GB/T 21109.3-2007過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全第3部分：確定要求的安全完整性等級的指南

犐犆犛２５．０４０

犖１０

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

犌犅／犜２１１０９．３—２００７／犐犈犆６１５１１３：２００３

過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全

第３部分：確定要求的安全完整性

等級的指南

犉狌狀犮狋犻狅狀犪犾狊犪犳犲狋狔—犛犪犳犲狋狔犻狀狊狋狉狌犿犲狀狋犲犱狊狔狊狋犲犿狊犳狅狉狋犺犲狆狉狅犮犲狊狊犻狀犱狌狊狋狉狔狊犲犮狋狅狉—

犘犪狉狋３：犌狌犻犱犪狀犮犲犳狅狉狋犺犲犱犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳狋犺犲狉犲狇狌犻狉犲犱狊犪犳犲狋狔犻狀狋犲犵狉犻狋狔犾犲狏犲犾狊

（ＩＥＣ６１５１１３：２００３，ＩＤＴ）

２００７１０１１發(fā)布２００７１２０１實施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局

發(fā)布

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會

書

犌犅／犜２１１０９．３—２００７／犐犈犆６１５１１３：２００３

目次

前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅲ

引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅳ

１范圍!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２術(shù)語、定義和縮略語!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２

３風(fēng)險和安全完整性———一般指南!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２

３．１概述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２

３．２必要的風(fēng)險降低!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２

３．３安全儀表系統(tǒng)的作用!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３

３．４安全完整性!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３

３．５風(fēng)險和安全完整性!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

３．６安全要求的分配!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

３．７安全完整性等級!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

３．８選擇確定要求的安全完整性等級的方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!５

附錄Ａ（資料性附錄）ＡＬＡＲＰ和允許風(fēng)險的概念!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

附錄Ｂ（資料性附錄）半定量方法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!９

附錄Ｃ（資料性附錄）安全層矩陣法!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

附錄Ｄ（資料性附錄）確定要求的安全完整性等級———半定性方法：校正的風(fēng)險圖!!!!!!!１９

附錄Ｅ（資料性附錄）確定要求的安全完整性等級———定性方法：風(fēng)險圖!!!!!!!!!!!２６

附錄Ｆ（資料性附錄）保護層分析（ＬＯＰＡ）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３０

圖１ＧＢ／Ｔ２１１０９的整體框架!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅴ

圖２過程工廠中常見的典型風(fēng)險降低方法（例如保護層模型）!!!!!!!!!!!!!!!!２

圖３風(fēng)險降低：一般概念!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

圖４風(fēng)險和安全完整性的概念!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

圖５安全儀表系統(tǒng)、非安全儀表系統(tǒng)預(yù)防／減輕保護層和其他保護層安全要求的分配!!!!!!５

圖Ａ．１允許風(fēng)險和ＡＬＡＲＰ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

圖Ｂ．１具有現(xiàn)有安全系統(tǒng)的壓力容器!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１０

圖Ｂ．２容器超壓的故障樹!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１２

圖Ｂ．３具有現(xiàn)有安全系統(tǒng)時的危險事件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１２

圖Ｂ．４具有冗余保護層的危險事件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１３

圖Ｂ．５具有ＳＩＬ２的ＳＩＳ安全功能的危險事件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１４

圖Ｃ．１保護層!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

圖Ｃ．２安全層矩陣示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

圖Ｄ．１風(fēng)險圖：通用型式!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２２

圖Ｄ．２風(fēng)險圖：環(huán)境破壞!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２４

圖Ｅ．１ＤＩＮＶ１９２５０風(fēng)險圖———人員保護（見表Ｅ．１）!!!!!!!!!!!!!!!!!!２７

圖Ｅ．２ＧＢ／Ｔ２１１０９、ＤＩＮＶ１９２５０和ＶＤＩ／ＶＤＥ２１８０之間的關(guān)系!!!!!!!!!!!!!２９

圖Ｆ．１保護層分析（ＬＯＰＡ）報告!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３１

Ⅰ

書

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表Ａ．１事故風(fēng)險等級的示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

表Ａ．２風(fēng)險等級的解釋!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!８

表Ｂ．１ＨＡＺＯＰ研究結(jié)果!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１０

表Ｃ．１危險事件可能性的頻率（不考慮ＰＬ）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１７

表Ｃ．２評定危險事件影響嚴(yán)重性等級的準(zhǔn)則!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１７

表Ｄ．１過程工業(yè)風(fēng)險圖參數(shù)的描述!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１９

表Ｄ．２通用風(fēng)險圖校正示例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２２

表Ｄ．３一般環(huán)境后果!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２４

表Ｅ．１與風(fēng)險圖有關(guān)的數(shù)據(jù)（見圖Ｅ．１）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２８

表Ｆ．１從ＨＡＺＯＰ導(dǎo)出的用于ＬＯＰＡ的數(shù)據(jù)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３１

表Ｆ．２影響事件嚴(yán)重性等級!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３１

表Ｆ．３引發(fā)可能性!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３２

表Ｆ．４保護層（預(yù)防和減輕）典型的ＰＦＤａｖｇ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３２

Ⅱ

犌犅／犜２１１０９．３—２００７／犐犈犆６１５１１３：２００３

前言

ＧＢ／Ｔ２１１０９《過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全》分為三個部分：

———第１部分：框架、定義、系統(tǒng)、硬件和軟件要求；

———第２部分：ＧＢ／Ｔ２１１０９．１的應(yīng)用指南；

———第３部分：確定要求的安全完整性等級的指南。

本部分為ＧＢ／Ｔ２１１０９的第３部分，等同采用ＩＥＣ６１５１１３：２００３《過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功

能安全第３部分：確定要求的安全完整性等級的指南》（英文版）。為便于使用，對ＩＥＣ６１５１１３：２００３

做了下列編輯性修改：

———刪除國際標(biāo)準(zhǔn)的前言，按ＧＢ／Ｔ１．１—２０００重新編寫了本部分的前言；

———凡是出現(xiàn)“ＩＥＣ６１５１１”之處均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９”，“ＩＥＣ６１５１１１”均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９．１”，

“ＩＥＣ６１５１１２”均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９．２”，“ＩＥＣ６１５１１３”均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９．３”；

———凡是出現(xiàn)“本國際標(biāo)準(zhǔn)”之處均改為“ＧＢ／Ｔ２１１０９”；

———用小數(shù)點“．”代替作小數(shù)點的逗號“，”；

———根據(jù)ＧＢ／Ｔ１．１—２０００進(jìn)行編輯性修改。

本部分的附錄Ａ、附錄Ｂ、附錄Ｃ、附錄Ｄ、附錄Ｅ、附錄Ｆ為資料性附錄。

本部分由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。

本部分由全國工業(yè)過程測量和控制標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。

本部分主要起草單位：機械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟研究所、上海自動化儀表股份有限公司技術(shù)

中心、北京華控技術(shù)有限責(zé)任公司、中科院沈陽自動化研究所、浙江中控技術(shù)有限公司、上海工業(yè)自動化

儀表研究所、國營７５９廠。

本部分主要起草人：王春喜、梅恪、包偉華、王麟琨、劉丹、陳小楓、魏劍嵬、史學(xué)玲、譚平、李佳嘉、歐

陽勁松、蔡廷安、馬光武。

本部分為首次制定。

Ⅲ

犌犅／犜２１１０９．３—２００７／犐犈犆６１５１１３：２００３

引言

在過程工業(yè)（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｄｕｓｔｒｙｓｅｃｔｏｒ）中，用來執(zhí)行儀表安全功能的安全儀表系統(tǒng)已使用了多年。

如要使儀表能有效地用于儀表安全功能，最重要的是該儀表應(yīng)達(dá)到某些最低標(biāo)準(zhǔn)和性能水平。

ＧＢ／Ｔ２１１０９闡述了過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用。ＧＢ／Ｔ２１１０９還要求執(zhí)行一次過程危險和風(fēng)

險評估使之能導(dǎo)出安全儀表系統(tǒng)的規(guī)范。當(dāng)考慮安全儀表系統(tǒng)的性能要求時，才考慮其他安全系統(tǒng)，從

而把其他安全系統(tǒng)的貢獻(xiàn)計算在內(nèi)。安全儀表系統(tǒng)包括從傳感器到最終元件之內(nèi)的所有部件和子系

統(tǒng)，它們都是執(zhí)行儀表安全功能所必要的。

ＧＢ／Ｔ２１１０９包含了作為應(yīng)用基礎(chǔ)的兩個概念：安全生命周期和安全完整性等級。

ＧＢ／Ｔ２１１０９針對基于使用電氣（Ｅ）／電子（Ｅ）／可編程電子（ＰＥ）技術(shù)安全儀表系統(tǒng)。在邏輯解算

器使用其他技術(shù)的情況下，宜使用ＧＢ／Ｔ２１１０９的基本原則。ＧＢ／Ｔ２１１０９還論述了安全儀表系統(tǒng)的傳

感器和最終元件而不管它們所使用的技術(shù)。ＧＢ／Ｔ２１１０９在ＧＢ／Ｔ２０４３８—２００６的框架范圍內(nèi)專用于

過程工業(yè)（見ＧＢ／Ｔ２１１０９．１—２００７附錄Ａ）。

ＧＢ／Ｔ２１１０９提出了達(dá)到這些最低標(biāo)準(zhǔn)的安全生命周期活動的方案。為了使用一個合理和一致的

技術(shù)策略，此方案已被采納。

在大多數(shù)情況下，固有（ｉｎｈｅｒｅｎｔｌｙ）安全過程設(shè)計就能很好地達(dá)到安全性。必要時，還可結(jié)合一個

或一些保護系統(tǒng)，以便處理任何已發(fā)現(xiàn)的殘余風(fēng)險。保護系統(tǒng)可依靠不同的技術(shù)（化學(xué)的、機械的、液壓

的、氣動的、電氣的、電子的、可編程電子的）。任何安全策略都需要將每個單獨的安全儀表系統(tǒng)放在其

他保護系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行考慮。為促成該方案，ＧＢ／Ｔ２１１０９要求：

———執(zhí)行一次危險和風(fēng)險評估以便確定整體安全要求；

———給安全儀表系統(tǒng)分配安全要求；

———應(yīng)在一個適用于所有用儀表實現(xiàn)功能安全的方法的框架內(nèi)進(jìn)行工作；

———詳述了適用于實現(xiàn)功能安全的所有方法的某些活動（如安全管理）的使用。

關(guān)于過程工業(yè)的安全儀表系統(tǒng)的ＧＢ／Ｔ２１１０９：

———涉及從初始概念、設(shè)計、實現(xiàn)、運行和維護直到停用的所有安全生命周期階段；

———能使現(xiàn)有的或新的國家專用的過程工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)同本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。

ＧＢ／Ｔ２１１０９致力于在過程工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)導(dǎo)致高度一致（如基本原則、術(shù)語、信息等）。這將帶來安全

和經(jīng)濟兩方面的好處。

在權(quán)限方面，在管理當(dāng)局（如國家的、省的、自治區(qū)的等）已建立過程安全設(shè)計、過程安全管理或其他

要求的情況下，這些要求應(yīng)比本標(biāo)準(zhǔn)中定義的要求優(yōu)先考慮。

本部分涉及到了危險和風(fēng)險分析（Ｈ＆ＲＡ）中確定要求的ＳＩＬ范圍的指南。這當(dāng)中的信息用來提

供一個用于實現(xiàn)Ｈ＆ＲＡ的各種各樣的全局方法的廣泛概覽。但提供的信息并未詳細(xì)到足以實現(xiàn)這些

方案中的任何一種。

在繼續(xù)之前，應(yīng)回顧一下ＧＢ／Ｔ２１１０９．１中提供的安全完整性等級（ＳＩＬ）的概念和確定方法。本部

分的附錄描述了以下內(nèi)容：

附錄Ａ提供允許風(fēng)險和ＡＬＡＲＰ的概念的概述。

附錄Ｂ提供一種用來確定要求的ＳＩＬ的半定量方法的概述。

附錄Ｃ提供一種用來確定要求的ＳＩＬ的安全矩陣方法的概述。

附錄Ｄ提供一種使用半定性風(fēng)險圖方法來確定要求的ＳＩＬ的方法的概述。

附錄Ｅ提供一種使用定性風(fēng)險圖方法來確定要求的ＳＩＬ的方法的概述。

Ⅳ

犌犅／犜２１１０９．３—２００７／犐犈犆６１５１１３：２００３

附錄Ｆ提供一種使用保護層分析（ＬＯＰＡ）方法來選擇要求的ＳＩＬ的方法的概述。

ＧＢ／Ｔ２１１０９的整體框架見圖１。

圖