推荐标准-SHT 3018-2003 石油化工安全仪表系统设计规范.pdf

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1、I CS 2 5 . 0 4 0 . 0 1 P 7 2 各客号 ，J 3 1 9 - 2 0 0 4 中华 人 民共 和 国石 油 化 口 二 千 r “ l r -韦 示 刊- S H / T 3 0 1 8 -2 0 0 3 代替S H 3 0 1 8 -1 9 9 0 石油化工安全仪表系统设计规范 D e s i g n c o d e f o r s a f e t y i n s t r u m e n t e d s y s t e m i n p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y 2 0 0 4 - 0 3 - 1 0 发布2 0 0

2、 4 - 0 7 - 0 1 实施 中 华 人 民 共 和 国 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会发 布 S H/ T 3 0 1 8 - 2 0 0 3 目次 前言 ， “ “ “ ” 一m 1 范围. . . . . . . . . . . . . . . . ” ” “ ” ， ” “ ， “ 1 2 术语和定义 ” “ “ “ ” 一1 3 基本原则 “ ” “ ” “ “ ” ” “ “ 一 3 4 传感器 ， ， “ ” ， “ ” “ ” ” “ ， “ ” ” ” 3 5 最终执行元件 ” “ ” ” “ “ ， “ ” ” 4 6 逻辑运算器 “ “ “ ” ” ” ”

3、” ” ” ” “ “ 4 7 通信接口 ” “ “ “ “ ” ” ” ” 一5 8 人机接口 ， ” ， ” ， ， ， “ ” ” 二 ，! 5 9 过程接口 “ ” ” ， ，. “ “ “ ” ” 6 1 0 软件组态 “ ” ” 6 1 1 工程设计 ， ” ” ” ， ” ” 6 附 录A ( 资料 性附录) 安全仪表系统规格书编制提纲 “ ， ， ， ， ， ， ” “ ， ， ， “ “ “ 8 用词说明 ， “ 一1 1 附:条文说明 “ 1 3 S H/ T 3 0 1 8 -2 0 0 3 月 li青 本 规范 是 根 据 原 国 家 经贸 委 关 于 下 达2 0 0

4、 2 年 石 化 行 业标 准制 修 订 项目 计 划的 通知 ( 国 经 贸 厅 行业 2 0 0 2 1 3 6号)和中国石化建标 2 0 0 3 ) 9 4号文的通知，由中国石化工程建设公司对原 S H 3 0 1 8 -1 9 9 0 ( S H J 1 8 -9 0 ) 石油化工企业信号报警、 联锁系统设计规范 进行修订，由中国 石油化工 集团公司工 程建设管理部组织审定. 本规范共分 1 1 章和 1 个资料性附录。 本规范与S H 3 0 1 8 -1 9 9 0 ( S H J 1 8 - 9 0 ) 石油化工企业信号报苦、 联锁系统设计规范 相比， 主 要变化:规范内 容深度

5、和广度作了较大部分调整，原规范为5 章， 本规范为1 1 章. 本规范在实施过程中， 如发现需修改或补充之处， 请将意见和有关资料提供给主编单位 ( 地址: 北 京市朝阳区亚运村安慧北里安园2 1 号， 邮政 编码: 1 0 0 1 0 1 ) ，以 便今后修订时参考。 本规范由 主编单位 负责解释。 本规范主编单位:中国 石化工程建设公司 主 要 起 草 人:黄步 余王建民 王玉华 S H/ T 3 0 1 8 - 2 0 0 3 石油化工安全仪表系统设计规范 范围 1 . 1 本规范适用于新建、改 扩建 石油化工装置( 或工 厂) 安全仪表系统的工程设计. 储运系统、公用工 程及辅助设施等

6、工 程设计可参照执行. 1 . 2 安 全仪表系统的工程设计必 须满足石油化工装置( 或工厂) 安全度等级的要求。 1 . 3 相关标准如下: I E C 6 1 5 0 8 F u n c t i o n a l s a f e t y o f e l e c t r ic a l / e le c t r o n i c / p r o g r a m m a b l e e l e c tr o n ic s a f e t y - r e l a t e d s y s te m s I E C 6 1 5 1 1 F u n c t i o n al s a f e t y : s

7、a f e t y i n s t r u m e n t e d s y s t e m s f o r t h e p r o c e s s in d u s t ry s e c t o r A N S I / I S A - 8 4 . 0 1 A p p l i c a t i o n o f s a f e t y i n s t r u m e n t e d s y s t e m f o r t h e p r o c e s s i n d u s t r i e s D I N V 1 9 2 5 0 P r o g r a m m a b l e s a f e t

8、y s y s t e m I E C 6 1 1 3 1 P r o g r a m m a b l e c o n tr o l l e r 1 . 4 执行本标准时，尚应符合国 家现行有关强 制性标准规范的要求。 2 术语和定义 下列术语和定义适用于本规范. 2 . 1 危险故障 d a n g e r o u s f a i l u re 能够导致安全仪表系统处于危险或失去功能的故障。 2 . 2 安全故障s a f e f a i l u r e 不会导致安全仪表系统处于危险的故障。 安 全 仪 表 系 统 s a f e t y i n s t r u m e n t e d s

9、y s t e m ( S I S ) 用仪表实现安全功能的 系统。系统包括传感器，逻辑运算器， 最终执行元件及相应软件等. 2 . 4 安 全 度 等 级 s a f e t y i n t e g r it y l e v e l ( S I O L ) 用于描述安全仪表系统安全综合评价的等级。 2 . 5 最终执行元件 f in a l e le m e n t 安全仪表系统的一部分，执行必要的动作，使过程达到安全状态. 逻辑运算器 l o g i c s o l v e r 安全仪表系统或过程控制系统中完成一个或多个逻辑功能的部件。 S H/ T 3 0 1 8 -2 0 0 3 2

10、. 7 可编程电 子系统 p r o g r a m m a b le e l e c t r o n ic s y s t e m ( P E S ) 由一个或多个可编程电子设备组成，用于控制、保护或监视的系统。 过 程控 制 系 统 p r o c e s s c o n t r o l s y s t e m ( P C S ) 用于直接或间接控制过程及相关设备的控制系统。 2 . 9 冗 余r e d u n d a n c y 用多个相同的模块或部件实现特定功能或数据处理。 2 . 1 0 容错 f a u l t t o l e r a n t 功能 模块在出现故障或错误时，仍继

11、续执行特定功能的能力。 2 . 1 1 表决 v o t in g 用多数原则确定结论. 2 . 1 2 故 障 安 全 f a i l t o s a f e 安全仪表系统发生故障时， 使被控制过程转入预定安全状态。 2 . 1 3 显性故障 o v e r t f a u l t 能够显示 自身存在的故障。 2 . 1 4 隐性故障 c o v e r t f a u l t 不能显示自身存在的故障。 2 . 1 5 平均故障间隔时间 m e a n t i m e b e t w e e n f a i l u re s ( M T B F ) 相邻故障间隔的平均时间 ( 包括平均失效时

12、间和平均修复时间) 。 2 . 1 6 平 均 修 复 时间 m e a n t i m e t o re p a ir ( M T T R ) 故障修复所需要的平 均时间 ( 包括 诊断， 确认及等待时间) e 2 . 1 7 平均失效时间 m e a n t i m e t o f a i l u r e ( MTT玛 功能单元实现规定功能失效平均时 间。 2 . 1 8 可用性 a v a i l a b il i t y ( A ) 系统可以使用工作时间的概率。 2 . 1 9 可靠性 r e l i a b i l i t y ( R ) S H/ T 3 0 1 8 - 2 0 0

13、 3 系统在规定的时间间隔内发生故障的概率。 2 . 2 0 传感器s e n s o r 用于测量过程变量的单一或组合设备。 墓木原则 3 . 1 安全仪表系统独立于过程控制系统， 独立完成安全保护功能. 3 . 2 当 过程达到预定条件时， 安全仪表系 统动作， 使被控制过程转入安全状态. 3 . 3 根据以下要求确定安全仪 表系统的功能: 对过程危险性及可操作性分析; 人员、 过程、 设备及环 境的保护:安全度等级。 3 . 4 安全仪表系统可按照安全度等级的 要求分为 1 , 2 , 3 , 4 级。 安全等级越高， 安全仪表系统的安全 功能越强。 3 . 5 安全仪表系统 应设计成故

14、障安全型。 3 . 6 安全仪表系统 应具有硬件和软件诊断和测试功能. 3 . 7 安全仪表系统构成 应使中间环节最少。 3 . 8 安全仪表系统的 传感器、最终执行元件宜单独设置. 3 . 9 安全仪表系统应能与 过程控制系统、 工厂管理系统进行通信。 3 . 1 0 安全仪表系统宜提供独立于 逻辑 运算器的手动设施， 直接操作最终执行元件。 3 . 1 1 当多个单元的 保护功能 在一套安 全仪 表系统内完成时， 其共用部分应符合最高安全等级要 求。 3 . 1 2 安全仪表系统的人机接口 宜与过 程控制系统相同。 4传感器 4 . 1 传感器的 独立设置原则 4 . 1 . 1 1 级安

15、全仪表系 统，其传感器可与过程控制系统共用。 4 . 2 . 2 2 级安全仪表系 统， 其传感器宜与过程控制系统分开。 4 . 2 . 3 3 级安全仪表系 统， 其传感器应与过程控制系统分开. 4 . 2 传感器的冗余设置原则 4 . 2 . 1 1 级安全仪表系 统， 可采用单 一的 传感 器。 4 . 2 . 2 2 级安全仪表系统， 宜采用冗余的 传感 器. 4 . 2 . 3 3 级安全仪表系统， 应采用冗 余的 传感器。 4 , 3 传感器的冗余方式选用 4 . 3 . 1 当重点考虑系统的安全性时， 应采用 “ 或” 逻辑结构。 4 . 3 . 2 当重点考虑系统的可用性时，

16、应采用 “ 与” 逻辑结构。 4 . 3 . 3 当系统的安全性和可用性均需保障时， 宜采用三取二 逻辑结构。 4 . 4 安全仪表系统的 传感器宜采用隔爆型. S H/ T 3 0 1 8 - 2 0 0 3 5 最终执行元件 5 . 1 最终执行元件可以是安全仪表系统用的切断阀.与过程控制系统共用的控制阀 或电动阀等。气动 控制阀或气动切断阀均应带接受安全仪表系统控制信号的电磁阀。 5 . 2 阀门 的独立设置原则 5 . 2 . 1 1级安全仪表系统，其阀门可与过 程控制系 统共用，应确 保安 全仪表系统优先于过 程控制系统 的动作。 5 . 2 . 2 2 级安全仪表系统， 其阀门宜与

17、过 程控制系统分开. 5 . 2 . 3 3 级安全仪表系统， 其阀门宜与过 程控制系统分开。 5 . 3 阀门的冗余设置原则 5 . 3 . 1 1 级安全仪表系统， 可采用单一的阀门 。 5 . 3 . 2 2 级安全仪表系统，宜 采用冗余的 阀门，如采用单一的阀门， 配套的电 磁阀宜冗余配置。 5 . 3 . 3 3 级安全仪表系统，宜 采用冗余的阀门，配套的电磁阀宜冗余配置. 5 . 3 . 4 冗余配置的阀门 ，可采用一个控 制阀 和一个切断阀。 5 . 4 电 磁阀的设置原则 5 . 4 . 1 控制阀 上的电磁阀应安装在阀门 定位器与执行机构之间. 5 . 4 . 2 电 磁阀

18、放空口 应有防护措 施。 5 . 4 . 3 当重点考虑系统的 安全性时， 冗余电磁阀宜采用与逻辑连接。 5 . 4 . 4 当重点 考虑系 统的 可用性时，冗余电磁阀宜采用或逻辑连接。 5 . 4 . 5 电磁阀 应采用长期带电型，电磁阀电 源应由安全仪表系统提供。 5 . 4 . 6 安 全仪表系统的电磁阀宜 采用隔爆型。 5 . 5 电 动阀 的配置原则 5 . 5 . 1 安全仪表系 统和过程控制系统可共用电 动阀。 5 . 5 . 2 电 动阀 不采用冗余配置， 必要时 可采用冗余的接点接入电气 控制回路。 6 逻辑运算器 6 . 1 安全 仪表系统的逻辑运算器可由 继电 器系统或可

19、编程序电 子系统构成，也可由其混合构成。 6 . 2 逻辑运算器的技术选择原则 6 . 2 . 1 继电 器系 统 继电器系统用于输入输出点较少、逻辑功能简单的场合. 6 . 2 . 2 可 编程序电 子系统 a ) 可编程序电子系统用于下列场合: 1 ) 输入输出点 较多; 2 ) 逻辑功能复杂; 3 ) 与过程控制系统进行数据通信; b ) 可编程序电子系 统可以 是可 编程序逻辑控 制器( P L C ) 、 分散型控制系统( D C S ) 或其它专用系统。 6 . 3 逻辑运算器的独立原则 S H / T 3 0 1 8 -2 0 0 3 6 . 3 . 1 1 级安 全仪表系统，其

20、逻辑运算器宜与过程控制系统分开. 6 . 3 . 2 2 级安 全仪表系统，其逻辑运算器应与过程控制系统分开。 6 . 3 . 3 3 级安全仪表系统， 其逻辑运算器必须与过程控制系统分开。 6 . 4 逻辑运算器的冗余原则 6 . 4 . 1 1 级安 全仪表系统，可采用单一的 逻辑运算器。 6 . 4 . 2 2级安全仪表系统，宜采用冗余或容错的逻辑运算器， 其中央处理单 元， 等 应冗余配置，输入/ 输出 模块宜冗余配置。 6 . 4 . 3 3 级安 全仪表系统， 应采用冗余或容错的逻辑运算器， 其中央处理单元， 模块及通信系统等应冗余配置。 电源单元，通信系统 电源单元，输入/ 输出

21、 通信接口 7 . 1 安全仪表系统与工程师站通信可 采用R S -2 3 2 , R S -4 8 5 / R S - 4 2 2 串行 通信方式。 7 . 2 安全仪表系统管理网 络可采用工 业以 太网通信方式. 7 . 3 安全仪表系统与过程控制系统通信 可采用 R S 2 3 2 , R S - 4 8 5 / R S - 4 2 2串行通信方式: 过程控制系 统为主站， 安全仪表系统为从站。 7 . 4 安全仪表系统负荷不应超过6 0 % , 人机 接口 8 . 1 操作站 8 . 川操作站可采用过程控制系统操作站。 8 . 1 . 2 应确保 操作站失效时， 安全仪表系统的 逻辑处

22、理功能不会受 到影响。 8 . 1 . 3 操作站不能修改安全仪表系统的编程软件. 8 . 2 辅助操作台 8 . 2 . 1 用于安 装紧急停车按钮、开关、 信号报警器等。 8 . 2 . 2 信号报警器宜采用一体化的闪光报警器。 8 . 2 . 3 灯光显 示应采 用闪光、平光或熄灭表示报警顺序的不同状态。 8 . 2 . 4 红色灯光表示越限报 警或紧急状态:黄色灯光表示预报警; 绿色灯光表示运转设 备或过 程变量 正常。 8 . 2 . 5 宜选择区别第一信号记 忆的闪光报警器 ( 有顺序事件记录或历史记录的 情况可不设 置) ，信号 报警顺序如表 I 所示。 表1 区 别第一信号的闪

23、 光报替顺序 过 程 状 态第一信号的灯光显示 其余灯光显示声响备注 正常不亮不亮不响 第一信号输入闪光平光 响 其余信号输入 按确认按钮闪光平光不响 报替信号消失不亮不亮不响 运行正常 按试验按钮 亮亮响试脸检查 S H/ T 3 0 1 8 - 2 0 0 3 8 . 2 . 6 一 般信号报警采 用D C S / P L C 实现 . 重要报警除 操作 站上显示 外， 在辅助操 作台 上宜设置 灯光显 示。 8 . 2 . 7 紧急停车按钮宜采用红色， 旁路开关宜 采用 黄色， 确认按钮宜 采用黑色， 试验按钮宜采用白 色. 8 . 3 工程师站 8 . 3 . 1 工程师站完成安 全仪

24、表系 统编程组 态及维 护。 8 . 3 . 2 工程师站可采用台式P C 机， 也可 采用便携式P C 机。 过程接口 9 . 3 9 . 4 9 . 5 过程接口 包括输入输出卡、顺 序事件输入卡、配电器、安全栅、 开关、 继电器等关联设备。 输入输出卡应带 光电或电 磁隔离， 每个通道应互相隔离.带故障诊断。 若 采用三 取二过 程信号应分别 接到三个不同的输入卡. 安全仪表系统不应采用现场总线通信方式。 输入输出 卡相连接的 传感器和 最终执 行元件应设 计成故障安 全型. J内 : 0幼0甘0口 1 0 软件组态 1 0 . 1软件组态 编程语言应符合I E C 6 1 1 3 1

25、一 3工业标准。 1 0 . 2 软件组态的安全性 1 0 . 2 . 1 采用P R O M或E P R O M存储器 存储应用软件， 提供防止未被授权人员修改程序的功能。 1 0 . 2 . 2 软件应能在线修改及下载。 1 0 . 3 软件组态的 审查 1 0 . 3 . 1 软件组态的 程序应与逻辑图 一致。 1 0 . 3 . 2 在系统投用前应对软件 组态进行1 0 0 % 的 功能 测试。 1 0 . 4 软件组态文件 1 0 . 4 . 1 功能逻辑图。 1 0 . 4 . 2 软件采用的主要参数及变量。 1 0 . 4 . 3 软件程序说明、用户手册、使 用说明 等。 1 1

26、 工程设计 1 1 . 1 基础工程设计 1 1 . 1 . 1 根据安全度等级，确定安 全仪表系统的功能 和方案。 1 1 . 1 , 2 根据工艺安全功能说明 或因果 表、管 道仪 表流程图 P S H/ T 3 0 1 8 -2 0 0 3 1 0 质且保证 1 0 . 1 质量保证程序 1 0 . 2 功能 测试 1 0 . 3 测试范围 1 0 . 4 测试合格证书 1 0 . 5 I S O 9 0 0 0质量标准 1 0 . 6 认证书 1 1 文件资料 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 工程设计文件 硬件说明书和手册 硬件合格证书 系统软件说明 组态编程文件 验收

27、测 试程序及报告 1 2 性能保证 1 2 . 1 硬件/ 软件 1 2 . 2 保修及维护 1 2 . 3 备件支持 附:I / 0 清单 附:安全仪表系统硬件配置图 S H/ T 3 0 1 8 -2 0 0 3 用 词 说 明 对本标准条文中要求执行严格程度不同的 用词，说明如下: ( 一) 表示要求很严格、非这样做不可并具有法定贵任时， 用词为 “ 必 须”( m u s t ); ( 二) 表示要准确地符合标准而 应严格遵守时，用词为: 正面词采用 “ 应”( s h a ll ) ; 反面词 采用 “ 不 应” 或 “ 不得” ( s h a l l n o t ) . 三) 表示

28、在几种可能 性中 推荐 特别合适的一 种， 不提及也不排除其他可能性， 或表示是首选的但 未必是所要求的，或表示不赞成但也不禁止某种可能 性时， 用词为: 正面词采用 “ 宜” ( s h o u ld ) ; 反面词采用 “ 不宜” ( s h o u l d n o t ) . ( 四) 表示在标准的界限内所允许的行动步骤时. 用词为: 正 面 词 采 用“ 可” ( m a y ) ; 反面词采用 “ 不必”( n e e d n o t ) . 中华人民共和国石油化工行业标准 石油化工安全仪表系统设计规范 S H/ T 3 0 1 8 - 2 0 0 3 条 文 说 明 2004 北京

29、 S H/ T 3 0 1 8 -2 0 0 3 目次 范围 ， ， 1 7 术语和定义 ， ， ， ， 1 7 基本原则 ， ， ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 传感器 。 。 ， 1 8 最终执行元件 ， ， ，. 1 9 逻辑运算器 4

30、4 ， ， ， ， ， ， 1 9 通信 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 人机接口 2 2 过程接口 ， ， ， 。 ， ， ， ， ， ， ， 2 2 S H/ T 3 0 1 8 -2 0 0 3 石油化工安全仪表系统设计规范 范围 j . 2 安

31、全仪表系统的工程设计包括基础工程设 计、详细工程设计、 安装和调试、 预投运检查、 投运操 作及维护程序、修改或更新等。 1 . 3 安全仪表系统的工程设 计， 尚 应符合 现行G B 5 0 0 5 8 一 9 2 ( 爆炸和 火灾危险场 所电力 装置 设计规范 ， G B 3 8 3 6 -2 0 0 0 ( I E C -6 0 0 7 9 -1 9 9 0 ) 爆炸性气体环境用电设备)的有关规定. 1 . 4 I E C 6 1 5 0 8 F u n c t i o n a l s a f e t y o f e l e c t r i c a l / e l e c tr o n

32、i c / p r o g r a m m a b le e le c tr o n i c s a f e t y - r e l a t e d s y s t e m s . 主要用于安全仪表系统制造和供应商。 I E C 6 1 5 1 1 F u n c t i o n a l s a f e t y : s a f e t y i n s t r u m e n t e d s y s t e m s f o r t h e p r o c e s s i n d u s t ry s e c t o r . 主要用于安全仪表系统设计、集成和用户。 术语和定义 主要参照I E C

33、6 1 5 1 1 一1 G e n e r a l f r a m e w o r k , d e f in i t i o n , s y s t e m , s o ft w a r e , h a r d w a r e r e q u i r e m e n t 进行 编制的。 基本原则 3 . 1 安全仪表系统不同于批量控制、 顺序控制及过程控制的工艺联锁。 当 过程变量 越限， 机 械设备的 障， 系统本身故障或能 源中断时， 安 全仪表系统能自 动 必要时可 手动) 地完成预先设定的 动作， 使操 作人员、工艺装置及环保转入安全状态。 安全仪表系统 ( S I S )也 称为紧

34、急停车系统 ( E S D ) 、安全停车系统 ( S S D ) 、安全联锁系统 ( S I S ) 或安全保护系统 ( S P S ) . 安全仪表系统宜采用经权威机构认证的可编程序控制系统。 3 . 3 对过程危险性分析，设备及环境的保护要求， 安全度等级确定 不属于本规定的范围。 3 . 4 国外类似标准中将过程的危险或过程安全度进行了分级，如德国标准 D I N V 1 9 2 5 0 将过 程危险 定义为8 级 ( A M -A K 8 ) : 国际电 工委员会I E C 6 1 5 0 8 将过程安全度等级定义为4 级 ( S I L L - S I L 4 ) : 美国国家标准

35、学会/ 美国仪表学会 A N S I / I S A -S 8 4 . 0 1 将过程安全度等级定义为3 级 ( S I L L - S I L 3 ) . I E C 6 1 5 0 8定义的S I L O用于核工业。见附表 I 、附表 I I 、附表II I . S H / T 3 0 1 8 -2 0 0 3 附表 I 各种标准规范有关安全度等级划分对照表 I E C 6 1 5 0 8 SI L AN S I / I S A 5 8 4 . 0 1 S I L T O V 八K DI N V 1 9 2 5 0 1 1AK 2 , AK 31 , 2 22人 K4 3 , 4 33 A

36、K 5 , AK 65 , 6 4A K7 , A K8 7 , 8 附表n 安全仪 表的 性能要求 ( 要求 低的操作模式) 安全度等级平均故障率 可 用 度 1 1 0-1 0 9 0 . 0 0 % - 9 9 . 0 0 % 2 1 0 - “ 1 r 9 9 . 0 0 % 9 9 . 9 0 % 3 l 0 - 1 0 ,9 9 . 9 0 % 9 9 . 9 9 % 附 表m安全 仪表的 性能要求 ( 要求离 或连续操作模式) 安全度等级平均故障率 可 用 度 1 1 0 - 1 09 9 . 9 9 90 0 0 0 % - - 9 9 . 9 9 9 9 0 0 0 % 2 1 0 - 1 0 9 9 . 9 9 9 9 0 0 0 % - 9 9 . 9 9 9 9 9 0 以 3 1 0 - 1 0 9 9 . 9 9 99 9 0 0 % - - 9 9 . 9 9 9 9 9 9 既 安全度等级的确定 1 级:装置可