一、标准核心信息
标准号：SHB-Z06-1999
适用范围：石油化工装置 / 工厂、辅助设施及公用工程的 ESD 与安全联锁系统设计；不适用于液压 / 气动逻辑运算器
核心目标：降低恶性事故概率、减少非计划停车、避免人身伤害与重大经济损失
二、五大核心设计原则
独立设置原则
ESD/SIS 与基本过程控制系统（BPCS/DCS）物理与逻辑完全独立，不共用控制器、I/O、电源、通讯网络
检测元件、执行机构独立配置，不与 BPCS 共用
故障安全型（Fail-Safe）原则
系统故障、断电、断信号时，自动导向安全状态（如切断进料、停泵、关紧急切断阀）
执行机构选型：电磁阀失电动作、切断阀故障关（FC）
中间环节最少原则
减少中间继电器、隔离器、转接端子，缩短信号路径，降低失效概率
冗余 / 容错原则
关键检测、控制、电源、通讯采用冗余配置（1oo2、2oo3 等），提升可用性
可维护性原则
支持在线诊断、旁路、测试，不影响正常生产与安全功能
三、系统设计全流程
1. 可行性研究阶段
开展HAZOP、FMEA、FTA等风险分析，识别危险场景
确定安全功能（SIF）、SIL 等级、联锁动作与响应时间
明确系统架构、冗余要求、独立配置方案
2. 基础工程设计阶段
完成SIL 定级与验证，确定硬件安全完整性（HFT）、诊断覆盖率（DC）
设计独立的检测、执行、逻辑、电源、接地系统
制定联锁逻辑图、时序图、旁路与复位方案
3. 详细工程设计阶段
硬件选型：SIL 认证的控制器、I/O、传感器、执行器、电源、UPS
软件设计：采用功能块图（FBD）/ 梯形图（LD），逻辑清晰、可审计
图纸设计：独立的 SIS 回路图、接线图、布置图、接地与防雷设计
4. 组态、调试、投运阶段
软件组态、仿真测试、静态 / 动态联锁试验
现场回路测试、SIL 验证、带负荷试车
编制操作、维护、应急手册，人员培训
四、硬件配置核心要求
1. 逻辑控制器（ESD/PLC）
独立于 DCS，专用安全控制器（如 Triconex、HIMA、ICS、GE Fanuc 等）
关键回路冗余配置（CPU、电源、通讯），支持在线更换
具备强大自诊断，故障报警并导向安全
2. 过程接口（I/O）
独立 I/O 卡件，不与 DCS 共用
模拟量：三重化 / 冗余输入，故障诊断
数字量：DI 采用无源触点，DO 直接驱动执行机构，减少中间环节
现场电缆：屏蔽电缆，单独桥架，远离动力线
3. 电源系统
独立双路 UPS供电，冗余切换，故障报警
接地：独立安全接地，接地电阻＜4Ω，与电气、仪表接地分开
4. 现场检测元件
独立配置，不与 BPCS 共用
关键参数（压力、温度、液位、流量）冗余 / 三重化，2oo3 表决
选型：故障安全型、防爆、耐温耐压、高精度、高可靠性
5. 现场执行元件
紧急切断阀：故障关（FC）、快速动作（≤1s）、SIL 认证、带位置反馈
电磁阀：失电动作，冗余配置，带诊断
执行机构：独立气源 / 电源，不与工艺控制共用
五、软件与逻辑设计要点
逻辑清晰、最小化，避免复杂嵌套
采用标准功能块，可审计、可验证
联锁动作：先报警、后延时、再动作，减少误停车
旁路 / 复位：权限分级，操作记录，不可随意屏蔽
时序控制：明确动作顺序、延时时间、复位条件
六、安装、调试与维护
安装：独立机柜、独立接地、良好通风、防振防尘
调试：先静态、后动态，逐项测试联锁功能
维护：定期功能测试、SIL 验证、诊断检查，建立维护档案
旁路管理：严格审批、限时恢复、记录在案
七、与现行规范的衔接
需同时满足：GB/T 50770-2025《石油化工安全仪表系统设计规范》、GB/T 21109-2021《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》、IEC 61508/61511等标准
重大危险源罐区：一级 / 二级重大危险源必须配置独立 SIS/ESD
八、常见设计误区
❌ 与 DCS 共用控制器、I/O、电源
❌ 检测 / 执行元件与 BPCS 共用，不独立
❌ 忽略故障安全，故障时导向危险状态
❌ 中间环节过多，降低可靠性
❌ 未做 SIL 定级与验证，选型不满足 SIL 要求
九、核心总结
ESD/SIS 是石化装置最后一道安全防线，设计必须严格遵循独立、故障安全、冗余、最少环节、可维护五大原则，全流程符合 SHB-Z06-1999 及现行国标、IEC 标准，确保在异常工况下快速、可靠地导向安全状态。
