SIL定級及驗證示例

1、安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級評估示例安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級評估主要內(nèi)容u 過程危害分析PHAu SIL定級建立工藝過程的安全目標(biāo)（可接受風(fēng)險）u SIF辨識及其SIL等級確定（SIL定級）u 過程安全需求規(guī)范（SRS）u HAZOP完善報告（對已經(jīng)開展過HAZOP）u SIL驗證u SIL驗證不符合項的建議等。一、過程危害分析PHA 由一組專家系統(tǒng)地評價過程的每一個部分以確定可能的風(fēng)險，列出可能引發(fā)事故的事件、這些事故潛在的后果及已有的能夠防止事故發(fā)生的安全裝置，最后，PHA建議其他一些能夠降低過程風(fēng)險的措施。 識別過程及相關(guān)設(shè)備的危險事件及原因； 識別危險事件發(fā)生的順序、可能性及后果； 能

2、夠防止事故發(fā)生的安全裝置； 建議其他一些能夠降低過程風(fēng)險的措施 最常用“危險與可操作性研究（HAZOP）”危險及可操作性分析HAZOP示例HAZOP分析示例二、SIF辨識及其SIL等級的確定（SIL的定級）1.風(fēng)險矩陣示例-可忽略風(fēng)險-如果風(fēng)險降低的成本超過取得的收益時允許的風(fēng)險-不期望的風(fēng)險，當(dāng)風(fēng)險降低不可行或成本與取得的收益嚴(yán)重不相稱時為允許-不允許風(fēng)險2.風(fēng)險與SIF及其SIL等級2.風(fēng)險與SIF及其SIL等級風(fēng)險是一種對不利影響的風(fēng)險是一種對不利影響的可能性可能性和和后果后果的度量的度量 用風(fēng)險矩陣風(fēng)險矩陣SILSIL選定，用戶需選定，用戶需 分類危害可能性 分類危害后果 在矩陣中對應(yīng)

3、的可能性和后果的交叉點選定目標(biāo)矩陣中對應(yīng)的可能性和后果的交叉點選定目標(biāo)SILSIL3.SIL定級-風(fēng)險矩陣（定性的選擇）3.SIL定級-風(fēng)險矩陣（定性的選擇）3.SIL定級-風(fēng)險矩陣（定性的選擇）3.SIL定級-風(fēng)險矩陣（定性的選擇）4.SIL定級-風(fēng)險圖法（定性的選擇） 風(fēng)險被定義為發(fā)生傷害的概率與嚴(yán)重程度的組合。在過程領(lǐng)域，風(fēng)險是以一下4個參數(shù)的函數(shù)：-危險狀況的后果（C）；發(fā)生危險事件很可能導(dǎo)致的死亡和/或嚴(yán)重受傷的人數(shù)、財產(chǎn)損失及環(huán)境影響的程度。CA CB CC CD （注：與企業(yè)制定的可結(jié)束風(fēng)險有關(guān)）（注：與企業(yè)制定的可結(jié)束風(fēng)險有關(guān)）-占有率（暴露區(qū)域被占用的概率）（F）；在發(fā)生危險

4、事件時段內(nèi)暴露區(qū)被占用的概率。FA FB-避免風(fēng)險狀況的概率（P）；如果要求時SIF失效，暴露的人員能夠避免存在的風(fēng)險狀況的概率。PA PB-要求率（W）；在所考慮的SIF不存在的情況下，每年發(fā)生危險狀況的次數(shù)。W1 W2 W34.SIL定級-風(fēng)險圖法（定性的選擇） 通用風(fēng)險圖（含人員、財產(chǎn)及環(huán)境）4.SIL定級-風(fēng)險圖法（定性的選擇）項目中給出的風(fēng)險參數(shù)值u 4.SIL定級-風(fēng)險圖法（定性的選擇） 在在HAZOPHAZOP研究中識別出研究中識別出一個一個SIFSIF 分析結(jié)果提出分析結(jié)果提出 PLL=0.9 該地區(qū)通常被占用 沒有避免危害的可能 要求率是每年0.05 SIL SIL為多少？為

5、多少？ 答案：答案：SIL1SIL14.SIL定級-風(fēng)險圖法（定性的選擇） 在HAZOP研究中識別出一個SIF，存在200磅劇毒的碳酰氯從制作聚碳酸酯樹脂的反應(yīng)器中釋放出來的事故風(fēng)險，該風(fēng)險將導(dǎo)致7.6人死亡，這種事故未減低風(fēng)險的頻率為每112年發(fā)生一次。參照風(fēng)險矩陣完成一個SIL選定。由HAZOP報告可知： C：可能導(dǎo)致7.6人死亡； W：每112年發(fā)生一次 F：？ P：？4.SIL定級-風(fēng)險圖法（定性的選擇）HAZOP報告中的每次事件將導(dǎo)致7.6人死亡所以占有率（F）和避免風(fēng)險狀況的概率（P）取FB和PB4.SIL定級-風(fēng)險圖法（定性的選擇） 上述SIL選定是在“這種事故未減低風(fēng)險的頻率為

6、每112年發(fā)生一次。”的狀況下進(jìn)行的，若存在可以有效降低該事故的發(fā)生概率，或者是可以有效減輕事故后果的獨立保護(hù)層的話，可以將SIF的SIL等級降下來。 若反應(yīng)器上有一個在BPCS中的高液位報警，且操作人員接到報警后，有足夠的事件和手段可以組織毒性物質(zhì)的泄漏，則該獨立保護(hù)層的風(fēng)險降低因子RRF可以視為10，即PFD為0.1，此時，可以將該SIF的SIL由SIL2 降到SIL1。5.SIL定級-保護(hù)層分析法5.SIL定級-保護(hù)層分析法獨立保護(hù)層（IPL）具有以下特點：u專一性：只被設(shè)計用來防止或減輕一個潛在的危險事件的后果，由于多種原因都可能導(dǎo)致同一危險事件，因此，多個事件情景都可由一個IPL來啟

7、動動作。例如：某儲罐超壓可以由安全閥保護(hù)，但造成超壓的事件情景有多種。u獨立性：IPL是與已驗明的危險相關(guān)系統(tǒng)的其他保護(hù)層相獨立的。u可信性：可信任IPL能執(zhí)行所設(shè)計的那些功能（隨機失效和系統(tǒng)失效）。u可審核性：它被設(shè)計成能有助于定期確認(rèn)保護(hù)功能。安全系統(tǒng)的檢驗測試和維護(hù)是必要的。u 典型的獨立保護(hù)層1.基本過程控制系統(tǒng)BPCS：PFD0.1 BPCS與SIS完全獨立； BPCS故障不是造成期望事件的原因； BPCS有可用的長安崎和執(zhí)行器來執(zhí)行與SIS相似的功能。2.操作員干預(yù)： PFD0.1 操作員訓(xùn)練有素、有足夠的相應(yīng)時間、總是在監(jiān)控過程。3.泄放設(shè)施（安全閥、爆破片等）： PFD 0.1

8、0.014.修正因子（MC） 使用因子=風(fēng)險存在時間/周期 占有率=暴露時間/總時間（針對人員） 點火率：易燃?xì)怏w0.3；易揮發(fā)液體 0.1；重質(zhì)液體0.1SIL定級-保護(hù)層分析法示例u 攪拌器馬達(dá)每兩年失效一次u 保護(hù)層PFDPFD為: :- 操作時間為一年的29%-操作響應(yīng)失效，PFD=0.1-驟停失效，PFD=0.1-減壓閥失效，PFD=0.07反應(yīng)器超壓爆炸的保護(hù)層分析反應(yīng)器超壓爆炸的保護(hù)層分析起始時間：攪拌器馬達(dá)每兩年失效一次-失效頻率0.5/年保護(hù)層PFDPFD為: :-操作時間：一年的29%（MC）-操作響應(yīng)失效：PFD=0.1-驟停失效：PFD=0.1-安全閥失效：PFD=0.

9、07反應(yīng)器超壓爆炸的保護(hù)層分析確定是否需要SIF及計算所需的SIL SIL 確定是否需要SIF及計算所需的SILSIL已知事件發(fā)生率=1.0210-4已知可容風(fēng)險水平=110-5不滿足可容許風(fēng)險水平，需要一個超壓保護(hù)的SIF 計算SIF的SIL:PFD=可容忍風(fēng)險/預(yù)期風(fēng)險PFD = 110-5 / 1.0210-4 = 0.098 RRF = 1/PFD = 1/0.098 = 10.2 SIF必須是一個SIL1的系統(tǒng)，準(zhǔn)確地描述為SIL1且RRF大于10.26.SIF的約束條件（GB/T21109/IEC61511）GB/T21109要求依據(jù)安全要求規(guī)范，設(shè)計符合要求的安全儀表系統(tǒng)，應(yīng)符合

10、三方面要求：平均失效率（PFDavg/PFH）-滿足需求時的失效概率PFDavg(低需求模式）或危險失效頻率PFH（高要求或連續(xù)模式）；結(jié)構(gòu)約束（AC）-冗余形式;系統(tǒng)能力約束(SC)-（IEC61511-2016）需求時的失效概率PFDavg(低需求模式） 危險失效頻率PFH （高要求或連續(xù)操作模式）約束條件二 ：硬件故障裕度HFT硬件故障裕度HFT（低要求操作模式下）：b b）傳感器、最終元件和非邏輯控制器的最低硬件故障裕度）傳感器、最終元件和非邏輯控制器的最低硬件故障裕度HFTHFT有條件的減有條件的減1 1：-根據(jù)以往使用的情況選擇裝置硬件；根據(jù)以往使用的情況選擇裝置硬件；-裝置只允許

11、調(diào)整過程參數(shù)、如：測量范圍、上限或下限失效指示；裝置只允許調(diào)整過程參數(shù)、如：測量范圍、上限或下限失效指示；-裝置過程的參數(shù)調(diào)整受保護(hù)，如跳線、密碼；裝置過程的參數(shù)調(diào)整受保護(hù)，如跳線、密碼；-功能又小于功能又小于4 4的的SILSIL要求要求約束條件二 ：硬件故障裕度HFT硬件故障裕度HFT（低要求操作模式下）：硬件故障裕度HFT（結(jié)構(gòu)約束）。為克服系統(tǒng)失效a）邏輯控制器的最低硬件故障裕度HFTSILSIL最低硬件故障裕度（最低硬件故障裕度（HFTHFT）SFF60%SFF 60%90%SFF90%1100221033214應(yīng)用特殊要求（見GB/T20438-2006）三、SIL驗證u平均失效概率（PFDavg/PFH）SIF回路所有設(shè)備及附件的總失效概率PFDSystem應(yīng)小于等于要