左信安全保護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)中國機(jī)經(jīng)網(wǎng)-機(jī)械工業(yè)信息服務(wù)商

安全保護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)左信

中國石油大學(xué)（北京）自動(dòng)化研究所2010年3月?北京

提綱一、背景及引言二、安全、風(fēng)險(xiǎn)及安全技術(shù)三、安全保護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)四、功能安全及安全完整性等級五、安全生命周期管理與安全評估六、存在的問題及進(jìn)一步工作自動(dòng)化能為安全做些什么？一、背景及引言自動(dòng)化與安全重慶開縣井噴開始思考自動(dòng)化能為安全做點(diǎn)什么從自動(dòng)化角度對事故案例進(jìn)行分析事故原因：大多伴隨著高溫高壓自動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用可以避免很多事故的發(fā)生安全監(jiān)測與控制系統(tǒng)早已有之自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用重視不夠，使用和管理不規(guī)范事故原因分布自動(dòng)化與安全工業(yè)測控系統(tǒng)中儀表閥門控制器：本質(zhì)安全防爆防輻射等工業(yè)測控系統(tǒng)中其他與安全有關(guān)的內(nèi)容測量信號(hào)的報(bào)警故障診斷與報(bào)警計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集中/分散結(jié)構(gòu)冗余快穩(wěn)準(zhǔn)調(diào)節(jié)閥的選擇風(fēng)開/風(fēng)關(guān)閥位限制控制系統(tǒng)中的低選/高選控制，連鎖邏輯控制安全相關(guān)測量控制系統(tǒng)（暫時(shí)記為SrCS)很早就存在，使用得越來越多漸漸地形成一個(gè)獨(dú)立的專用的SrCS如:ESDSIS隨著對安全的重視，對SrCS要求越來越高

一、背景及引言自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類（按功能分類方法之一）生產(chǎn)運(yùn)行控制系統(tǒng)：生產(chǎn)功能

基本過程控制系統(tǒng)BPCS(BasicProcessControlSystem)過程控制系統(tǒng)PCS(ProcessControlSystem)生產(chǎn)運(yùn)行控制系統(tǒng)PCS(ProductionControlSystem)安全保護(hù)控制系統(tǒng)：安全功能

安全儀表系統(tǒng)

SIS(SafetyInstrumentedSystem)安全控制系統(tǒng)SCS(SafetyControlSystem)安全保護(hù)控制系統(tǒng)SGCS(SafeguardControlSystem)

安全監(jiān)測與控制系統(tǒng)SrCS(SafetyRelatedControlSystem)問題：如何命名？SIS不夠貼切比較通用

一、背景及引言SrCS存在的問題對安全發(fā)揮作用認(rèn)識(shí)和重視程度不夠已經(jīng)設(shè)計(jì)和使用的SIS系統(tǒng)合理性經(jīng)濟(jì)性有效性新的標(biāo)準(zhǔn)GB/T21109,GB/T20438如何執(zhí)行安全相關(guān)測量控制系統(tǒng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1994年，德國標(biāo)準(zhǔn)DINV192501996年，美國標(biāo)準(zhǔn)ISA84.01

1998年，國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61508-1:1998…IEC61508-7:2000

2003年，國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61511-1:2003…IEC61511-3:20032006年前

中國標(biāo)準(zhǔn)SH/T3018:2003,SY/T10045:2003…2006年，中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T20438:2006,2007年1月1日實(shí)施2007年，中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T21109:2007,2007年12月1日實(shí)施一、背景及引言IEC615081998年發(fā)布GB/T204382007-01-01實(shí)施IEC615112003年發(fā)布GB/T211092007-12-01實(shí)施二、安全、風(fēng)險(xiǎn)及安全技術(shù)安全的定義：定義:不存在不可接受的風(fēng)險(xiǎn)

GB/T21109-1:p13絕對安全不存在不可控，安全與風(fēng)險(xiǎn)并存風(fēng)險(xiǎn)的定義：

定義：出現(xiàn)傷害的概率與該傷害嚴(yán)重性的組合GB/T21109-1:p13風(fēng)險(xiǎn)=發(fā)生概率*造成后果允許風(fēng)險(xiǎn)：根據(jù)當(dāng)前社會(huì)水準(zhǔn)，在給定的環(huán)境內(nèi)能夠接受風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)：裝置車間分廠公司企業(yè)國際過程風(fēng)險(xiǎn):由于過程、BPCS系統(tǒng)和相關(guān)人員因素而存在的發(fā)生

特定危險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)（GB/T21109-3:p3）

殘余風(fēng)險(xiǎn)：增加安全保護(hù)功能(如SIS)后發(fā)生特定危險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)二、安全與風(fēng)險(xiǎn)及安全技術(shù)GB/T2110920438風(fēng)險(xiǎn)降低：通用概念

二、安全與風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)及安全技技術(shù)如何降低風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)？安全保保護(hù)層二、安全與風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)及安全技技術(shù)安全保護(hù)層(自動(dòng)化)ZX：二、安全、風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)及安全技技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)降低與安安全技術(shù)按照專業(yè)領(lǐng)域域從四個(gè)方面面做工作ZX：（1）工藝原料/產(chǎn)品等等的毒性/爆爆性；生產(chǎn)工工藝的安全性性協(xié)調(diào)性等（2）設(shè)備機(jī)械強(qiáng)度，耐耐壓、磨損、、腐蝕等（3）電控BPCS系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性/專專門的安全保護(hù)自動(dòng)動(dòng)控制系統(tǒng)（4）管理法規(guī)的制定與與執(zhí)行人人員的培訓(xùn)訓(xùn)等三、安全保護(hù)護(hù)自動(dòng)控制系系統(tǒng)安全保護(hù)控制制系統(tǒng)的內(nèi)容容ZX安全相關(guān)變量量的測量顯示示與報(bào)警生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)的故障診斷斷與預(yù)警執(zhí)行安全保護(hù)護(hù)功能的自動(dòng)動(dòng)控制系統(tǒng)各級應(yīng)急指揮揮調(diào)度中心自自動(dòng)化相關(guān)系系統(tǒng)SGCS系統(tǒng)統(tǒng)其功能的的實(shí)現(xiàn)手段ZX：（1）DCS/SCADA/PLC風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)小，可靠性性要求低時(shí)（2）SIS/ESD/F&G風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)大，可靠性性要求高時(shí)（3）綜合使使用DCS/SIS可可降低低總成本三、安全保護(hù)護(hù)自動(dòng)控制系系統(tǒng)安全保護(hù)自動(dòng)動(dòng)控制系統(tǒng)的的特點(diǎn)ZX（1）目的是是減少危險(xiǎn)，，而不是保證證生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)產(chǎn)品合格；（2）對測量量環(huán)節(jié)要求更更多功能、更更智能、更實(shí)實(shí)時(shí)，長期不不停運(yùn)行狀態(tài)態(tài)；（3）對控制制器和執(zhí)行單單元要求更快快、執(zhí)行單元元長期處在備備用狀態(tài)；；（5）對控制制器，更多的的是邏輯控制制，也有連續(xù)續(xù)控制（少）），理論性少少；（4）對測量量、控制、執(zhí)執(zhí)行及輔助系系統(tǒng)(通訊、、供電等)可可靠性要求更更高。SGCS和BPCS的區(qū)區(qū)別ZX：（1）目的功功能不同生生產(chǎn)功能/安全功能能（2）運(yùn)行狀狀態(tài)不同實(shí)實(shí)時(shí)運(yùn)行/功能長期備用用(部分實(shí)時(shí)運(yùn)行)（3）可靠性性要求不同SrCS要求求更高的可靠性（4）控制方方法不同連連續(xù)控制制為主/邏邏輯控制為為主（5）使用和和維護(hù)方法不不同SrCS更嚴(yán)格安全保護(hù)控制制系統(tǒng)的重重要性：（1）和其他安全措措施技術(shù)相比比的重要性（2）在自動(dòng)化專業(yè)業(yè)領(lǐng)域中的重重要性三、安全保護(hù)護(hù)自動(dòng)控制系系統(tǒng)安全功能SafetyFunction針對特點(diǎn)的危危險(xiǎn)事件，為為達(dá)到和保持持過程的安全全狀態(tài)，由SIS、其他他技術(shù)安全相相關(guān)系統(tǒng)或外外部設(shè)施實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的功能(21109-1:p13)功能安全FunctionalSafetySrCS本身身的安全性（（如儀表的本本質(zhì)安全，無無輻射等）SrCS的安全功能是完整的、可可靠的（功能能是安全的））(21109-1:p8)安全儀表系統(tǒng)統(tǒng)SIS(SafetyInstrumentedSystem)用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)個(gè)或多個(gè)安全全功能的儀表表及儀表系統(tǒng)統(tǒng)包括：傳感器器、邏輯解算算器和最終單單元。SIS廣義/狹義安全儀表功能能SIF((SafetyInstrumentedFunction)SIS系統(tǒng)所所實(shí)現(xiàn)的安安全功能。21109譯為““儀表安全功能能”ZX:存在“[非]安全儀表的[非]安全功功能”多種組合四、功能安全全及安全度等等級安全完整性SafetyIntegrity在規(guī)定的時(shí)間間內(nèi)、在所有有規(guī)定的條件件下,成功功實(shí)現(xiàn)所要求的的安全功能的的平均概率(21109-1:p14)安全完整性等等級：SIL(SafetyIntegrityLevel)簡稱：安全度等級定義：一種離散的等等級，用于規(guī)規(guī)定分配給SIS的安全全儀表功能的的完整性要求(21109-4:p14)作為衡量安全全功能重要因因素，是安全全系統(tǒng)的核心心.ZX:可理解解為整體可靠靠性代表著使過程程風(fēng)險(xiǎn)降低的的數(shù)量級SIS的操作作模式：要求模式/連連續(xù)模式要要求操作模模式/連續(xù)操操作模式要求時(shí)平均失失效概率：PFDavg(averageProbabilityofFailureonDemand)注意：Fault/Failure故故障/失效用用失效更好,故障了可可能還可以用用連續(xù)時(shí)危險(xiǎn)失失效概率：PDFperhour(ProbabilityofDangerousFailure)四、功能安全全及安全度等等級SIL等級與與PFD、PDF的關(guān)系系：四、功能安全全及安全度等等級SILPFDaveragePDFperhour4≧10-5~﹤10-4≧10-9~﹤10-83≧10-4~﹤10-3≧10-8~﹤10-72≧10-3~﹤10-2≧10-7~﹤10-61≧10-2~﹤10-1≧10-6~﹤10-5安全生命周期期SafetyLifeCycle安全儀表功能能實(shí)現(xiàn)過程中中所發(fā)生的所所有的必要活活動(dòng)(21190:1p15)安全生命周期期圖GB/T20438：包括了系統(tǒng)統(tǒng)的概念、范范圍定義、風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)分析、安安全分配要求求、計(jì)劃編制制、設(shè)計(jì)與實(shí)實(shí)現(xiàn)、安裝試試運(yùn)行、操作作維護(hù)修改、、停用等。安全生命周期期圖GB/T21109：過程危險(xiǎn)與與風(fēng)險(xiǎn)分析、、安全功能分分配、安全要要求規(guī)格確定定、工程設(shè)計(jì)計(jì)、安裝調(diào)試試確認(rèn)、運(yùn)行行維護(hù)、修改改和停用等。。安全生命周期期是用系統(tǒng)的的方式建立的的一個(gè)框架，，用以指導(dǎo)安安全儀表系統(tǒng)統(tǒng)的需求分析析、設(shè)計(jì)和評評價(jià)等所有活活動(dòng)。五、安全生命命周期管理及及安全評估GB/T20438-1:p6安安全生命周期期框圖五、安全生命命周期管理及及安全評估GB/T21109-1:p20安安全生命周周期框圖五、安全生命命周期管理及及安全評估GB/T21109-1:p20安安全生命周周期框圖五、安全生命命周期管理及及安全評估安全生命周期期各階段及工工作內(nèi)容：1.過程危危險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)評評估（按GB/T21109的的要求至少進(jìn)行一次次）組織或參與進(jìn)進(jìn)行PHA/HAZOP分析確定生產(chǎn)過程程及BPCS基本控制系系統(tǒng)的危險(xiǎn)事事件及相關(guān)聯(lián)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)確定達(dá)到必要要風(fēng)險(xiǎn)降低所所需要的安全全功能確定每個(gè)安全全功能是否需需要安全儀表表功能2.安全功功能保護(hù)層分分析與功能分分配進(jìn)行LOPA保護(hù)層分析析給保護(hù)層分配配安全功能確定所需要的的安全儀表功功能(SIF)確定每個(gè)安全全儀表功能所所要求的安全全度等級五、安全生命命周期管理及及安全評估安全生命周期期各階段及工工作內(nèi)容：3.確定SIS設(shè)計(jì)安安全要求規(guī)格格規(guī)定SIS設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的的安全要求及及技術(shù)規(guī)格描述每個(gè)安全全儀表功能及及安全要求確定SIS運(yùn)運(yùn)行模式、啟啟用條件、停停機(jī)復(fù)位、檢檢驗(yàn)測試間隔隔等要求規(guī)格格分析和識(shí)別失失效模式、共共因失效及相相關(guān)要求4.SIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)及安全度等等級驗(yàn)算SIS系統(tǒng)的的工程設(shè)計(jì)SIS系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)及安全全度等級驗(yàn)算算5.SIS系統(tǒng)的安裝裝運(yùn)行和確認(rèn)認(rèn)6.SIS系統(tǒng)的操作作和維護(hù)7.SIS系統(tǒng)的修改改或停用五、安全生命命周期管理及及安全評估整體安全生命命周期也可以以分為三個(gè)大大階段ZX：需求分析階段段21109規(guī)規(guī)定的階段1設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)階段段21109規(guī)規(guī)定的階段2+3運(yùn)行維護(hù)階段段21109規(guī)規(guī)定的階段4+5安全生命周期期各階段的風(fēng)險(xiǎn)分析與評評估按GB/T21109要要求至少進(jìn)行一次次安全生命周期期各階段的SIS功能安安全評估越早越好功能安全評估估可能存在于于安全生命周周期的各階段段可以考慮5個(gè)個(gè)階段執(zhí)行5次功能安全全評估GB/T21109要要求系統(tǒng)投用用前至少進(jìn)行1次次評估組織機(jī)構(gòu)構(gòu)具有獨(dú)立立性五、安全生命命周期管理及及安全評估HAZOP分分析分析小組組組長記記錄員工工藝設(shè)備備儀表安安全偏差引導(dǎo)詞詞原因后后果措施施輔助軟件很很多如如ISOgraphSIL需求分分析LOPA分析析SIF確定SIL定定性分析定定量計(jì)算SIS規(guī)格書書確定SIFSILTITsSIL評估計(jì)計(jì)算SIF回路路構(gòu)成成系系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)(1oo11oo21oo2D2oo3……)定量計(jì)計(jì)算方方法及及公司司GB20438/21109僅僅是推推薦輔助軟軟件Excel專專用用自自己己開發(fā)發(fā)的五、安安全生生命周周期管管理及及安全全評估估與安全全儀表表系統(tǒng)統(tǒng)相關(guān)關(guān)的事事故統(tǒng)統(tǒng)計(jì)圖圖五、安安全生生命周周期管管理及及安全全評估估自動(dòng)化化技術(shù)術(shù)在安安全工工程中中的作作用及及重要要性國內(nèi)外外標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GBT20438/21109IEC61508/61511的執(zhí)執(zhí)行行業(yè)實(shí)實(shí)施細(xì)細(xì)則的的制定定與執(zhí)執(zhí)行BPCS的的危險(xiǎn)險(xiǎn)與可可靠性性分析析待建SIS系統(tǒng)統(tǒng)：需需求求分析析設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)安安全評評估定定性/定量量在用SIS系統(tǒng)統(tǒng)：運(yùn)運(yùn)行行維維護(hù)修修改改安安全全評估估SIS安全全相關(guān)關(guān)儀表表系統(tǒng)統(tǒng)的認(rèn)認(rèn)證問問題安全儀儀表相相關(guān)人人員的的培訓(xùn)訓(xùn)六、存存在的的問題題及進(jìn)進(jìn)一步步工作作安全監(jiān)監(jiān)測與與控制制GB/T21109GB/T20438等早早一點(diǎn)點(diǎn)更好好一點(diǎn)點(diǎn)執(zhí)行行合理、、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、有有效地地使用用自動(dòng)化化技術(shù)術(shù)能為石石油石石化安安全生生產(chǎn)作作出更更大的的應(yīng)有有的貢貢獻(xiàn)任重重道道遠(yuǎn)遠(yuǎn)9、靜夜四無無鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Saturday,December31,202210、雨中黃葉葉樹，燈下下白頭人。。。07:24:5607:24:5607:2412/31/20227:24:56AM11、以以我我獨(dú)獨(dú)沈沈久久，，愧愧君君相相見見頻頻。。。。12月月-2207:24:5607:24Dec-2231-Dec-2212、故故人人江江海海別別，，幾幾度度隔隔山山川川。。。。07:24:5607:24:5607:24Saturday,December31,202213、乍見見翻疑疑夢，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2207:24:5607:24:56December31,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。31十十二月20227:24:56上午午07:24:5612月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月227:24上午午12月-2207:24December31,202216、行動(dòng)出成果果，工作出財(cái)財(cái)富。。2022/12/317:24:5607:24:5631December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時(shí)時(shí)，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點(diǎn)的的射線向前前。。7:24:56上上午7:24上上午07:24:5612月-229、沒沒有有失失敗敗，，只只有有暫暫時(shí)時(shí)停停止止成成功功?。?。。12月月-2212月月-22Saturday,December31,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結(jié)結(jié)果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。07:24:5607:24:5607:2412/31/20227:24:56AM11、成功就是日日復(fù)一日那一一點(diǎn)點(diǎn)小小努努力的積累。。。12月-2207:24:5607:24Dec-2231-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。07:24:5607:24:5607:24Saturday,December31,202213、不知知香積積寺，，數(shù)里里入云云峰。。。12月月-2212月月-2207:24:5607:24:56December31,202214、意志堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的人能把把世界放在在手中像泥泥塊一樣任任意揉捏。。31十二二月20227:24:56上上午07:24:5612月-2215、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月227:24上午午12月-2207:24December31,202216、少年十十五二十十時(shí)，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/317:24:5607:24:5631December202217、空山新雨后后，天氣晚來來秋。。7:24:56上午7:24上上午07:24:5612月-229、楊柳散和風(fēng)風(fēng)，青山澹吾吾慮。。12月-2212月-22Saturday,December31,202210、閱讀讀一切切好書書如