安全仪表系统（SIS）设计探索(1)

上传者：李金双
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上传时间：2015-04-28
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安全仪表系统（SIS）设计探索(1)

产业与科技论坛2014 年第13 卷第12 期
2014.（3）.2 Industrial & Science Tribune
安全仪表系统(SIS)设计探索
□仉冠生
【内容摘要】本文通过对安全仪表系统(SIS)的基本概念、安全等级的判定方法、安全仪表系统的设计等内容的阐述,明确安全
仪表系统的相关知识及工程设计原则。
【关键词】安全仪表系统;安全度等级;显性故障;隐性故障
【作者单位】仉冠生,中核第四研究设计工程有限公司
　　一、引言
近年来,生产事故的频发使得安全生产受到越来越多的
关注,为确保生产过程的安全,安全仪表系统(SIS)已越来越
多地得到重视并应用。安全仪表系统(SIS)是一种用于工业
过程的安全系统,对装置可能发生的危险或不采取措施将其
恶化的状态进行及时的响应和保护,使生产装置按照规定的
条件或者程序退出运行,从而使危险降低到最低程度,以保
证人员、设备的安全。本文详细介绍了安全仪表的基本概
念、安全等级及确定、安全仪表系统的设计原则等内容。
二、安全仪表系统的基本概念
安全仪表系统(SIS)是用仪表构成的实现安全功能的系
统,主要由传感器、逻辑运算器、最终执行元件及相应软件组
成。当生产过程出现变量越限、机械设备故障、SIS 系统本身
故障或能源中断时,安全仪表系统必须能自动(必要时可手
动)完成预先设定的动作,保证操作人员、生产装置转入安全
状态。安全仪表系统(SIS)也称为紧急停车系统。
边成长,其投资方式灵活。而 UPS 虽然能够实现并机扩容,
但往往需要带电操作,实施难度较大。目前UPS 系统建设一
般采取一次性建成满足远期需要的方式,这就造成工程建设
的一次性投资大的问题,而且当年资效益也很低。
三、高压直流供电系统设计应考虑的问题
(一)高压直流供电系统的供电方式。高压直流供电系
统采用分散式供电方式, 系统总输出容量根据设计总负荷与
蓄电池组充电容量之和合理配置。单个系统容量最大不宜
超过600 A,系统标称电压为240 V。系统运行时,浮充、均充
电压由蓄电池技术参数确定,并可在一定范围内调整。系统
输出电压可调范围为216 ~ 312 V。系统在其输出可调范围
内,应能输出额定电流。系统的直流输出电压值在其可调范
围内应能手动或自动连续调整。
高压直流供电系统中整流模块应能并联工作,并且能按
比例均分负载(负载为50% ~ 100%额定输出电流时),在监
控模块正常工作时,其不平衡度应不大于输出额定电流的 ±
5%。当监控模块异常时,系统输出不会中断,其不平衡度应
在额定输出电流的±10%以内。
(二)高压直流供电系统悬浮供电。高压直流供电系统
设计需注意考虑的问题是系统接地方式、绝缘检测、断路器
或熔断器的选择等。高压直流供电系统其直流输出侧采用
悬浮的供电方式,概括为以下几方面: 系统中交流输入应与
直流输出电气隔离;系统直流输出应与地、机架、外壳电气隔
离;使用时,正、负极均不得接地,采用悬浮方式供电;系统应
有明显标识标明该系统直流输出不能接地; 系统应具备绝缘
监测功能,在直流输出总配电屏中,应对总母排的绝缘状况
进行在线监测, 对每个分路的绝缘状况进行在线监测,并设
置接地故障告警。
高压直流供电系统采用悬浮方式供电可以避免操作人员
若不慎接触正、负母排的某一级时,不构成供电回路,不会危及
到人生安全。反之,若高压直流供电系统的正、负母排的一极
采用接地方式,当另一极不慎接地时,会造成接地短路故障而
导致灾难发生。悬浮方式供电正是借鉴电力系统输配电的方
式, 接触到同一极而无论其电压等级高或低都是安全的。高
压直流供电系统输出母排、电缆接点等带电部分都应采取加
装热塑套管或加缠绝缘胶带等防护措施,避免人员触碰到带
电部位以保证安全,维护操作时高压直流供电系统设备时,应
带绝缘手套、穿绝缘鞋。高压直流供电系统悬浮供电不接地,
但通信设备需防止静电及屏蔽要求,必须做好保护接地。
(三)高压直流供电系统保护方式。高压直流供电系统
保护方式全程双级保护, 熔断器和断路器保护组合, 末端控
制直流断路器与交流断路器组合,双级断路器与单级断路器
组合。高压直流供电系统配电中, 建议可以选择使用交流断
路器、直流断路器或熔断器,使用交流断路器已经过大量的
运行验证其安全性,而直流断路器使用时间较短,但其优点
是操作维护方便、故障恢复快,使用时需确认其耐压值一定
要满足系统电压要求,实际工程中,可采用3P 直流塑壳断路
器及2P 直流小型断路器。
四、结语
高压直流供电系统实验工程及实验结果已验证了其优
越性和发展前景,通信用高压直流电源是一个新型的供方
式,作为通用的供电系统,安全稳定可靠性的运行才是最重
要的,其次是节能环保方面的优势,因此高压直流电源系统
取代传统UPS 电源系统已势在必行。
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