P中華人民共和國石油天然氣行業標準輸油氣管道工程安全儀表系統設計規范Designspecificationforsafetyinstrumentedsystem2023-05-26發布2023-11-26實施根據國家能源局綜合司《關于下達2020年能源領域行業標準制(修)訂計劃及外文版翻譯計劃的通知》(國能綜通科技總結實踐經驗，參考國內外有關標準，并在廣泛征本規范共分8章和3個附錄，主要內容包括：總則、術語程中如有意見或建議，請寄送中國石油天然氣管道工程有限公司(地址：河北省廊坊市和平路146號，郵編：065000)。王懷義史學玲王永吉康鵬飛張書勇高銘澤鐘小木臧振勝王書惠王多才陳超聲1總則 12術語及縮略語 22.1術語 22.2縮略語 43基本規定 53.1設計原則 5 64系統功能及分級 75系統設置 85.1系統組成 85.2檢測元件 85.3執行元件 5.6輔助操作 6設備選型及安裝 6.1一般規定 6.2檢測元件 6.3執行元件 6.4輔助操作設施 7軟件及組態 7.1軟件要求 8工程設計與評估 附錄A輸油管道站場及附屬庫區安全儀表系統功能表 附錄B輸氣管道站場安全儀表系統功能表 26附錄C安全儀表系統SL評估過程 標準用詞說明 引用標準名錄 12Termsandabbreviations 2 22.2Abbreviations 4 53.1Designprinciples 53.2Relationshipwiththeothersystem 6 7 8 8 8 5.4Logicalcontrolunits 5.6Auxiliaryoperation 6.1Generalrequirements 6.4Auxiliaryoperatingfacilities 6.7Instrumentinstallationandwiring 20 8Engineeringdesig Explanationofwordinginthiscode Listofquotedstand Addition:Explanationofprovisions 1.0.1為保障輸油、輸氣管道的安全生產，指導和規范輸油氣管道工程中安全儀表系統的設計工作，做到技術先進、經濟合理、安全適用、節能環保，制定本規范。1.0.2本規范適用于陸上原油管道、成品油管道及附屬庫區工程和天然氣管道工程的設計。1.0.3安全儀表系統的設計除執行本規范外，尚應符合國家現—1—以多個遠程終端監控單元通過有線或無線網絡連接起來，具有遠程監測控制功能的分布式計算機控制系統。監控油氣管道輸送，負責管道或管網生產運行、調度和管對工藝站場的生產過程、工藝設備及輔助設施實行自動控不執行任何SIL≥1以上的安全儀表功能，響應過程測量及其他相關設備、其他儀表、控制系統或操作員的輸入信號，按過程控制規律、算法、方式，產生輸出信號實現過程控制及實現一個或多個安全儀表功能的儀表系統。壓縮機、驅動裝置及其他輔助設施的監控系統。在開展工藝危害分析工作中所運用到的，通過使用“引導詞”分析工藝過程中偏離正常工況的各種情形，從而發現危害—2—續表2序號功能安全回路執行動作備注4輸油泵非驅動端振動高高報警聯鎖觸發輸油泵單體設備ESD執行輸油泵單體設備緊急停車25輸油泵泵殼溫度高高報警聯鎖觸發輸油泵單體設備ESD26輸油泵機械密封泄漏(壓力開關)檢測高高/(液位開關)檢測低低報警聯鎖觸發輸油泵單體設備ESD27輸油泵電機驅動端溫度高高報警聯鎖觸發輸油泵單體設備ESD28輸油泵電機非驅動端溫度高高報警聯鎖觸發輸油泵單體設備ESD29輸油泵電機驅動端振動高高報警聯鎖觸發輸油泵單體設備ESD2輸油泵電機非驅動端振動高高報警聯鎖觸發輸油泵單體設備ESD2輸油泵電機U/V/W三相繞組溫度高高報警聯鎖觸發輸油泵單體設備ESD2直接加熱爐出口油溫高高報警聯鎖觸發加熱爐單體設備ESD由加熱爐單體設備的邏輯控制單元完成邏輯控制，實現加熱爐單機緊急停車1直接加熱爐爐膛溫度高高報警聯鎖觸發加熱爐單體設備ESD1間接加熱爐出口油溫高高報警聯鎖觸發加熱爐單體設備ESD147-與BPCS和SIS有關的整體安全的組成部分，它取決于SIS基本過程控制系統和安全儀表系統混合應用的邏輯控制BDV:緊急放空閥(blowdownvalve)BPCS:基本過程控制系統(basicprocesscontrolsystem)ESDV:緊急關斷閥(emergencyshutdownvalve)FC:事故關(failtoclose)HMI:人機接口(humanmachineinterface)PFD:失效概率(probabilityoffailure)SRS:安全技術要求(safetyrequirementspecification)3.1.2安全儀表系統的工程設計應兼顧可靠性、可用性、可維3.1.3安全儀表系統的設計應遵循安全完整性原則，并應符合下列規定：1系統中的各個組成部分應滿足安全儀表系統的安全完整2安全完整性可通過冗余、增加測試頻率、故障自診斷等3.1.4安全儀表系統的設計應遵循獨立設置原則，并應符合下列規定：1當安全完整性等級為SIL2及以上時，安全儀表系統與基本過程控制系統應分開設置。2安全儀表系統與基本過程控制系統合用時，共用部分及執行安全儀表功能部分應與安全完整性等級相適應。3.1.5安全儀表系統的設計應遵循故障安全原則，并應符合下列規定：1開關量檢測元件的接點宜為常閉且帶診斷功能的接點。2執行元件的安全完整性等級為SIL2及以上時，其電磁3.1.6安全儀表系統的設計應遵循優先原則，并應符合下列規定：1安全儀表系統的動作應優先于基本過程控制系統。—5—2執行元件的動作不應受就地/遠控的約束和限制。3.1.7安全儀表系統的設計應遵循簡化原則，并應符合下列規定：1安全儀表系統應減少中間環節。2邏輯控制單元與檢測元件、執行元件間應采用硬線方式3安全儀表系統不應采用串級停車邏輯。3.1.8除超馳和復位外，基本過程控制系統不應介入安全儀表3.1.9當多個安全儀表功能在同一個安全儀表系統內實現時，系統內的共用部分應符合各功能中最高SL要求。3.2.1安全完整性等級為SIL1時，安全儀表系統和基本過程控3.2.2當可燃氣體和有毒氣體報警聯動安全儀表系統時，宜由可燃氣體和有毒氣體檢測報警控制器發出報警信號至安全儀表3.2.3火災自動報警控制器應將火災報警信號通過硬線傳輸至安全儀表系統，并進行安全相關聯鎖。—6—4系統功能及分級4.0.2輸氣管道站場安全儀表系統功能應符合本規范附錄B的4.0.3輸油氣管道站場ESD可分為三級：第一級為站場ESD,第二級為區域ESD,第三級為單體設備ESD。5.1.1安全儀表系統應包括檢測元件、邏輯控制單元、執行元基本過程基本過程控制系統邏輯控制單元執行元件檢測元件SIS用戶接口注：雙劃線內的部分為安全儀表系統的組成部分。1SIL1安全儀表功能回路的檢測元件可與基本過程控制回路共用。2SIL2、SIL3安全儀表功能回路的檢測元件應與基本過程—8—5.2.2冗余設置應符合下列規定：1SIL1安全儀表功能回路可采用單一檢測元件。2SIL2安全儀表功能回路宜采用冗余檢測元件。3SIL3安全儀表功能回路應采用冗余檢測元件。4冗余的檢測元件宜接入不同的輸入模塊。1當系統要求高安全性時，應采用1002邏輯結構。2當系統要求高可用性時，應采用2002邏輯結構。3當系統的安全性和可用性均需保障時，宜采用2003邏輯結構。5.2.4輸油管道站場及附屬庫區檢測元件的設置應符合下列規定：1站場溫度檢測元件的設置應符合下列規定：1)間接加熱爐出口應設置溫度檢測元件；2)直接加熱爐出口應設置溫度檢測元件。2站場壓力檢測元件的設置應符合下列規定：1)輸油管道首站出站處應設置壓力檢測元件；2)輸油泵站出站處應設置壓力檢測元件；3)減壓站出站處應設置壓力檢測元件；4)給油泵入口應設置壓力檢測元件；5)輸油泵進口匯管應設置壓力檢測元件；6)輸油泵出口匯管應設置壓力檢測元件。3儲油罐應設置液位檢測元件。4設備溫度檢測元件的設置應符合下列規定：1)輸油泵泵殼宜設置溫度檢測元件；2)輸油泵驅動端宜設置溫度檢測元件；3)輸油泵非驅動端宜設置溫度檢測元件；4)輸油泵電機U/V/W三相繞組宜設置溫度檢測元件；5)輸油泵電機驅動端宜設置溫度檢測元件；6)輸油泵電機非驅動端宜設置溫度檢測元件；7)直接加熱爐爐膛應設置溫度檢測元件。5設備振動檢測元件的設置宜符合下列規定：1)輸油泵驅動端和非驅動端宜設置振動檢測元件；2)輸油泵電機驅動端和非驅動端宜設置振動檢測元件。6輸油泵機械密封宜設置液位/壓力檢測元件。5.2.5輸氣管道站場檢測元件的設置應符合下列規定：1站場壓力檢測元件的設置應符合下列規定：1)壓氣站出站應設置壓力檢測元件；2)調壓后宜設置壓力檢測元件。2設備溫度檢測元件的設置應符合下列規定：1)主電機(包含勵磁機)軸承應設置溫度檢測元件；2)壓縮機軸承應設置溫度檢測元件；3)燃氣輪機軸承應設置溫度檢測元件；4)壓縮機定子應設置溫度檢測元件；5)主電機定子應設置溫度檢測元件；6)電加熱器出口宜設置溫度檢測元件。3設備壓力檢測元件的設置應符合下列規定：1)壓縮機出口應設置壓力檢測元件；2)壓縮機組潤滑油總管應設置壓力檢測元件；3)壓縮機組一級干氣密封泄漏氣應設置壓力檢測元件；4)壓縮機組隔離氣應設置壓力檢測元件。4電加熱器宜設置流量檢測元件。5設備振動檢測元件的設置應符合下列規定：1)壓縮機及主電機軸承應設置振動檢測元件；2)壓縮機及燃氣輪機軸承應設置振動檢測元件。6設備位移檢測元件的設置應符合下列規定：1)壓縮機及主電機軸承應設置位移檢測元件；2)壓縮機及燃氣輪機軸承應設置位移檢測元件。7設備速度檢測元件的設置應符合下列規定：1)壓縮機及主電機應設置轉速檢測元件；2)壓縮機及燃氣輪機應設置轉速檢測元件。5.3.1執行元件應具有狀態監測功能。5.3.2閥門的獨立設置應符合下列規定：2SIL2回路的閥門宜與基本過程控制系統分開。當閥門與基本過程控制系統共用時，配套的電磁閥應分別設置。2SIL2回路宜采用冗余閥門，如采用單臺閥門，配套電磁3當系統要求高安全性時，冗余電磁閥應采用10o2邏輯結構；當系統要求高可用性時，冗余電磁閥應采用2002邏輯結構。5冗余的閥門應接入不同的輸出模塊。5.3.4輸油管道站場及附屬庫區執行元件的設置應符合下列規定：1進站應設置緊急關斷閥。3輸油泵開關柜宜設置ESD停泵元件。4儲油罐罐根部應設置具有ESD功能的閥門。5.3.5輸氣管道站場執行元件的設置應符合下列規定：1站場執行元件的設置應符合下列規定：1)進站應設置緊急關斷閥；2)出站應設置緊急關斷閥；3)分輸支路應設置緊急關斷閥；4)聯絡線宜設置緊急關斷閥；5)進出站應設置緊急放空閥。2設備本體執行元件的設置應符合下列規定：1)壓縮機進出口應設置緊急關斷閥；2)壓縮機進出口匯管應設置緊急放空閥。5.4.1邏輯控制單元應選用與SL要求相適應的可編程序邏輯控制器(PLC)或其他邏輯器件。5.4.2獨立設置應符合下列規定：1SIL1回路的邏輯控制單元可與基本過程控制單元合用，合用后的混合控制器SL等級應不低于SIL2。2SIL2、SIL3回路的邏輯控制單元應與基本過程控制單元分開。3當采用混合控制器時，基本過程控制系統和安全儀表系統的控制程序、I/O模塊、回路供電應分開，不同系統的輸入/輸出模塊與主控制器的通信總線應獨立分開。5.4.3冗余設置應符合下列規定：1SIL1級安全儀表系統可采用冗余的邏輯控制單元。2SIL2級安全儀表系統宜采用冗余的邏輯控制單元。3SIL3級安全儀表系統應采用冗余的邏輯控制單元。5.4.4SOE功能的分辨率應不大于100ms。5.5.1安全儀表系統與其他系統之間的通信不應影響安全儀表系統的功能。其設計應符合下列規定：1除基本過程控制系統外，安全儀表系統與其他系統之間不應設置通信接口。安全儀表系統與其他系統之間的連接應采用硬接線方式。當采用混合控制器時，不同系統的輸入/輸出模—12—塊與主控制器的通信總線應獨立分開。2安全儀表系統與基本過程控制系統之間可采用硬接線、工業以太網或串行通信的連接方式。3安全儀表系統與基本過程控制系統間通信接口和網絡宜4通信接口故障應在操作員工作站顯示、報警。5.5.2操作員接口的失效不應影響操作員采用適當的備用措施將過程帶入安全狀態，且安全儀表系統的自動功能不應受到影響。操作員接口的設計應符合下列規定：1安全儀表系統宜與基本過程控制系統共用操作員/工程2SOE、報警及報告等功能可使用基本過程控制系統的外3安全儀表系統的應用軟件不應通過操作員接口進行修改。5.5.3維護/工程師接口的設計應符合下列規定：1維護/工程師接口宜單獨設置。2維護/工程師接口失效時，不應影響安全儀表系統的5.6.1輔助操作設施宜包括室內輔助操作盤、場區ESD按鈕、1安全儀表系統應設置輔助操作盤，應包括緊急停車按2應設置站場級、區域級、單體設備級緊急停車按鈕。3應設置旁路總開關，在總開關處于“允許”狀態時，單個回路維護和操作旁路開關才有效。4緊急停車按鈕、開關、聲光報警器等與安全儀表系統應1除ESD按鈕和執行元件外，其他檢測元件應獨立設置2HMI設置的維護旁路軟開關應加鍵鎖或口令保護。3維護旁路開關不應屏蔽報警功能，維護旁路狀態應報警5.6.4操作旁路開關的設置應符合下列規定：1影響工藝過程啟動的輸入信號應獨立設置軟開關或硬開關，應根據工藝要求設置操作旁路延時時間，工藝過程正常或延時結束后，應自動解除操作旁路。2HMI設置的操作旁路軟開關應加鍵鎖或口令保護。3操作旁路開關不應屏蔽報警功能，操作旁路狀態應報警5.6.5復位按鈕的設置應符合下列規定：1安全儀表系統應設置系統程序的復位和現場設備就地2輔助操作盤應設置系統程序復位按鈕。3復位按鈕的動作應報警和記錄。1站場大門、備用門及工藝設備區逃生通道旁應設置站場2壓縮機廠房門口處、裝車區應設置區域級緊急停車3輸油泵、壓縮機、加熱爐、裝車橇等設備應設置單體設4緊急停車按鈕的動作應報警和記錄。5.6.7聲光警報器的設置應符合下列規定：1控制室門口、工藝場區適當位置、壓縮機廠房門口、裝—14—2聲光警報器應根據站場的報警分級設置不同的聲光報警—15—6設備選型及安裝6.1.1安全儀表系統的設備選型應滿足安全完整性等級的要求。6.1.2安全儀表系統的設備選型應滿足安全功能的要求。6.1.3安全儀表系統的設備選型宜滿足設備診斷管理的要求。6.1.4環境要求應符合國家現行標準《油氣田及管道工程計算機控制系統設計規范》SY/T7628的相關規定。6.2.1檢測元件應為模擬量和開關量儀表，模擬量儀表宜選用4mA～20mA疊加HART傳輸信號的智能變送器。6.3.2緊急關斷閥宜采用氣液、電液或氣動執行機構。6.3.3SIL2及以上回路的緊急放空閥應采用氣液、電液或氣動執行機構，SIL1回路的緊急放空閥可采用電動執行機構。6.3.4氣液、電液和氣動執行機構應為故障安全型。6.3.5氣液、電液執行機構應帶蓄能和現場手動操作功能。6.3.6氣液、電液和氣動執行機構應設置就地復位按鈕。6.3.7開關執行ESD動作后，應進行動作信號反饋并記錄。6.4輔助操作設施6.4.1ESD按鈕應具有鎖定和復位功能，應具有防誤觸設計。—16—6.4.3緊急停車按鈕應采用紅色，旁路開關應采用黃色，確認按鈕應采用黑色，試驗按鈕應采用白色。高于背景噪聲15dB,3m處聲壓級應不小于100dB,且不應大于120dB。6.4.5室外安裝的光警報器宜選用多色型警報器。6.5.1邏輯控制單元的最大工作負荷不應超過50%,不宜大于6.5.4混合控制器應選用允許混合應用的PLC產品，其中控制程序、I/O模塊、回路供電應獨立應用，合用后的混合控制器6.6.2供電線路、開關和24V(DC)電源模塊應冗余。6.6.3安全儀表系統的電涌保護器應具有診斷功能。6.6.4安全儀表系統來自室外I/O通道宜設置電涌保護器。6.6.5安全儀表系統的接地應符合國家現行標準《油氣田及管道工程計算機控制系統設計規范》SY/T7628—2021中第8.3節6.7.1現場儀表的取源口宜獨立設置，SIL2及以上回路的應獨—17—6.4.5輸油氣管道站場聲光警報器通常采用紅、黃雙色閃光報警及3種聲音報警(頻率變化的持續聲調、頻率不變的持續聲6.7.7電纜應連續敷設，中間不應有接頭，但可采用接線箱進7.1.1安全儀表系統編程工具軟件應具有符合的安全完整性等級，并符合現行國家標準《電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全第3部分：軟件要求》GB/T20438.3的相關1編程及組態管理。2提供標準功能模塊。3編程及組態檢查。4仿真及測試。7.2HMI組態及報警7.2.2工程師或操作員應能通過維護畫面對整個系統進行診斷和維護，能準確顯示系統故障位置和原因，畫面宜包括：—19—1系統診斷畫面。2系統維護畫面。3系統資源畫面。4設備狀態畫面。7.2.3在同一監測點設置多臺變送器時，應設多值比較畫面，7.2.4安全儀表系統報警管理宜符合國家現行標準《油氣輸送管道計算機控制系統報警管理技術規范》SY/T7631的有關規定。7.3.1軟件組態的安全性應符合下列規定：1組態軟件應能防止未授權人員修改應用軟件。2應用軟件組態及修改應進行離線測試后，方可下載投入運行。3不應對安全儀表系統遠程組態。4安全儀表系統的應用軟件應做備份。5系統未使用的輸入輸出端口應禁止或封閉。1斷電重啟、通信中斷等情況下不應產生誤動作。2輸出模塊應預設安全輸出位置。3無理值應鉗位。7.3.3軟件組態的檢驗應符合下列規定：1應用軟件組態應與安全技術要求、因果圖及邏輯圖的要求一致。2系統投用前應對應用軟件進行100%的功能測試。—20—3因果圖(表)或邏輯圖。4安全儀表系統I/O點表(帶設定值)。8工程設計與評估8.1.1安全儀表系統基礎工程設計文件應根據工藝操作原理、工藝及儀表控制流程圖等進行編制，宜包括下列內容：2輸入、輸出點清單。4安全儀表系統邏輯控制單元技術規格書。5安全儀表系統檢測元件和執行元件技術規格書、數6安全技術要求。1確定每個SIF的SIL等級和過程安全狀態，選擇勵磁或2數字量輸入及其動作。3模擬量輸入測量范圍、報警設置及動作設定點。5輸入輸出的功能關系，包括邏輯、算法及許可條件。7確定SIF響應時間要求。8.2.1安全儀表系統詳細工程設計文件應根據安全儀表系統基礎工程設計文件及詳細工程設計階段的要求進行編制，宜包括下列內容：5輔助操作設施安裝示意圖。8.3.5安全儀表功能回路的評估過程宜符合本規范附錄C的8.3.6工藝過程或安全儀表功能發生變化時，應重新進行SIL—23—附錄A輸油管道站場及附屬庫區安全儀表系統功能表表A輸油管道站場及附屬庫區安全儀表系統功能表系統功能ESD分級觸發源聯鎖動作ESD站場ESD調控中心緊急停站命令1.觸發所有運行的加熱爐、給油泵、輸油泵停車。2.關閉進出站緊急關斷閥。3.切斷電源(應急電源除外)。4.開啟站場聲光警報器。5.觸發全線水擊超前保護程序ESD手動按鈕動作(輔助操作盤、現場)同一區域2個或2個以上火焰探測器報警信號區域ESD(裝車區)裝車區的ESD手動按鈕動作1.觸發裝車泵停車。2.關閉裝車緊急關斷閥。3.開啟站場聲光警報器裝車區的2個或2個以上火焰探測器報警信號輸油泵單體設備ESD站控室輔助操作盤單機組ESD按鈕、泵控制柜上ESD按鈕(如有)、泵本體ESD按鈕觸發單臺泵機組緊急停車輸油泵溫度高高報警輸油泵振動高高報警輸油泵泵殼溫度高高報警輸油泵機械密封泄漏檢測高高報警輸油泵電機溫度高高報警輸油泵電機振動高高報警輸油泵電機U/V/W三相繞組溫度高高報警—24—系統功能觸發源聯鎖動作加熱爐單體設備加熱爐出口油溫高高報警觸發單臺加熱爐緊急停車直接加熱爐爐膛溫度高高報警站控室輔助操作盤單臺加熱爐ESD按鈕、加熱爐控制柜上ESD按鈕罐單體設備罐液位高高報警關閉進罐緊急關斷閥超壓保護給油泵入口壓力低低報警觸發順序停泵程序輸油泵機組入口匯管壓力低低報警輸油泵機組出口匯管壓力高高報警出站壓力高高報警減壓站出站壓力高高報警關閉減壓站進站緊急關斷閥—25—附錄B輸氣管道站場安全儀表系統功能表表B輸氣管道站場安全儀表系統功能表系統功能觸發源聯鎖動作調控中心緊急停站命令1.觸發運行壓縮機組ESD停車。2.關閉壓縮機組進出口緊急關斷閥，打開壓縮機緊急放空3.關閉外輸加熱系統。4.關閉進出站緊急關斷閥，聯鎖打開越站閥(過程控制系統執行)。5.打開站內緊急放空閥。6.切斷電源(應急電源除外)。7.開啟站場聲光警報器ESD手動按鈕(輔助操作盤、現壓縮機廠房2個或2個以上的火焰探測器高高報警(泄壓)控制室輔助操作盤ESD手動按鈕(合建站)1.觸發區域運行壓縮機組ESD停車。2.關閉區域壓縮機組進出口緊急關斷閥，打開壓縮機緊急放空閥。3.關閉區域外輸加熱系統。4.關閉區域進出站緊急關斷閥，聯鎖打開越站閥(過程控制系統執行)。5.打開區域緊急放空閥，6.開啟站場聲光警報器壓縮機廠房ESD手動按鈕；控制室輔助操作盤ESD手動按鈕1.觸發運行壓縮機組ESD停車。2.關閉壓縮機組進出口緊急關斷閥，打開壓縮機緊急放空3.開啟站場聲光警報器系統功能ESD分級觸發源聯鎖動作ESD區域ESD(保壓)壓縮機廠房2個或2個以上的可燃氣體濃度探測器檢測到可燃氣體濃度超過最低爆炸下限的40%1.觸發運行壓縮機組ESD停車。2.關閉壓縮機組進出口緊急關斷閥。3.開啟站場聲光警報器壓氣站出站壓力高高報警觸發運行機組ESD停車(保壓)壓縮機單體設備ESD(泄壓)壓縮機組火災報警(燃驅機組)1.觸發單機組ESD停車。2.關閉單機組進出口緊急關斷閥，打開對應的緊急放空閥壓縮機組一級干氣密封泄漏氣壓力高高報警輔助操作盤單機組ESD按鈕、UCP機柜面板上ESD按鈕、現場壓縮機組ESD按鈕壓縮機單體設備ESD(保壓)壓縮機或主電機、燃氣輪機軸承振動高高報警1.觸發單機組ESD停車。壓縮機或主電機、燃氣輪機軸承位移高高報警壓縮機或主電機(包含勵磁機)、壓縮機或主電機定子溫度高高報警壓縮機或主電機、燃氣輪機轉速超速壓縮機組潤滑油總管壓力低低報警壓縮機組隔離氣壓力低低報警壓縮機組箱罩內可燃氣體濃度超過40%LEL壓縮機出口壓力高高報警電加熱器單體設備ESD電加熱器出口溫度高高報警停電加熱器電加熱器流量低低報警分輸支路ESD分輸支路壓力高高報警關閉出站緊急關斷閥—27—附錄C安全儀表系統SIL評估過程C.0.1安全儀表系統SL評估過程應包括以下內容：1搜集文件，包括工藝及儀表控制流程圖、工藝說明書、站場總平面布置圖、工藝設備布置圖、危險區域劃分圖、因果3風險分析，確定安全儀表系統的安全功能回路的目標2SIS各子系統、部件資料。1要求時失效概率PFD應滿足既定SIL要求。2結構約束應滿足既定SL要求。3檢驗測試周期(T)應滿足既定SIL要求。—28—2結構約束。3部件或子系統的檢驗測試周期(T)。4設備的診斷覆蓋率。5共因失效。C.0.7輸油氣管道工程應采用低要求操作模式，低要求操作模式下的平均失效概率要求應根據表C.0.7確定。安全完整性等級平均失效概率風險降低43>1000～100002>100～10001注：安全完整性等級為SIL1～SIL4共四級，輸油氣管道的安全完整性等級最—29—標準用詞說明1為便于在執行本規范條文時區別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：1)表示很嚴格，非這樣做不可的用詞；2)表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的用詞：3)表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的用詞：4)表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的用詞，采2本規范中指明應按其他有關標準、規范執行的寫法為：—30—引用標準名錄《電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全第3部分：軟件要求》GB/T20438.3《油氣田及管道工程計算機控制系統設計規范》SY/T7628《油氣輸送管道計算機控制系統報警管理技術規范》SY/T—31—中華人民共和國石油天然氣行業標準輸油氣管道工程安全儀表系統設計規范《輸油氣管道工程安全儀表系統設計規范》(SY/T6966—2023),經國家能源局于2023年5月26日以第4號公告批準發布，自2023年11月26日起實施。本規范在《輸油氣管道工程安全儀表系統設計規范》(SY/T6966—2013)的基礎上修訂而成，上一版的主編單位是中國石油天然氣管道工程有限公司，主要起草人是聶中文、鄧東花、王懷義、張文偉、盧文達、安毒、程德發、史威、李秋娟、史學玲、朱坤鋒、孫立剛、單富強、高原、王勇、楊立萍、胡協蘭、鄭前、莫巨華、袁泉、李勇、姜宇澄、韓偉偉。本規范修訂過程中，本規范編制組對我國輸油氣管道安全儀表系統設計現狀和特點做了廣泛調查研究，收集、聽取了各方面的意見，總結了我國陸上原油管道、成品油管道及附屬庫區、天然氣管道等工程安全儀表系統的實踐經驗，參考了國外先進的技術法規、技術標準，廣泛征求了油氣管道行業安全儀表系統工程設計、制造、操作維護等技術人員的意見，在此基為便于廣大設計、施工和生產單位有關人員在使用本規范時能正確理解和執行條文規定，本規范編制組按章、節、條順序編制了本規范的條文說明，對條文規定的目的、依據及執行中需注意的有關事項進行了說明。但是，本條文說明不具備與規范正文同等的法律效力，僅供使用者作為理解和把握規范規2術語及縮略語 2.1術語 3.1設計原則 3.2系統間的關系 5.1系統組成 5.2檢測元件 5.3執行元件 5.4邏輯控制單元 5.5接口 5.6輔助操作 6設備選型及安裝 6.1一般規定 6.2檢測元件 6.3執行元件 6.4輔助操作設施 6.7儀表安裝及配線 7軟件及組態 7.2HMI組態及報警 7.3邏輯控制單元軟件組態 8工程設計與評估 8.1基礎工程設計 8.3安全完整性等級評估 —34—2術語及縮略語統的功能安全第1部分：框架、定義、系統、硬件和應用編2.1.9“故障”術語引用《過程工業領域安全儀表系統的功能安全第1部分：框架、定義、系統、硬件和應用編程要求》功能安全第1部分：框架、定義、系統、硬件和應用編程要統的功能安全第1部分：框架、定義、系統、硬件和應用編程要求》GB/T21109.1—2022的相關定義。SIF設計用來達到安全第1部分：框架、定義、系統、硬件和應用編程要求》信號保持在正常狀態；或用預設值代替輸入信號，使邏輯正常執行的一種功能。旁路不影響輸入參數的報警功能。旁路的形式較多，包括超馳、阻止、禁用、強制、抑制或屏蔽。輸油氣2.預選輸入狀態(如開/關輸入)或通過一種工程工具—36—3.1.3系統安全完整性是指在規定的條件和時間內，安全儀表系統完成安全儀表功能的平均概率。系統中的各個組成部分需滿足安全儀表系統的安全完整性要求。安全儀表系統的安全完整性可通過冗余、增加測試頻率、故障自診斷等手段予以改善。3.1.4安全儀表系統與基本過程控制系統從功能上和結構上分開設置，避免因基本過程控制系統軟、硬件的修改影響安全儀表系統安全功能的故障概率。安全儀表系統與基本過程控制系統合用時，共用設備有SIL認證并滿足使用現場的SL要求。3.1.5所謂“故障安全”是指發生故障時，能夠進入預定安全狀態的能力。故障安全型設計在安全儀表系統中的任何元件、設備、環節或能源失效時，系統能使生產過程處于預定的安全狀態。故障安全型設計的最大優點是可確保安全儀表系統中的各個環節隨時處于被監控狀態，保證系統的可靠性，可最大限度地滿足安全完整性要求。在非勵磁停車設計中，應特別注意對繼電器或開關量儀表觸點粘連所引起系統失效處理。在系統執行重要的安全功能處，應考慮采用表決系統來滿足安全完整3.2.1基本過程控制系統是執行常規正常生產功能的控制系統。基本過程控制系統執行基本生產控制功能，以達到生產過程的安全儀表系統則監視生產過程的狀態，判斷危險條件，防—37—止風險的發生或者減輕風險造成的后果。因此，一個生產過程應具備過程控制系統和安全儀表系統這兩類不同功能的系統，基本過程控制系統用來執行系統的基本控制功能，而安全儀表系統則監視生產過程的狀態，以保證整個系統的安全運行。基本過程控制系統與安全儀表系統的功能不同，基本過程控制系統執行基本過程控制功能以達到生產過程的操作要求；安全儀表系統則監視生產過程的狀態，判斷是否出現危險條件，防止風險的發生或者減輕風險發生后造成的后果。基本過程控制系統是主動的、動態的，安全儀表控制系統則是被動的、休ESD是安全儀表系統實現站場安全保護功能的主體部分。3.2.3當發生火災時，由火災自動報警系統發出綜合報警信號至安全儀表系統，并自動進行安全相關聯鎖，聯鎖形式可分為延時后無人工干預后聯鎖或增加人工確認后聯鎖。—38—5.1.2SIS用戶接口是操作員接口和維護/工程師接口。SIS和HMI之間交流的信息或數據既可能同SIS有關，也可能是資料5.2.1檢測元件分開獨立設置，指采用多臺儀表將控制功能與安全聯鎖功能隔離，即基本過程控制系統與安全儀表系統的實體分離。當多個檢測元件僅用于檢測、顯示功能時，可與基本過程控制系統共用。當檢測元件用于控制功能時，基本過程控制系統應與安全儀表系統分別設置。5.2.2檢測元件冗余設置，指采用多臺儀表完成相同的功能，通過冗余提高系統的安全性和可用性。5.2.3對于冗余方式的選擇，綜合考慮可靠性、可用性和經濟性，防止設計不足或過度設計。NooM表示M個檢測元件中有N個元件達到觸發條件時，該安全儀表功能回路才可聯鎖動作。5.3.5第2款第1)項中壓縮機進出口緊急關斷閥一般為氣動閥、氣液聯動閥，部分管道公司也習慣采用電動閥。5.4.3SIL1級安全儀表系統邏輯控制單元中的中央處理單元、—39—電源模塊、通信網絡與接口可以冗余配置；SIL2級安全儀表系統邏輯控制單元中的中央處理單元、電源模塊、通信網絡與接口通常冗余配置，輸入/輸出模塊通常冗余配置；SIL3級安全儀表系統邏輯控制單元中的中央處理單元、電源模塊、輸入/輸出模塊及通信網絡與接口需要冗余配置。5.5.1當安全儀表系統與基本過程控制系統共用以太網時，如基本過程控制系統受網絡安全影響，可采取相應的技術手段來保證安全儀表系統的正常工作。安全儀表系統與基本過程控制系統之間串行通信，基本過程控制系統為主站，安全儀表系統5.5.3維護/工程師接口用于安全儀表系統編程組態、調試、系統診斷、狀態監測、修改及系統維護。5.6.2根據輔助操作盤設置要求，盤面布置示意圖如圖1所示。5.6.3維護旁路開關用于現場儀表和線纜維護時暫時旁路信號輸入，使邏輯控制單元的輸入不受現場儀表信號的影響。需嚴格限制維護旁路開關的使用，維護旁路開關在非維護時間需要置于正常狀態，保持安全儀表系統的完整和正常運行。5.6.4操作旁路的應用多用于流程啟動、停止狀態，例如在流程啟動前，泵入口匯管壓力低低報警，此時如果不旁路該信號，則泵無法啟動，泵入口匯管壓力也無法達到正常值。因此在啟動前需要先將該信號置于操作旁路，以滿足啟動條件。5.6.5現場設備復位需要就地完成，閥門需要采用設備本體復位方式，泵、壓縮機等設備可以在控制柜復位。站場站場ESD按鈕按鈕狀態站場ESD按鈕區域ESD按鈕區域ESD按鈕區域ESD按鈕按鈕狀態按鈕狀態按鈕狀態復位試驗按鈕旁路總開關區域ESD按鈕區域ESD按鈕區域ESD按鈕單體設備ESD按鈕狀態單體設備ESD單體設備ESD單體設備ESD按鈕狀態按鈕狀態按鈕狀態按鈕狀態6設備選型及安裝6.1.1目前的過程工業應用領域，部分設備未取得SL認證，可依據產品在以往類似的操作環境和使用場合的使用記錄，評估該設備是否具有足夠低的危險失效率，適合于安全儀表系統。例如，在基本過程控制系統應用中積累了大量的現場設備使用經驗，按照《過程工業領域安全儀表系統的功能安全第1部分：框架、定義、系統、硬件和應用編程要求》GB/T21109.1—2022中的要求進行適當的評估，這些設備也可用于6.2.1邏輯控制單元通常具有接收HART協議并具有設備診斷6.3.5氣液、電液執行機構一般采用管道用氣，當管道氣中斷時無動力源，無法進行操作，此時需要手動開關閥門。通常情6.3.7通常開關類沒有SIL等級的認證，為了事件記錄應進行動作信號的反饋。執行元件，如閥門動作后，行程位置需反饋。閥門反饋一般采用行程開關，這類反饋設備不需要SIL等級認—42—7.2.1過程執行順序圖顯示停車因果關系及順序。SIS流程圖顯示SIS參數的動態流程圖畫面。SIS維護旁路畫面通常以列表及圖標方式顯示每個停車的因果關系，每一停車原因可單獨設置維護旁路/正常狀態。SIS操作旁路畫面通常以列表及圖標方式顯示每個需旁路回路的輸入、輸出關系，對每個回路通常單獨設置操作旁路開關、延時時間、剩余時間和剩余時間報警。SIS數據總貌畫面通常以列表顯示所有SIS相關參數值。7.2.2系統診斷畫面通常顯示系統設備、供電、通信及網絡的運行狀態及故障設備的位置。系統維護畫面通常根據自診斷結果，顯示維護提示指導進行維修維護。系統資源畫面通常顯示整個系統資源的使用情況及各設備負荷。設備狀態畫面通常顯示