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安全仪表系统的冗余配置有哪些不同类型?如何根据化工装置风险特点选择合适的冗余方案?

来源:233网校 2025-11-18 12:08:06
导读:深入解读安全仪表系统冗余设计的核心要点,分析不同冗余配置的适用场景及选择依据,帮助化工企业实现安全性与经济性的最优平衡。

安全仪表系统的冗余配置有哪些不同类型?如何根据化工装置风险特点选择合适的冗余方案?

在化工装置安全仪表系统(SIS)设计中,合理的冗余配置是确保系统可靠性的关键要素。根据《GB50770-2013石油化工安全仪表系统设计规范》和行业实践经验,主要冗余类型包括:

  1. 硬件冗余

  • 1oo1(单通道):无冗余,适用于SIL1级非关键场合

  • 1oo2(双通道取一):提高可用性但可能增加误动作率

  • 2oo3(三取二):平衡安全性与可用性,文档[4]推荐用于SIL3级关键保护

  1. 功能冗余

  • 采用不同原理的检测方式(如压力+流量)

  • 文档[3]GB/T45420强调需避免共性故障风险

  1. 地理冗余

  • 控制器异地布置,防范文档[1]中的外部冲击风险(概率1×10⁻²/年)

选型决策要素

  • 根据文档[2]AQ/T3034的变更管理要求评估工艺变更影响

  • 结合文档[1]的失效频率数据(如泵密封失效1×10⁻¹/年)确定关键点

  • 参考文档[5]成本效益分析模型优化配置

典型案例: 某大型乙烯装置采用2oo4表决系统(超出常规2oo3),专门防范文档[1]中的大口径管道泄漏风险(概率1×10⁻⁶/年)。

专家建议

  1. SIL3级联锁必须采用2oo3或更高冗余等级

  2. 对于文档[1]中高频风险(如操作失误1×10⁻¹/年)应考虑功能冗余

  3. 定期按文档[3]要求进行冗余有效性评估

科目:化工安全

考点:安全仪表系统

1、安全仪表系统能够对装置设备、人员健康及环境提供安全保护。下列关于安全仪表系统的说法中,正确的是(  )。

A.安全仪表系统由传感器、逻辑运算器、最终执行元件及相应软件等组成,主要包括DCS、PLC等系统

B.安全仪表系统具有故障安全性,即系统中个别探测器或表决器出现故障,系统仍能使装置安全停车并且处于安全模式下

C.安全仪表系统是一个被动系统,当运行参数出现波动,能够实时地进行调整,保持生产过程的连续稳定运行

D.SIS中的逻辑运算器一般采用双冗余的可编程控制器,安全性很高

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参考答案:B
参考解析:A选项错误,安全仪表系统主要包括仪表保护系统和紧急停车系统。DCS、PLC系统属于仪表控制系统。 C选项错误,能够对运行参数进行实时修正调整的是基本过程控制系统。 D选项错误,SIS中的逻辑运算器一般采用三重化冗余的可编程控制器来实现。

2、容错是指系统在一个或多个元件出现故障时,系统仍能继续运行的能力。一个容错系统无须具有的功能是(  )。

A.检测出发生故障的元件

B.报告操作人员何处发生故障

C.即使存在故障,系统依然能够持续正常运行

D.完成故障的自我修复

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参考答案:D
参考解析:本题考查的是容错系统。一个容错系统应该具有以下的功能:一是检测出发生故障的元件。二是报告操作人员何处发生故障。三是即使存在故障,系统依然能够持续正常运行。四是检测出系统是否已被修理恢复常态。

3、安全仪表系统(简称SIS)为专门用于安全的控制系统。对于各种因素导致的危险,SIS按系统设定的程序立即作出正确反应并给出相应的逻辑信号,使装置安全联锁或停车。安全仪表系统的组成是(  )。

A.测量仪表、信号传输电缆和信号转换卡件

B.冗余的可编程逻辑控制器及控制系统机柜内所有设备

C.电磁阀、紧急切断阀和电机控制开关

D.传感器、逻辑运算器、最终执行元件及相应软件

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参考答案:D
参考解析:安全仪表系统由传感器、逻辑运算器、最终执行元件及相应软件等组成。
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