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容u 過程危害分析PHAu SIL定級建立工藝過程的安全目標（可接受風險）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險的措施。 識別過程及相關設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.風險矩陣示例-可忽略風險-如果風險降低的成本超過取得的收益時允許的風險-不期望的風險，當風險降低不可行或成本與取得的收益嚴重不相稱時為允許-不允許風險2.風險與SIF及其SIL等級2.風險與SIF及其SIL等級風險是一種對不利影響的風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 用風險矩陣風險矩陣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

3、的可能性和后果的交叉點選定目標矩陣中對應的可能性和后果的交叉點選定目標SILSIL3.SIL定級-風險矩陣（定性的選擇）3.SIL定級-風險矩陣（定性的選擇）3.SIL定級-風險矩陣（定性的選擇）3.SIL定級-風險矩陣（定性的選擇）4.SIL定級-風險圖法（定性的選擇） 風險被定義為發(fā)生傷害的概率與嚴重程度的組合。在過程領域，風險是以一下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致的死亡和/或嚴重受傷的人數(shù)、財產損失及環(huán)境影響的程度。CA CB CC CD （注：與企業(yè)制定的可結束風險有關）（注：與企業(yè)制定的可結束風險有關）-占有率（暴露區(qū)域被占用的概率）（F）；在發(fā)生危險

4、事件時段內暴露區(qū)被占用的概率。FA FB-避免風險狀況的概率（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-風險圖法（定性的選擇） 通用風險圖（含人員、財產及環(huán)境）4.SIL定級-風險圖法（定性的選擇）項目中給出的風險參數(shù)值u 4.SIL定級-風險圖法（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 分析結果提出分析結果提出 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器中釋放出來的事故風險，該風險將導致7.6人死亡，這種事故未減低風險的頻率為每112年發(fā)生一次。參照風險矩陣完成一個SIL選定。由HAZOP報告可知： C：可能導致7.6人死亡； W：每112年發(fā)生一次 F：？ P：？4.SIL定級-風險圖法（定性的選擇）HAZOP報告中的每次事件將導致7.6人死亡所以占有率（F）和避免風險狀況的概率（P）取FB和PB4.SIL定級-風險圖法（定性的選擇） 上述SIL選定是在“這種事故未減低風險的頻率為

6、每112年發(fā)生一次?！钡臓顩r下進行的，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層的話，可以將SIF的SIL等級降下來。 若反應器上有一個在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的泄漏，則該獨立保護層的風險降低因子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-保護層分析法5.SIL定級-保護層分析法獨立保護層（IPL）具有以下特點：u專一性：只被設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，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系統(tǒng)的其他保護層相獨立的。u可信性：可信任IPL能執(zhí)行所設計的那些功能（隨機失效和系統(tǒng)失效）。u可審核性：它被設計成能有助于定期確認保護功能。安全系統(tǒng)的檢驗測試和維護是必要的。u 典型的獨立保護層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： PFD0.1 操作員訓練有素、有足夠的相應時間、總是在監(jiān)控過程。3.泄放設施（安全閥、爆破片等）： PFD 0.1

8、0.014.修正因子（MC） 使用因子=風險存在時間/周期 占有率=暴露時間/總時間（針對人員） 點火率：易燃氣體0.3；易揮發(fā)液體 0.1；重質液體0.1SIL定級-保護層分析法示例u 攪拌器馬達每兩年失效一次u 保護層PFDPFD為: :- 操作時間為一年的29%-操作響應失效，PFD=0.1-驟停失效，PFD=0.1-減壓閥失效，PFD=0.07反應器超壓爆炸的保護層分析反應器超壓爆炸的保護層分析起始時間：攪拌器馬達每兩年失效一次-失效頻率0.5/年保護層PFDPFD為: :-操作時間：一年的29%（MC）-操作響應失效：PFD=0.1-驟停失效：PFD=0.1-安全閥失效：PFD=0.

9、07反應器超壓爆炸的保護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已知可容風險水平=110-5不滿足可容許風險水平，需要一個超壓保護的SIF 計算SIF的SIL:PFD=可容忍風險/預期風險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要求依據安全要求規(guī)范，設計符合要求的安全儀表系統(tǒng)，應符合

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）；結構約束（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：-根據以往使用的情況選擇裝置硬件；根據以往使用的情況選擇裝置硬件；-裝置只允許

11、調整過程參數(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)調整受保護，如跳線、密碼；裝置過程的參數(shù)調整受保護，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（結構約束）。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回路所有設備及附件的總失效概率PFDSystem應小于等于要