似工艺过程的案例。了解在类似情况下采用的几取几方案,以及其效果和可行性。

设计标准和指南: 参考相关的设计标准和指南,如GB/T21109系列(IEC 61511 series IDT)、GB/T20438系列(IEC 61508 series IDT)和ISA 84等,了解其中对几取几方案的规定和建议。这些标准和指南提供了一些通用的原则和方法,可作为选择方案的参考。

可行性分析: 对候选的几取几方案进行可行性分析,考虑实施的技术可行性、成本效益、可靠性和维护难度等因素。根据分析结果,选择最适合的方案。

四、SIS联锁在石油化工行业的应用案例

以下举例针对SIS测量仪表,仅从主要的通用原则考虑,实际工程中考虑因素可能会更多。

案例1:

工艺要求1取1,

SIF的SIL定级为SIL3

参照功能安全标准,结合选择仪表的情况,为满足SIL3,当测量仪表需要HFT=1。

仪表为SC3的测量仪表。

这样,确定采用2取1配置。

经SIL验算,2取1配置满足失效率的验证。

综合以上,采用2取1的配置。

如果业主想提高可用性,可以将2取1修改为3取2配置。

案例2:

工艺要求1取1,

SIL定级为SIL2

按照功能安全标准,结合选择仪表的情况,为满足SIL2,当测量仪表需要HFT=0。







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