【2025控制系统】SIS系统切断阀常见结构及故障模式

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安全仪表系统（SIS）是一种用于工业过程中的自动化控制和保护系统，其主要目的是在紧急情况下迅速采取措施以防止事故发生，保护人员、设备和环境的安全。

SIS通常由专门设计的硬件和软件组成，它的核心是安全仪表功能（Safety Instrumented Function, SIF），负责检测危险状况并采取适当的动作（如关闭阀门、启动紧急停机等）。

SIS系统的作用
•防止事故发生：通过监测和响应，防止由于设备故障、操作失误或外部事件引发的灾难性后果。
•降低风险：将潜在的安全风险降低到可以接受的水平（通常符合标准，如SIL等级要求）。
•保护资产：减少设备损坏和生产中断。
•合规性：满足行业标准和法规的要求，如IEC 61511和IEC 61508。
•保护环境：防止泄漏、爆炸或其他事件对环境的污染。

SIS系统的主要组成部分:
1.传感器（Sensors）
• 用于监测过程变量（如温度、压力、液位等）并将其转换为信号。
• 例如：压力变送器、温度探测器等。
2.逻辑控制器（Logic Solver）
• 接收传感器信号，执行预定义的逻辑并发送命令给最终元件。
• 常用的逻辑控制器包括安全PLC（可编程逻辑控制器）。
3.最终执行元件（Final Elements）
• 执行控制动作，如关闭阀门、切断电源等。
• 例如：紧急切断阀（ESDV）、继电器等。
4.人机界面（Human-Machine Interface, HMI）
• 供操作人员监控和管理SIS状态。

SIS系统的核心概念:
•安全完整性等级（SIL, Safety Integrity Level）
SIL是衡量SIS可靠性的重要指标，通常分为SIL1到SIL4四个等级，SIL等级越高，系统的安全性要求越高。
• SIL1：基本的安全要求，失效概率较高。
• SIL2：中等水平安全要求。
• SIL3：高安全性，失效概率非常低。
• SIL4：极高安全性，通常用于极其关键的场景，失效概率接近零。
•失效模式
• SIS设计需要考虑设备和系统的失效模式，包括故障安全（fail-safe）和故障危险（fail-dangerous）。

如何实现安装安全仪表系统:
1.需求分析
• 根据过程风险评估（如HAZOP分析）确定需要SIS保护的关键节点。
• 定义每个SIF的目标SIL等级。
2.设计与选型
• 根据SIL等级选择合适的传感器、逻辑控制器和执行元件。
• 制定SIS系统架构，包括冗余设计。
3.系统安装
• 确保所有硬件正确连接，布线符合行业规范。
• 确保传感器、逻辑控制器和执行元件的通信正常。
4.编程与调试
• 编写逻辑程序以实现SIF功能。
• 仔细调试以验证系统的功能性和可靠性。
5.测试与验证
• 进行功能测试和失效模式测试，确保系统符合设计要求。
• 确认系统的响应时间和准确性满足工艺要求。
6.维护与管理
• 定期测试系统，确保其持续有效。
• 根据法规和标准进行周期性审核。

SIS系统常见搭配与辅助系统：
•基本过程控制系统（Basic Process Control System, BPCS）
• SIS与BPCS配合使用，BPCS负责日常控制，SIS在紧急情况下接管。
•报警管理系统
• 提供早期预警，帮助操作员在事件发生前采取行动。
•资产管理系统（AMS）
• 用于监测SIS设备的健康状况。
•应急停机系统（Emergency Shutdown System, ESD）
• ESD是SIS的核心功能之一，负责快速停机。
•火气系统（Fire & Gas System, FGS）
• 专门针对火灾和有毒气体泄漏设计的保护系统。

新建液化烃压力式储罐下部进、出物料管道上靠近储罐的第一道阀门应为紧急切断阀。（依据：Q 3059‐2023 6.1.1 a）项）

大型、液化气体及剧毒化学品等重点储罐应设置紧急切断阀。（依据：安监总管三〔2014〕68号（一） ）

油气储存企业地上常压储罐（公称直径大于或等于30m或公称容积大于或等于10000m3的储罐），所有与储罐直接相连的工艺物料进出管道上均应设置紧急切断阀。（依据：油气储存企业紧急切断系统基本要求（试行）（2022 年2 月24 日））4、构成重大危险源的压力式储罐高高液位报警应联锁关闭储罐进料管道上的紧急切断阀，并对进料泵采取防憋压措施；低低液位报警应联锁切断出料。（依据：GB17681—2024 6.3.3.1）

构成一级、二级重大危险源的危险化学品罐区，储罐下部进、出物料管道上应设置紧急切断装置（依据：安监总管三〔2017〕121号 五、AQ/T 3034-2022 4.12.5 b）项）

重大危险源中涉及毒性气体、剧毒液体、易燃气体的重点设施、储存设施应设置紧急切断装置（依据：安监总局40号令 第十三条（三）、AQ/T 3034-2022 4.12.5 b）项）

重大危险源中涉及甲类易燃液体的储存设施应设置紧急切断装置（依据：AQ/T 3034-2022 4.12.5 b）项）

公称直径大于或等于30m或公称容积大于或等于10000m3，并且设计压力小于0.1MPa(G)的储罐应设置紧急切断装置。（AQ 3053‐2015 12.2.2、6.13）

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