安全繼電器怎么使用才符合IEC61511？

為什么需要 安全繼電器 ？

安全繼電器（Safety Relay）為安全回路中的重要元件，它對人身安全及生產(chǎn)安全有著極為重要的作用。

那么問題來了！如果情況沒有達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)要求，造成的后果你我能不能承擔(dān)？

安全繼電器在獲得相關(guān)功能證書上會(huì)體現(xiàn)所能達(dá)到的SIL等級(jí)。但是在SIS系統(tǒng)中，不是所有部件都是SIL等級(jí)，所以對于應(yīng)用于整個(gè)SIS系統(tǒng)來說，也是多種條件綜合在一起的。

01 化工行業(yè)典型的風(fēng)險(xiǎn)降低保護(hù)層

在某個(gè)實(shí)際項(xiàng)目中，原料儲(chǔ)罐壓力超過上限，可能導(dǎo)致爆炸，按照如下風(fēng)險(xiǎn)矩陣表危害處于“中”階段。在HAZOP和LOPA分析之后，將SIL等級(jí)定級(jí)為SIL2。在一般項(xiàng)目中，危害等級(jí)處于矩陣表中的“中”或者“低”位置是可以接受的，“高”和“極高”是不被接受的，通過降低頻率等級(jí)，其中的方法之一就是增加SIS系統(tǒng)。

圖 黃色部分為一個(gè)SIF（安全儀表功能），其控制系統(tǒng)就成為：SIS控制系統(tǒng)，需要驗(yàn)證其達(dá)到SRS要求的SIL等級(jí)。

02 SIF基本構(gòu)成

該項(xiàng)目儲(chǔ)罐壓力安全回路包括：（其中安全繼電器也是重要的組成部分。）

· 檢測部分：傳感器，變送器，接口

· 控制部分：安全PLC GuardLogix

· 執(zhí)行部分：執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥門、接口

03 SIL驗(yàn)證

根據(jù)相關(guān)公式，我們要計(jì)算PFD值來判定是否滿足SIL2等級(jí)。公式如下：

PFD(系統(tǒng))=PFD(輸入)+PFD(邏輯)+PFD(輸出) 或者 PFD(系統(tǒng))=PFD(壓力變送器)+PFD(安全柵)+PFD(輸入模塊)+PFD(安全PLC)+PFD(輸出模塊)+PFD(安全繼電器)+PFD(電磁閥和切斷閥)

重要概念：IEC61508和IEC61511都定義了硬件的結(jié)構(gòu)約束的概念，用硬件故障裕度（HFT）來表征，指的是硬件功能單元在故障存在的情況下，持續(xù)完成所要求功能的能力。其代表了設(shè)備或子系統(tǒng)在構(gòu)成SIF回路時(shí)，從硬件結(jié)構(gòu)上對SIL的限制。

采用單通道子系統(tǒng)執(zhí)行安全功能的E/E/PE安全相關(guān)系統(tǒng)中，執(zhí)行整個(gè)安全功能所能達(dá)到的最高SIL等級(jí)，由具有最低SIL能力的設(shè)備決定。

采用多通道子系統(tǒng)執(zhí)行安全功能的E/E/PE安全相關(guān)系統(tǒng)中，執(zhí)行整個(gè)安全功能所能達(dá)到的最高SIL等級(jí)，為多個(gè)子系統(tǒng)歸并合計(jì)而成，并同時(shí)考慮HFT，來對系統(tǒng)整體SIL進(jìn)行疊加。

04 整套SIS系統(tǒng)的構(gòu)成

在一個(gè)流程控制系統(tǒng)中，會(huì)存在多個(gè)SIF，寵兒構(gòu)建成一整套SIS控制系統(tǒng)。

05 經(jīng)驗(yàn)還是認(rèn)證？

是否可以把安全繼電器換成普通繼電器？

IEC 61508的SIL認(rèn)證與經(jīng)驗(yàn)使用（Prior Use）的關(guān)系：

經(jīng)驗(yàn)使用，是IEC 61511的術(shù)語，指基于在以往的操作環(huán)境和應(yīng)用場合的使用記錄，評(píng)估表明該設(shè)備有足夠低的危險(xiǎn)失效率，適合用于安全儀表系統(tǒng)中。

根據(jù)IEC 61511的相關(guān)規(guī)定，經(jīng)驗(yàn)使用需要有相應(yīng)的證據(jù)能夠證明這些部件和子系統(tǒng)適用于SIS，證據(jù)的適用性應(yīng)該包括：

· 制造商有完善的質(zhì)量控制和管理體系

· 該部件或子系統(tǒng)有適當(dāng)?shù)臉?biāo)識(shí)和技術(shù)說明

· 有在類似的工藝操作狀態(tài)和獨(dú)立環(huán)境下的良好績效表現(xiàn)

這些內(nèi)容需要整理并總結(jié)成文檔，用作保管。另外，原則上來說，經(jīng)驗(yàn)使用的評(píng)估不適用于SIL3的系統(tǒng)。

經(jīng)驗(yàn)使用于用戶認(rèn)可的設(shè)備目錄是什么：

就工程實(shí)踐來說，在SIS工程設(shè)計(jì)中，會(huì)涉及到大量的儀表設(shè)備，包括邏輯控制器，檢測開關(guān)，變送器，電磁閥，切斷閥，以及繼電器，信號(hào)分配器，安全柵，電源等等。

有些設(shè)備沒有IEC 61508的認(rèn)證，卻有大量的現(xiàn)場使用先例和良好的口碑，但卻缺乏數(shù)據(jù)的收集，整理和分析，無法形成選型基礎(chǔ)。由此，IEC 61511指出：

現(xiàn)場設(shè)備與操作經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的信息，主要記錄在用戶認(rèn)可的設(shè)備目錄中，并且要適時(shí)對目錄系統(tǒng)性地修改，將獲取了足夠操作經(jīng)驗(yàn)的設(shè)備添加進(jìn)來，將有積慮表明績效不理想的設(shè)備從目錄中刪除。這就是用戶認(rèn)可的設(shè)備目錄。

對于用戶認(rèn)可的設(shè)備目錄，需要留有評(píng)估步驟，方法，標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)論等形成有據(jù)可查的技術(shù)文件。

PS:辰竹建議

由于國內(nèi)的SIS系統(tǒng)目前處于概念啟蒙和導(dǎo)入階段，于國外相比，在管理體系上有著很大的差距。沒有完善的經(jīng)驗(yàn)與文檔的積累。然而，在化工事故不斷發(fā)生，且國家嚴(yán)格檢查116號(hào)文的大背景下，建議客戶使用帶認(rèn)證的安全繼電器，以便在規(guī)范性上無漏洞可抓。特別地，雖然有經(jīng)驗(yàn)使用的評(píng)估規(guī)定，但國外的項(xiàng)目大部分仍然繼續(xù)在使用帶認(rèn)證的產(chǎn)品。

06 辰竹安全繼電器

安全繼電器為連接安全PLC的DO輸出與現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)，起到電氣隔離和功率驅(qū)動(dòng)的作用。