精选 | 详细说明SIL1、SIL2与SIL3区别

ESD（Emergency Shutdown Device）：

紧急停车系统，多数应用于石油和化工系统，是一个独立于DCS系统的控制单元，在工艺发生危险状况时，对设备，环境等进行紧急的启停，开关操作。配置设备以高档的PLC居多，多数处理DI/DO点，现在多数与DCS进行通讯。

SIS（SIS, safety instrumented system）：

安全仪表系统，主要用于汽轮机，压缩机等高速运转设备，对轴承的转速，震动，位移，温度等进行检测，对设备进行保护，原来设计多为模块组合，相当于与智能仪表的组合体。

SIS是安全仪表系统，ESD属于SIS的一部分。SIS包括现场仪表、ESD系统、紧急开闭阀三部分，采用HART+4---20mA通讯连线，每个ESD回路均要做SIL评估。为实现SIL2 或SIL3 安全等极，采用两台电磁阀控制紧急开闭阀，三台差压变送器测量同一液位，采用雷达及超声各一台仪表测同一液位等方法。当然要做SIL计算验证，以确保系统达到要求。

仪表安全等级的定义和区别

SIL1 、SIL2 与SIL3有什么区别？

鉴于SIS涉及到人员、设备、环境的安全，因此各国均制定了相关的标准、规范，使得SIS的设计、制造、使用均有章可循。并有权威的认证机构对产品能达到的安全等级进行确认。这些标准、规范及认证机构主要有：

我国石化集团制定的行业标准SHB-Z06-1999《石油化工紧急停车及安全联锁系统设计导则》。

2006年、2007年等同采用IEC61508、IEC61511的中国国家标准GB/T20438、GB/T21109相继发布，中国的功能安全标准开始规范我国的功能安全工作。

国际电工委员会1997年制定的IEC 61508/61511标准，对用机电设备（继电器）、固态电子设备、可编程电子设备（PLC）构成的安全联锁系统的硬件、软件及应用作出了明确规定。

美国仪表学会制定的ISA-S84.01-1996《安全仪表系统在过程工业中的应用》。

美国化学工程学会制定的AICHE（ccps）-1993，《化学过程的安全自动化导则》。

英国健康与安全执行委员会制定的HSE PES-1987，《可编程电子系统在安全领域的应用》。

德国国家标准中有安全系统制造厂商标准-DIN V VDE 0801、过程操作用户标准-DIN V 19250和DIN V 19251、燃烧管理系统标准-DIN VDE 0116等。

德国技术监督协会（TüV）是一个独立的、权威的认证机构，它按照德国国家标准（DIN），将ESD所达到的安全等级分为AK1～AK8，AK8安全级别最高。其中AK4、AK5、AK6为适用于石油和化学工业 取得TUV认证的SIS产品。

不同的工业过程（如生产规模、原料和产品的种类、工艺和设备的复杂程度等）对安全的要求是不同的。上述的国际标准将其划分为若干安全完整性等级（SIL：Safety Integrity Level）。 

安全完整性等级（SIL）是一种离散的等级，用来规定分配给E/E/PE安全相关系统安全功能的安全完整性要求。

SIL

安全完整性等级可分为4个等级：

SIL4是安全完整性最高的等级（平均概率最高）

SIL1是最低等级；

安全完整性等级越高，应执行所要求的安全功能的概率也越高；根据安全相关系统使用方式，要求发生的频率可分为低要求操作模式（<=1次/年）和高要求或连续操作模式（>1次/年）。

根据GB/T 20438标准，在不同的操作模式下，安全完整性的目标失效概率和目标风险降低见下表1-1和1-2。

采用不同的操作模式结构有可能使用几个安全完整性等级较低的系统来满足一个较高安全完整性等级功能的需要（例如：使用一个SIL2和一个SIL1的系统共同来满足一个SIL3功能的需要）。

不同的工艺过程（生产规模、原料和产品的种类、工艺和设备的复杂程度等）对安全的要求是不同的。一个具体的工艺过程，是否需要配置SIS、配置何种等级的SIS，其前提应该是对此具体的工艺过程进行风险评估，要进行危险及可操作性分析（HAZOP），然后辨识出与此分析相应的安全仪表功能（SIF),（找到一个安全仪表连锁回路），再根据风险出现的频率和其产生的严重后果，找到一个与此SIF相应的SIL值，在确定了某个安全仪表功能的完整性等级（SIL）之后，再配置与之相适应的SIS。

表1-3可以看出，若某工艺过程的所需SIF经评定后为SIL 2，则配置达到AK4的SIS即可，其响应失效率（PFD）为百分之一至千分之一之间。应该注意的是不同安全级别的SIS，只能确保响应失效率（PFD）在一定的范围内，安全级别越高的SIS，其PFD越小，即发生事故的可能性越小，但它不能改变事故造成的后果。

因此，工艺过程安全完整性等级的评定是一项十分重要的工作。但目前我国尚无如何评定安全完整性等级的标准和规范。国际、国外标准中提供了某些评定方法。下面介绍的风险矩阵（RISK MATRIX）评估方法可供参考。

这种方法以工艺过程事故出现的频率（可能性）及其危害程度（严重性）为风险评估的指标，并对频率和危害程度人为量化为若干级，作出矩阵表（见表3）。以此确定工艺过程度安全完整性等级。 

SIL等级是不能进行组态修改的，这个是根据计算得来的。系统的SIL等级是表明系统可应用于某一SIL等级场合，当然达到SIL3等级的系统也可用于SIL2的场合。而且根据IEC61508，SIS（安全仪表系统）不仅仅是要求控制系统具有SIL等级，而且要求现场的仪表阀门也具有SIL等级，不仅仅是构成一个控制回路的各个组成部件（监测仪表、控制系统、执行机构等）具有SIL等级，而是要去计算这整个控制回路的PFD，如果计算出的PFD在了SIL2的范围，那么这个控制回路就达到了SIL等级。一个控制回路要求为SIL2还是SIL3等级，是根据这个控制回路在整个生产装置中的重要性，对安全的影响等多方面分析而来。

只是在国内，这些都被各方面的人搞得简单化了，现场仪表和执行机构就用普通的不具有SIL等级的，只有控制系统才要求SIL等级，而且也不去计算到底需要某一SIL等级的就行，在石油化工上SIS都搞成了SIL3等级的了。

文章来源：化工707