一、關(guān)于DCS和SIS共用傳感器概述

隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化要求越來(lái)越高，化工安全也成了首要問(wèn)題。部分在役化工裝置經(jīng)過(guò)評(píng)估為重大危險(xiǎn)源或重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝，通過(guò)HAZOP分析生產(chǎn)裝置在各種情景下的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合LOPA對(duì)IPL的識(shí)別和半定量，來(lái)消減存在風(fēng)險(xiǎn)，最終得出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。企業(yè)不能容許該風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)產(chǎn)生的后果，因設(shè)計(jì)困難或成本問(wèn)題又不能新增物理IPL，就需要增加一套從設(shè)計(jì)階段就開始認(rèn)證的用于防范或減輕事故災(zāi)害的IPL——SIS。

SIL等級(jí)不同，對(duì)系統(tǒng)能力要求亦不相同，在改造過(guò)程中為降低一次性成本投入，諸多老舊裝置采用現(xiàn)有DCS冗余儀表、現(xiàn)場(chǎng)顯示儀表經(jīng)過(guò)一定改造，提供給SIS使用，SIL1、SIL2可與DCS共用儀表，所以 DCS和SIS共用傳感器在老舊裝置中比較常見。

DCS和SIS共用儀表雖然消減了成本投入，后期的運(yùn)行及維護(hù)帶來(lái)了諸多不便。DCS注重過(guò)程監(jiān)控，所有儀表運(yùn)行于動(dòng)態(tài)調(diào)整過(guò)程，而SIS儀表處于靜態(tài)，在需要的危險(xiǎn)場(chǎng)景下將生產(chǎn)過(guò)程轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)。

二、DCS和SIS共用傳感器方式及其結(jié)構(gòu)分析

（一）SIS儀表通訊到DCS比對(duì)用

反應(yīng)裝置屬于核心控制領(lǐng)域，可將化工生產(chǎn)具體溫度、質(zhì)量及其效果反映出來(lái)，在一定程度上，其總體工藝、壓力、溫度均會(huì)對(duì)化工總體生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。

老舊裝置SIS改造后DCS監(jiān)控點(diǎn)變少，冗余儀表取消，無(wú)參考儀表等問(wèn)題，對(duì)于測(cè)量帶來(lái)很大的風(fēng)險(xiǎn)，一旦測(cè)量失效未及時(shí)發(fā)現(xiàn)將發(fā)生事故。那么SIS儀表通過(guò)RS-232、RS-485等協(xié)議通訊到DCS與DCS儀表冗余、比對(duì)，用于判斷傳感器的好壞可有效解決單一傳感器失效無(wú)法發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。

（二）力學(xué)傳感器取壓通道共用

老舊裝置改造過(guò)程中，部分設(shè)備無(wú)法重新設(shè)置取壓口或重新設(shè)置取壓口投入成本不能承受，如：壓縮機(jī)。在設(shè)備本體上取壓口尺寸較大，不容易或不可能堵塞的情況下，可適當(dāng)延長(zhǎng)取壓口管道，在取壓口管道上分配取壓。

（三）傳感器共用

老舊裝置改造中，存在部分無(wú)法新增儀表的情況，如：流量計(jì)。流量計(jì)對(duì)直管段均有一定要求，直管段不滿足要求會(huì)造成測(cè)量不準(zhǔn)確、異常波動(dòng)等等情況。改造中如果無(wú)法滿足安裝多臺(tái)流量計(jì)且等級(jí)為SIL1的回路，儀表可能會(huì)采取SIS與DCS共用的情景。

三、DCS和SIS共用傳感器的特征與性能

（一）通訊方式共用DCS高可靠性

控制系統(tǒng)均有RS-485通訊卡件，此方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便。因?yàn)閮x表直接進(jìn)入SIS，再通訊到BPCS危險(xiǎn)場(chǎng)景SIS儀表失效或DCS失效，不會(huì)造成SIS拒動(dòng)發(fā)生事故的問(wèn)題。SIS失效時(shí)，BPCS中有獨(dú)立的控制儀表，儀表仍正常工作DCS系統(tǒng)調(diào)節(jié)可以得到保障，滿足SIS儀表獨(dú)立設(shè)置要求，不影響SIS系統(tǒng)的功能安全。故能夠保障安全的同時(shí)提高DCS系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性，共用儀表不會(huì)造成不良影響。在不增加成本的情況下，能夠一定程度上提高DCS可靠性和安全性。

（二）取壓通道共用節(jié)約成本

這種共用方式有局限性，必須要設(shè)備本體上取壓口尺寸較大的情況適用，當(dāng)設(shè)備本體取壓預(yù)留尺寸較小，無(wú)法保障堵塞問(wèn)題，那么會(huì)造成DCS和SIS測(cè)量同時(shí)失效，在危險(xiǎn)狀態(tài)下SIS不能將過(guò)程轉(zhuǎn)入安全，造成事故。同時(shí)會(huì)對(duì)維護(hù)造成一定影響，在維修時(shí)二次閥門無(wú)法切斷的情況下需要切斷一次閥會(huì)同步切斷一次閥門，會(huì)將SIS傳感器同步切斷。取壓通道共用對(duì)于硬件設(shè)施有一定要求，對(duì)于不滿足要求的設(shè)備不能采用此種方式設(shè)置。此種方式在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)較為常見，能夠滿足DCS和SIS儀表獨(dú)立設(shè)置要求兼顧改造成本低廉。

（三）傳感器共用難以實(shí)現(xiàn)

由于DCS和SIS共用傳感器，傳感器失效將造成DCS和SIS同時(shí)失效，裝置的控制和聯(lián)鎖系于單個(gè)儀表中。對(duì)于單一條件聯(lián)鎖本為高可靠性，但DCS共用元件，當(dāng)儀表失效時(shí)，DCS錯(cuò)誤的控制結(jié)果和SIS錯(cuò)誤的拒動(dòng)將造成不可挽回的結(jié)果。因?yàn)闆](méi)有冗余容錯(cuò)措施，在應(yīng)用中對(duì)儀表的性能及維護(hù)人員要求極高。任何一方面得不到保障都會(huì)造成事故，所以此種方式難以實(shí)現(xiàn)。

（四）工程實(shí)踐與故障處理

結(jié)合實(shí)際來(lái)看，傳感器不同品牌是應(yīng)用中表現(xiàn)也有所不同，表現(xiàn)在環(huán)境耐受度的不同以及失效率的不同，因此一個(gè)良好的工程實(shí)踐可以使共用儀表提高可靠性。SIS儀表的維護(hù)要求較高，需要遵守在設(shè)計(jì)階段確定的MTTR要求，SIS能否保持功能安全要求，和維護(hù)人員的素質(zhì)、廠商安全手冊(cè)對(duì)于檢維修說(shuō)明詳細(xì)程度緊密相關(guān)。為確保維護(hù)人員能夠在MTTR內(nèi)完成維護(hù)工作，共用儀表的維護(hù)應(yīng)做出詳盡的規(guī)定，有詳細(xì)的檢維護(hù)規(guī)程、操作指導(dǎo)手冊(cè)、圖紙、說(shuō)明資料的情形下進(jìn)行。

在現(xiàn)階段，通訊方式及取壓通道共用能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的各種需求，使生產(chǎn)模式更加可行和高效。同時(shí)，它也可以在一定程度上降低整體投資成本。此外，DCS引入SIS儀表做比對(duì)或冗余，通過(guò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化可以極大地提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。不僅節(jié)能，更可增效，為企業(yè)在各時(shí)期的綠色可持續(xù)前行帶來(lái)一定的促進(jìn)。根據(jù)應(yīng)急廳《應(yīng)急管理部辦公廳關(guān)于印發(fā)2023年危險(xiǎn)化學(xué)品安全監(jiān)管工作要點(diǎn)和危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)裝置帶“病”運(yùn)行安全專項(xiàng)整治等9個(gè)工作方案的通知》文件規(guī)定：

:涉及毒性氣體、液化氣體和劇毒液體的一級(jí)、二級(jí)重大危險(xiǎn)源的危險(xiǎn)化學(xué)品罐區(qū)未設(shè)置獨(dú)立的安全儀表系統(tǒng)，如與DCS系統(tǒng)共用測(cè)量?jī)x表、控制閥，進(jìn)SIS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)的壓力變送器共用一個(gè)取壓點(diǎn)等。

:僅在罐區(qū)各儲(chǔ)罐進(jìn)料總管上設(shè)置一臺(tái)SIS系統(tǒng)切斷閥，未在每個(gè)儲(chǔ)罐進(jìn)料管道上分別設(shè)置SIS系統(tǒng)緊急切斷閥。

工廠SIS設(shè)置存在以上問(wèn)題均為存在SIS系統(tǒng)和DCS信號(hào)共用問(wèn)題而不滿足要求。

安全檢查中暴露出的問(wèn)題

下面為安全檢查中視為存在SIS系統(tǒng)和DCS信號(hào)共用問(wèn)題需要整改的三個(gè)示例

1、濱化集團(tuán)股份有限公司一級(jí)重大危險(xiǎn)源HF儲(chǔ)罐(V15902C/D)出口管道僅有一臺(tái)緊急切斷閥在DCS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)中共用，兩臺(tái)液位測(cè)量?jī)x表采用安全柵一分二方式在DCS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)中共用；

2、如杉杉新材料(衢州)有限公司無(wú)水氟化氫儲(chǔ)罐SIS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)共用溫度、壓力測(cè)量信號(hào)和控制閥。

3、云南中正化學(xué)工業(yè)公司液氨球館雷達(dá)液位計(jì)信號(hào)先進(jìn)入SIS系統(tǒng)，再通過(guò)通訊方式送入DCS系統(tǒng)，檢測(cè)元件未獨(dú)立設(shè)置。

總結(jié)

1、安全儀表系統(tǒng)信號(hào)通訊給DCS系統(tǒng)，是符合規(guī)范的，也是最常規(guī)的做法，即確保了SIS系統(tǒng)的完整性，有確保了SIS系統(tǒng)的優(yōu)先性，沒(méi)有任何問(wèn)題，安全儀表系統(tǒng)信號(hào)通訊給DCS和SIS系統(tǒng)獨(dú)立沒(méi)有任何關(guān)系！

注意：通過(guò)安全儀表系統(tǒng)485通訊給DCS的信號(hào)不能做為DCS控制信號(hào)，只能作為顯示信號(hào)。

2、一臺(tái)儀表信號(hào)經(jīng)過(guò)一入二出的信號(hào)隔離器，一路信號(hào)進(jìn)SIS，一路信號(hào)進(jìn)DCS，并不能簡(jiǎn)單的就說(shuō)不行，具體情況具體分析(主要是LOPa分析)，需要通過(guò)計(jì)算來(lái)確定是否可行。