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火电与功能安全 / 电厂控制系统SIL等级 |
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安全相关系统是指具备必要的安全功能，在特定工况条件下，通过功能实现来保证被保护设备回归安全状态的系统。当危险条件出现时，安全功能将被触发，安全相关系统将采取适当的动作和措施，防止被保护对象进入危险状态，避免危及人身安全，并防止对设备或者周边环境产生威胁。
目前相关安全系统需具备功能安全认证，并具备相应的SIL等级，已经逐步成为国内外火电领域大量合同的必备条款。功能安全系统是以系统功能的可靠执行来保证安全，它的主要作用是避免因为安全相关系统或设备的功能失效所导致的潜在风险。
功能安全型控制系统与普通的PLC或者DCS的主要区别：
1. 功能安全控制系统有非常完善的自诊断功能，在每个扫描周期内都对系统的全部硬件进行故障诊断，包括线路监测，I/O通道诊断，I/O模块诊断，CPU诊断，通讯诊断及电源系统诊断等所有潜在故障点诊断。
2. 安全控制系统即使在自身发生故障的情况下，也可以保证装置处于安全状态，也就是我们常说的”故障-安全”导向型的安全技术。
在火力发电领域中，与功能安全相关的安全控制系统主要有FSSS系统，ETS系统，输煤系统等。
FSSS系统与功能安全/FSSS系统与SIL等级：
FSSS系统，全名为炉膛安全监控系统（Furnace Safeguard Supervisory System），也被称之为BMS系统(燃烧器管理系统 / Burner Management System )。炉膛安全监控系统是现代大型火电机组锅炉必备的安全监控系统，它能在锅炉正常工作和启动停止等各类工作条件下，监控燃烧系统的相关参数和工作状态，并进行逻辑判断和表决，在必要时会通过安全连锁功能，使燃烧设备相关安全部件按照既定的安全程序动作，完成必要的操作或紧急停车，以保证锅炉燃烧系统安全。
FSSS系统中最重要的安全功能是主燃料跳闸（MFT），当出现危及锅炉安全运行的危险情况时，MFT功能将快速切断所有进入炉膛的燃料，实现紧急停炉，汽机跳闸，以保证设备安全，并且避免发生事故。基于以上安全功能，FSSS系统或者BMS系统需满足相应的SIL等级。
ETS系统与功能安全/ETS系统与SIL等级：
ETS系统，全名为汽轮机紧急跳闸保护系统。其功主要的安全功能为当检测到汽轮机的重要参数超过预先设定额警戒数值时,关闭汽轮机的主汽阀和调节汽阀,使汽轮机处于安全状态。ETS是实现汽轮机安全保护的重要控制系统，ETS是否能够安全运行，能够在即使自身故障条件下，也保证汽轮机的安全性能，将直接影响到汽轮机的安全运行。
ETS系统主要检测汽轮机运行过程中的重要参数，例如润滑油压力数值、转子振动情况、汽机转速、轴向位移等，当这些参数超过预先设定的临界数值时，ETS系统将输出跳闸信号使汽轮机的主汽阀和调节阀迅速关闭，完成汽轮机跳闸使汽轮机紧急停机，并回归到安全状态下。
输煤系统与功能安全/输煤系统与SIL等级：
电厂输煤系统是电力生产过程中非常重要的外围辅机系统，输煤系统安全可靠运行是保证电厂实现安全、高效不可缺少的环节，同时输煤控制系统的功能安全完整性等级是整个电厂安全系统 SIL等级的重要部分。一旦输煤系统的监测功能失效，则可能会给整体电厂的安全控制系统带来风险，在部分应用条件下，可采用双机热备的冗余配置提高整体安全性能。
国内电厂领域功能安全标准化情况：
目前在国内的《大、中型火力电厂设计规范》中，对相应的安全控制系统的需具备的功能安全符合性也作出了界定。如“发电厂的锅炉和汽轮机保护系统，可采用电子逻辑系统使用软逻辑或采用继电器硬逻辑系统。锅炉和汽轮机保护系统宜采用经权威机构认证的、符合《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》GB/T20438 和《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》GB/T21109 标准要求的、SIL3 级及以上的安全相关系统。当保护系统采用独立于机组控制系统的可编程电子逻辑系统或安全相关系统时，应与机组控制系统有通信接口，将监视信息送入机组控制系统。”
国内电厂相关系统中的功能安全技术应用：
国内在建或者运行中的大型火电机组，仅个别机组在汽轮机保护系统（ETS）中，部分采用了功能安全设备，但是这样的部分安全设备，并不是一套完整的功能安全系统。根据木桶原理，一旦危险工况出现，则最薄弱的安全功能部分有可能导致整体系统的全面失效。
北疆电厂是国内电厂应用功能安全控制系统的首个成功案例， 德国HIMA为天津北疆电厂的炉膛安全系统（FSS）提供了H51q可编程电子系统，该系统通过TUV功能安全认证，安全完整性等级为SIL3，是国内同规模电厂中首个在FSS部分使用SIL3等级功能安全控制系统的项目。
另外德国HIMA公司也曾经为宁波万华2×39000Nm³/h空分装置提供了HIMatrix系统，主要用于实现ETS汽机危机遮断系统功能，此前黑马SIL3安全等级的ETS汽机危急遮断系统在电力和工业汽轮机领域也得到了相关应用。
TUV SUD 作为专门提供功能安全认证的第三方认证机构，为SIEMENS，ABB，Pilz，HIMA,OMRON ,E+H, 倍加福，Fisher, 基恩士，美国班纳等国际知名公司都颁发过相应产品的功能安全证书。
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赵欣先生
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TUV南德意志大中华集团功能安全服务/SIL等级认证服务
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