安全儀表系統(tǒng)在過程工業(yè)中的應用

前言

ESD、FGS，以及BMS等安全聯(lián)鎖或保護系統(tǒng)在過程工業(yè)中的應用已經(jīng)有幾十年的歷史了。邏輯單元從最初的氣動邏輯、機電繼電器系統(tǒng)、固態(tài)邏輯、可編程電子控制器，到現(xiàn)在的安全邏輯控制器；從故障安全設(shè)計，到診斷技術(shù)的運用，技術(shù)和安全理念都有了長足的進步。IEC61508／1EC61511等功能安全標準的發(fā)布，使得安全儀表系統(tǒng)在各個行業(yè)的應用有了統(tǒng)一的工程技術(shù)體系以及功能安全評價和管理體系。這種基于績效的工程實踐，較之基于慣例的傳統(tǒng)做法，可以優(yōu)化改進SIS的操作性、功能性、完整性、可靠性，可審計性以及可維護性。本書循著IEC61508／IEC61511安全生命周期的脈絡(luò)，以SIS在過程工業(yè)的應用為主題，解讀這些功能安全標準的內(nèi)涵和要求，探討如何指導SIS的工程實踐。本書共分11章。緒論部分對書中涉及到的一些關(guān)鍵概念做概括性介紹，使讀者朋友初步了解本書將探討的內(nèi)容。第2章介紹在過程工業(yè)的SIS應用中有代表性的功能安全標準。第3、4、5、6章，以及第8章，圍繞著SIS的安全生命周期各階段的活動，介紹危險和風險分析、安全保護層以及SIF的SII。確定、SIS的工程設(shè)計，以及SIS的現(xiàn)場安裝、調(diào)試和維護。第7章介紹SIS的核心子系統(tǒng)-邏輯控制器（Logic Solver）。包括SIS邏輯控制器的技術(shù)發(fā)展歷程、安全系統(tǒng)與常規(guī)PLC的顯著區(qū)別、可編程邏輯控制器的典型硬件結(jié)構(gòu)和軟件、可編程邏輯控制器的內(nèi)部和外部通信，以及集成和驗收測試等。

內(nèi)容概要

本書循著IEC61508/IEC61511安全生命周期的脈絡(luò)，以SIS在過程工業(yè)的應用為主題，全面解讀這些功能安全標準的內(nèi)涵和要求，指導SIS的工程實踐。全書共分11章。第1章對全書中涉及到的一些關(guān)鍵概念做概括性介紹；第2章介紹在過程工業(yè)的SIS應用中有代表性的功能安全標準；第3～6章，圍繞著SIS的安全生命周期各階段的活動，介紹危險和風險分析、安全保護層以及SIF的SIL確定、SIS的工程設(shè)計；第7章介紹SIS的核心子系統(tǒng)—邏輯控制器(Logic Solver)；第8章介紹SIS的現(xiàn)場安裝、調(diào)試及維護；第9章介紹SIS的典型應用；第10章就IEC61508/IEC61511應用中的典型問題作比較深入的專題探討；第11童介紹IEC62061和IEC61513的要點。    本書適合過程工業(yè)領(lǐng)域自控設(shè)計、應用、維護人員及安全管理人員閱讀，也可作為高等院校自動化及相關(guān)專業(yè)，與安全儀表系統(tǒng)相關(guān)的理工科其他專業(yè)的教學參考書。

書籍目錄

序前言第1章  緒論  1.1  安全功能及風險降低  1.2  功能安全及安全完整性  1.3  過程工業(yè)中的風險降低機制  1.4  SIS與SIF  1.5  安全完整性等級SIL  1.6  SIS中邏輯控制器的技術(shù)特征和典型結(jié)構(gòu)  1.7  SIF子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)約束  1.8  安全生命周期與功能安全管理  1.9  特定應用(Application-Specifie)標準、SIS功能安全標準與質(zhì)量管理體系第2章  功能安全標準簡介  2.1  德國DIN V19250/DIN V VDE0801簡介  2.2  美國ANSI/ISA-84.01-1996簡介  2.3  IE(二61508簡介  2.4  IEC61511簡介  2.5  小結(jié)第3章  SIS的安全生命周期活動和功能安全管理  3.1  SIS的安全生命周期要求  3.2  安全生命周期各階段活動(以IEC61511為例)  3.3  功能安全管理第4章  危險和風險分析  4.1  典型的過程危險  4.2  典型的危險和風險分析流程  4.3  常用的過程危險和風險分析技術(shù)第5章  安全保護層以及SIF的SIL確定  5.1  風險降低的概念  5.2  安全保護層  5.3  保護層分析  5.4  SIF的SIL確定第6章  SBS的工程設(shè)計  6.1  安全要求規(guī)格書  6.2  SIS設(shè)備選型  6.3  重要的工程設(shè)計原則一結(jié)構(gòu)約束  6.4  SIS工程設(shè)計的一般共性要求第7章  SIS邏輯控制器  7.1  概述  7.2  安全系統(tǒng)與常規(guī)PLC的顯著區(qū)別  7.3  可編程(PE)邏輯控制器的典型結(jié)構(gòu)  7.4  SIS PE邏輯控制器軟件  7.5  SIS PE邏輯控制器的通信  7.6  SIS邏輯控制器的集成、安全驗證與FAT第8章  SIS的現(xiàn)場安裝、調(diào)試及維護  8.1  OSHA的PSM  8.2  SIS的安裝和調(diào)試  8.3  SIS的安全驗證  8.4  開車前安全審查  8.5  SIS的操作規(guī)程  8.6  SIS的維護規(guī)程  8.7  故障檢測及其處理  8.8  SIS的修改  8.9  SIS的現(xiàn)場功能安全管理  8.10  SIS的停用第9章  SiS的典型應用及案例分析  9.1  海上石油平臺的緊急停車系統(tǒng)  9.2  火災和氣體安全系統(tǒng)  9.3  燃燒器管理系統(tǒng)  9.4  高完整性壓力保護系統(tǒng)  9.5  案例分析一——Buncefield儲油罐的意外事故  9.6  案例分析二——Piper Alpha采油平臺意外事故第10章  IEC61508/IEC61511應用中的典型問題探討  10.1  關(guān)于ANSI/ISA-84.00.00-2004(IEC60511-1 Mod)的宗親條款(Grandfather Clause)  10.2  關(guān)于“經(jīng)驗使用”  10.3  SIF的PFD計算(SIL評估)  10.4  持續(xù)改進第11章  IEC62061和IEC61513要點簡介  11.1  IEC62061《機械安全  安全相關(guān)電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的功能安全》要點簡介  11.2  IEC61513《核電站  安全至關(guān)重要儀表和控制系統(tǒng)的一般要求》要點簡介附錄  常用的名詞術(shù)語與縮略語  一、常用名詞術(shù)語  二、常用縮略語參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（1）硬件安全完整性用于表征在危險失效模式（Hardware Failure Mode）下，隨機硬件失效（Random Hardware Failure）的可能性。隨機硬件失效是指系統(tǒng)在正常使用狀態(tài)下，在某個時間點，一個或多個元件隨機出現(xiàn)故障（Fault），依據(jù)硬件內(nèi)可能的降級機制（Degradation Mechanism），導致發(fā)生某種功能的失效。通過對系統(tǒng)的失效模式及其影響進行分析（Failure Modes and Effects Analysis，F(xiàn)MEA），借助于有效的失效率數(shù)據(jù)，可以對硬件的安全完整性進行評估計算，并且可以準確到合理的水平。另外，可以通過采用冗余結(jié)構(gòu)（Redundant Architectures）設(shè)計等措施，有效提高硬件的安全完整性。（2）軟件安全完整性用于表征可編程電子系統(tǒng)中的軟件，在規(guī)定的狀態(tài)和時間周期內(nèi)，實現(xiàn)其安全功能的可能性。（3）系統(tǒng)性安全完整性用于表征在危險失效模式下系統(tǒng)性失效。導致系統(tǒng)性失效發(fā)生的典型因素包括：系統(tǒng)設(shè)計錯誤或缺陷，不當?shù)陌惭b、調(diào)試，不當?shù)牟僮?，缺乏維護管理，以及軟件設(shè)計漏洞和組態(tài)缺陷等。系統(tǒng)性失效在很大程度上都是因為人為失誤造成的，要準確地計算評估其失效率非常困難，因此，IEC61508／IEC61511都強調(diào)在安全生命周期的架構(gòu)下，通過有效的功能安全管理，來提高系統(tǒng)性安全完整性。要注意必要的風險降低和安全完整性之間的概念關(guān)聯(lián)和轉(zhuǎn)換。風險用于度量特定危險事件發(fā)生的后果和概率。依據(jù)設(shè)定的“可接受風險”目標，確定“必要的風險降低”要求；進一步地，依據(jù)“必要的風險降低”要求，確定安全儀表系統(tǒng)的安全完整性等級。

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《安全儀表系統(tǒng)在過程工業(yè)中的應用》由中國電力出版社出版。

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