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SIS联锁N取M如何选择？

2025-01-1624

一、SIS联锁N取M的概念

从N 中取M MooN

“N”个独立通道构成的安全仪表系统或其部分，它被连接成其中“M”个通道满足即可执行仪表安全功能。也可简称为“N取M”。

N取M：N个信号中，M个信号同时满足触发条件才会触发联锁。（M-1）个仪表有故障不会触发联锁。M个仪表有故障会触发联锁。

注：仪表故障时，输出信号可能达到了联锁触发条件，也可能没有达到联锁触发条件，取决于故障类型以及仪表的组态设置等情况。（下同）

举例：

1取1：只要输入信号满足触发条件，就会触发联锁。仪表有故障将可能触发联锁。

2取2：2个输入信号同时满足触发条件才会触发联锁。只有1台仪表有故障不会触发联锁。2取2配置安全性相对低一些，可用性相对较高。

2取1：2个输入信号中任1个信号满足触发条件，就会触发联锁。只有1台仪表有故障时，另1台正常运行的仪表尚可继续执行安全仪表功能（表决结构有降级），所以1台仪表的故障不会引起联锁的拒动，但是一台仪表的故障可能引起联锁误动作。2取1配置安全性相对较高，可用性相对较低。

3取2：3个输入信号，其中任意2个输入信号满足触发条件，才会触发联锁。只有1台仪表有故障不会引起联锁误动作，同时也不会引起联锁的拒动。只有1台仪表故障时，另2台正常运行的仪表依然可以继续执行安全仪表功能（表决结构有降级）。3取2配置兼顾了安全性和可用性。

注：对于一些智能型仪表具有故障自诊断功能，当自诊断发现特定的故障时，可以通过设定输出预定信号，可能会对上述联锁表决产生影响。

检测到故障时的系统行为可参考值GB/T 20438.2-2017的7.4.8的要求。

二、几取几方案需要考虑以下几个因素：

工艺过程的特点：应根据工艺过程的特点来选择方案。

安全性：应根据安全要求来确定。对于对安全性要求高的工艺过程，可能需要高安全性的配置方案。

可用性：如果具备了高安全性，但是可用性很差，也是不具备工程实际价值的。工程中应综合考虑安全性和可用性。

合规性：包括SIL等级、仪表可靠性能、硬件故障裕度HFT、系统能力SC等合规性要求。

三、SIS联锁几取几配置方案的确定方法

在一般情况下，选择方案是根据工艺过程的特点、安全要求、可用性要求、合规性要求来确定的。

实际工程可以根据经验和安全评估确定。

进行全面的安全评估，分析工艺过程的风险等级、可能的故障模式和影响，以及对安全性的要求。根据评估结果，确定适合的几取几方案。

功能需求分析：明确SIS联锁逻辑的功能需求，包括输入信号的类型和数量，触发条件，输出信号的类型和逻辑关系等。根据功能需求，选择合适的几取几方案。

经验和专业知识：借鉴过往的经验和专业知识，特别是针对类似工艺过程的案例。了解在类似情况下采用的几取几方案，以及其效果和可行性。

设计标准和指南：参考相关的设计标准和指南，如GB/T21109系列（IEC 61511 series IDT）、GB/T20438系列（IEC 61508 series IDT）和ISA 84等，了解其中对几取几方案的规定和建议。这些标准和指南提供了一些通用的原则和方法，可作为选择方案的参考。

可行性分析：对候选的几取几方案进行可行性分析，考虑实施的技术可行性、成本效益、可靠性和维护难度等因素。根据分析结果，选择最适合的方案。

四、SIS联锁在石油化工行业的应用案例

以下举例针对SIS测量仪表，仅从主要的通用原则考虑，实际工程中考虑因素可能会更多。

案例1：

工艺要求1取1，

SIF的SIL定级为SIL3

参照功能安全标准，结合选择仪表的情况，为满足SIL3，当测量仪表需要HFT=1。

仪表为SC3的测量仪表。

这样，确定采用2取1配置。

经SIL验算，2取1配置满足失效率的验证。

综合以上，采用2取1的配置。

如果业主想提高可用性，可以将2取1修改为3取2配置。