一、關(guān)于DCS和SIS共用傳感器概述

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

SIL等級不同，對系統(tǒng)能力要求亦不相同，在改造過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)場顯示儀表經(jīng)過一定改造，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，后期的運行及維護(hù)帶來了諸多不便。DCS注重過程監(jiān)控，所有儀表運行于動態(tài)調(diào)整過程，而SIS儀表處于靜態(tài)，在需要的危險場景下將生產(chǎn)過程轉(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，在一定程度上，其總體工藝、壓力、溫度均會對化工總體生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。

老舊裝置SIS改造后DCS監(jiān)控點變少，冗余儀表取消，無參考儀表等問題，對于測量帶來很大的風(fēng)險，一旦測量失效未及時發(fā)現(xiàn)將發(fā)生事故。那么SIS儀表通過RS-232、RS-485等協(xié)議通訊到DCS與DCS儀表冗余、比對，用于判斷傳感器的好壞可有效解決單一傳感器失效無法發(fā)現(xiàn)的問題。

（二）力學(xué)傳感器取壓通道共用

老舊裝置改造過程中，部分設(shè)備無法重新設(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，存在部分無法新增儀表的情況，如：流量計。流量計對直管段均有一定要求，直管段不滿足要求會造成測量不準(zhǔn)確、異常波動等等情況。改造中如果無法滿足安裝多臺流量計且等級為SIL1的回路，儀表可能會采取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，此方式實現(xiàn)簡便。因為儀表直接進(jìn)入SIS，再通訊到BPCS危險場景SIS儀表失效或DCS失效，不會造成SIS拒動發(fā)生事故的問題。SIS失效時，BPCS中有獨立的控制儀表，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提高DCS系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性，共用儀表不會造成不良影響。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，無法保障堵塞問題，那么會造成DCS和SIS測量同時失效，在危險狀態(tài)下SIS不能將過程轉(zhuǎn)入安全，造成事故。同時會對維護(hù)造成一定影響，在維修時二次閥門無法切斷的情況下需要切斷一次閥會同步切斷一次閥門，會將SIS傳感器同步切斷。取壓通道共用對于硬件設(shè)施有一定要求，對于不滿足要求的設(shè)備不能采用此種方式設(shè)置。此種方式在生產(chǎn)現(xiàn)場較為常見，能夠滿足DCS和SIS儀表獨立設(shè)置要求兼顧改造成本低廉。

（三）傳感器共用難以實現(xiàn)

由于DCS和SIS共用傳感器，傳感器失效將造成DCS和SIS同時失效，裝置的控制和聯(lián)鎖系于單個儀表中。對于單一條件聯(lián)鎖本為高可靠性，但DCS共用元件，當(dāng)儀表失效時，DCS錯誤的控制結(jié)果和SIS錯誤的拒動將造成不可挽回的結(jié)果。因為沒有冗余容錯措施，在應(yīng)用中對儀表的性能及維護(hù)人員要求極高。任何一方面得不到保障都會造成事故，所以此種方式難以實現(xiàn)。

（四）工程實踐與故障處理

結(jié)合實際來看，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，因此一個良好的工程實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)、廠商安全手冊對于檢維修說明詳細(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、圖紙、說明資料的情形下進(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，它也可以在一定程度上降低整體投資成本。此外，DCS引入SIS儀表做比對或冗余，通過設(shè)計和優(yōu)化可以極大地提高運行的穩(wěn)定性。不僅節(jié)能，更可增效，為企業(yè)在各時期的綠色可持續(xù)前行帶來一定的促進(jìn)。根據(jù)應(yīng)急廳《應(yīng)急管理部辦公廳關(guān)于印發(fā)2023年危險化學(xué)品安全監(jiān)管工作要點和危險化學(xué)品企業(yè)裝置帶“病”運行安全專項整治等9個工作方案的通知》文件規(guī)定：

:涉及毒性氣體、液化氣體和劇毒液體的一級、二級重大危險源的危險化學(xué)品罐區(qū)未設(shè)置獨立的安全儀表系統(tǒng)，如與DCS系統(tǒng)共用測量儀表、控制閥，進(jìn)SIS系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)的壓力變送器共用一個取壓點等。

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

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

安全檢查中暴露出的問題

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

1、濱化集團(tuán)股份有限公司一級重大危險源HF儲罐(V15902C/D)出口管道僅有一臺緊急切斷閥在DCS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)中共用，兩臺液位測量儀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)有限公司無水氟化氫儲罐SIS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)共用溫度、壓力測量信號和控制閥。

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

總結(jié)

1、安全儀表系統(tǒng)信號通訊給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，沒有任何問題，安全儀表系統(tǒng)信號通訊給DCS和SIS系統(tǒng)獨立沒有任何關(guān)系！

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

2、一臺儀表信號經(jīng)過一入二出的信號隔離器，一路信號進(jìn)SIS，一路信號進(jìn)DCS，并不能簡單的就說不行，具體情況具體分析(主要是LOPa分析)，需要通過計算來確定是否可行。