SIS、DCS、GDS是否可以共用UPS
在石油化工、精细化工等流程工业领域,分散控制系统(DCS)、安全仪表系统(SIS)和可燃气体/有毒气体检测报警系统(GDS)构成了生产过程控制与安全保障的核心架构。这三类系统的供电可靠性直接关系到生产连续性与工艺安全性,不间断电源(UPS)作为关键供电保障设备,其配置方案一直是工程设计中的焦点问题。其中,SIS、DCS、GDS是否可以共用UPS的争议,本质上是供电可靠性、系统独立性与工程经济性之间的平衡问题。
本文结合《石油化工仪表供电设计规范》(SH/T 3082—2019)、《石油化工安全仪表系统设计规范》(GB/T 50770—2013)等四项主要标准,解析共用UPS的可行性、设计要求与实践要点。
一、 共用UPS争议的起源 某专家组在危化品企业安全服务过程中提出“SIS与DCS共用UPS,未设置冗余,违反HG/T 20509—2014第7.2.4条”,要求企业限期整改。然而,该条款原文针对的是“并联运行的直流稳压电源”,并未涉及UPS主机。 该事件被曝光后,“SIS、DCS、GDS到底能否共用UPS”迅速在行业内引发热议。争议背后折射出的是对标准理解的差异与安全理念的碰撞。 二、 国家标准中关于仪表供电的规定 1.《石油化工安全仪表系统设计规范》(GB/T 50770—2013)作为安全仪表系统(SIS)设计的专项标准,第5.0.8条明确要求:“安全仪表系统应独立于基本过程控制系统,并应独立完成安全仪表功能。”这一独立性要求是争议的核心来源。但需明确的是,规范强调的是功能独立性,而非物理绝对隔离。该标准后续条文进一步解释,独立性主要体现为“SIS不应介入或取代DCS的工作,DCS不应介入SIS的运行或逻辑运算”,并在信号交互、网络配置上提出隔离要求,但未涉及供电系统的强制独立。第5.0.16条要求“SIS的交流供电宜采用双路不间断电源的供电方式”,对于双路电源是否必须独立于DCS、GDS的供电回路未做限制。 2.《石油化工仪表供电设计规范》(SH/T 3082—2019)第6节关于双UPS供电方案的规定中,也未禁止不同系统共用同一组双UPS,仅强调输出回路的独立性。 3.《化工安全仪表系统工程设计规范》(HG/T 22820—2024)作为最新实施的化工行业安全仪表系统(SIS)设计标准,第12.0.1条明确规定:“安全仪表系统可与基本过程控制系统共用UPS装置,除非经评估不满足工艺装置对安全性或可用性的要求。”该条款明确允许SIS与DCS共用UPS。 4.《仪表供电设计规范》(HG/T 20509—2014)中也无任何条款要求SIS与DCS、GDS的UPS必须独立设置。 2025年1月16日,15位仪表及功能安全专家在《SIS、DCS、GDS电源共用问题研讨纪要》中形成一致意见:“SIS、DCS、GDS系统的供电共用UPS符合现行标准要求,符合安全可靠性机理,满足安全生产需求。”该纪要直接回应了行业争议,为后续设计审查提供了技术背书。 三、 共用UPS的边界条件 标准允许共用,并不意味着“随意共用”。工程实践需同时满足以下边界条件,方可确保合规与可靠。 1.独立配电、独立断路器 当多系统共用UPS时,应从UPS输出柜开始独立辐射式配电,SIS、DCS、GDS各自设置独立断路器,确保某一系统出现短路、过载等电源故障时,保护动作仅局限于本系统,不会扩散至其他系统,尤其保障SIS的安全功能不受影响。 2.双UPS建议分列运行 对于大型石化装置,标准推荐采用“双UPS+分列运行”方案:UPS1、UPS2分别带50%负荷,任何一台故障,另一台可带100%负荷。SIS控制器、服务器等关键设备宜采用双电源模块,分别取自UPS1和UPS2,实现电源级冗余。 3.后备时间≥30min UPS电池组容量应保证SIS、DCS、GDS在最大负载下连续供电不少于30分钟,以满足紧急停车、数据保存、气体泄漏报警处置的需要。 四、 结论与建议 1.现行的国家标准未禁止SIS、DCS、GDS共用UPS,只要满足独立配电、冗余配置、后备时间等边界条件,共用方案完全合规。 2.企业应摒弃“一刀切”做法,根据装置规模、风险等级、投资能力选择单UPS或双UPS,并通过HAZOP/SIL评估验证供电可靠性。 3.设计阶段应编制《仪表供电系统专题说明》,明确UPS容量计算、电池选型、配电系统图等,作为安全审查的必备资料。 4.运维阶段建立UPS定期检测与切换试验制度,确保电池组、逆变器、静态开关等关键部件处于完好状态。 综合《石油化工仪表供电设计规范》(SH/T 3082—2019)等四项主要标准的要求与行业实践经验,可以明确得出结论:SIS、DCS、GDS共用UPS在技术上具有可行性,且符合现行标准规范。标准强调的SIS独立性核心是功能与逻辑独立,而非供电设备的绝对物理分离,通过双UPS冗余配置、输出回路独立配电、电源质量精准控制等设计措施,完全可以实现三类系统的供电可靠性与独立性要求。 从工程实践来看,共用UPS方案能显著降低项目初期投资与后期运维成本,减少配电室占地面积,具有明显的经济性优势。但需注意的是,共用方案的可行性建立在严格遵循规范要求的基础上,任何环节的设计缺陷都可能引发安全风险。因此,在方案设计阶段应开展专业评审,施工阶段严格把控配电隔离与接地等关键工序,运行阶段加强UPS状态监测与定期维护。 随着化工行业对安全仪表系统功能安全要求的不断提升,未来,标准规范可能会对共用UPS方案提出更细化的要求,为流程工业“安稳长满优”运行提供坚实的电力保障。