安全儀表系統功能安全評估分析

摘 要：合理應用安全儀表系統能夠使安全生產、企業效益以及員工人身安全得到有效保障，并且在潛在危險發生的情況下，利用安全儀表系統的安全功能，能夠將潛在危險進行充分處理，使整個生產過程的高效性與安全性得到全面提升。本課題首先對安全儀表系統功能安全評估方法進行了分析，進而對安全儀表系統功能安全評估方法性能進行了分析，最后對安全儀表系統功能安全評估提供了幾點建設性意見，希望安全儀表系統功能安全評估能夠充分體現出實效性與科學性。

關鍵詞：園林綠化；施工；苗木管理；

中圖分類號：U11 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-07-00-02

安全儀表系統的主要組成部分有傳感器、邏輯控制器以及執行器等。其工作目的便是對生產的安全性提供保障，提升企業經濟效益，保證工作人員的人身安全。在工業控制領域中，安全儀表系統是工業控制中尤為重要的一部分，能夠使企業很好地進行風險管理，并對潛在風險得到有效防范[1]。基于安全儀表系統功能安全評估的方法有很多，并且對其各項性能指標國內外均沒有給出統一化的標準。鑒于此，本課題對“安全儀表系統功能安全評估”進行分析與探究便具有尤為深遠的重要意義。

一、安全儀表系統功能安全評估方法分析

對于安全儀表系統功能安全評估方法，大致上可劃分為定性與定量兩種。定性即為定性計算SIL等級的方法；定量即為定量計算SIL等級的方法。下面筆者便對這兩種方面進行分析。

（一）定性計算SIL等級的方法：定性計算SIL等級的方法主要有以下幾種：1、風險矩陣法。該方法是以分類為依據的方法。先是對一個矩陣進行創建，其可能性與后果依次構成矩陣二維坐標中的一個，并且矩陣元素與一個SIL等級相對應[2]。如果某元素相對應選擇的可能性與后果分類，那么該元素便可作為強化安全儀表功能一定達到的SIL。2、風險圖法。風險圖法主要對工業過程中，與控制系統相關的風險因素進行了解，進而對與安全有關聯的安全完整性等級進行確定。3、保護層分析法。對于分析階段的系統風險，便可用保護層分析法來進行分析。使用該方法對SIL等級進行確認時，應該先對各個保護層降低的風險進行確定，進一步對安全儀表系統需要降低的風險進行確認，這便是SIL值。4、專家經驗法。專家經驗法，是指有很高專業知識與水平的技術人員，通過自身的經驗，通過對以前相似的系統進行比較，進而對安全儀表功能是否達到設計的SIL水平進行確認。5、失效模式與影響分析。基于系統內部全部部件的一個詳細列表為出發點，以1次1個部件的方法對整個系統進行分析。將自底向上法運用于FMEA中，對PFS不能明確得出。

（二）定量計算SIL等級的方法：定量計算SIL等級的方法有以下幾種：1、故障樹分析法。該方法對于系統故障的分析是進行自頂向下識別的。首先將系統所存在的狀態或者所存在的故障事件當作故障樹的頂點，進而對致使發生故障的因素找出來，在此過程中遵循循序漸進的原則，一直到故障機理或者概率分布被找出，并且被找出的故障機理或者概率分布均為已知的因素為截止點。2、可靠性框圖法。對于系統內部組件的串聯與并聯關系，便可以利用基于可靠性框圖法中的圖形方式進行表示。并把表決方式的鏈接關系以串聯與并聯的方式進行轉換，進一步使系統PFD有效地得出來。3、馬爾可夫模型法。該方法可將安全儀表系統劃分為不相同的若干狀態，每一種狀態能夠以某種概率進行轉移，轉移的方向為其他狀態，進一步得出系統處于某一個狀態時，在某一個時間段中的失效率。

二、安全儀表系統功能安全評估方法性能分析

安全儀表系統功能安全評估方法性能分析分為三大部分：輸入信息對比、分析處理過程以及輸出信息。

（一）輸入信息對比：在進行SIL分析處理過程中，需對各種輸入信息進行對比分析，對比分析的主要內容包括了安全儀表系統的結構、失效模式、失效造成的影響以及維修措施等[3]。如圖表1，為輸入信息對比圖，通過該圖可得出以下結論。

圖1·輸入信息對比

1、基于定性方法，專家法無須具備完整的系統結構信息，但是要有明確的安全目標；FEMA法便與專家法相反，它的目的不是對具體的安全目標進行獲取，而是對系統各個元件的失效模式進行全面性地分析，并且對其產生的后果也要進行應的分析。2、基于定量方法，運用可靠性框圖法只要提供系統功能機的信息，或者提供部件級的信息便可。但是故障樹法需要獲取較為準確的數據，便需要讓系統元件提供完整的信息，此外馬爾可夫法和故障樹法是一樣的。3、基于測試與維修環節，所獲取的結果反應出的情況具有真實性與可靠性的方法有兩種，一種是故障樹法，另一種是馬爾可夫模型法。

（二）分析處理過程：在進行分析處理過程中，可以得出以下結論：1、在定性方法中，風險圖法、風險矩陣法以及專家經驗法，其處理過程應該以安全指標的確認為出發點；對于故障樹法與LOPA分析法，處理過程便需要在系統失效時開始，或者從可能形成的危害開始；FMEA法處理過程需要以元件列表為出發點；而可靠性框圖法的處理過程則需要以系統功能分析為出發點。2、在定量分析法中，對系統失效而造成的影響和失效數據進行確認是必須的。3、獲取結果統一性具有良好性的是故障樹法與可靠性圖法，因為這兩種方法在處理過程中的一致性較強，人為造成的干擾較小。

（三）輸出信息

圖2·輸出信息對比

由圖表2可知：1、每一種方法所獲取的結果，在指定的應用環境之下，其置信度是非常高的。2、基于不相同的應用環境，每一種方法的有效性具有差異性。3、以定量方法所獲取的結果，普遍上均可對系統SIL的有效性進行驗證[4]。4、以定性方法所獲取的結果，通常需對其結果進行校準，并且所采用校準的方法要體現出一致性。5、應用一些方法之后，能夠獲取較為詳細的系統文檔，例如：FMEA法與LOPA法等。

三、結語

本課題在對“安全儀表系統功能安全評估”進行分析的基礎上，筆者首先對安全儀表系統功能安全評估方法分析，進而對安全儀表系統功能安全評估方法性能進行了分析。通過分析與探究，充分認識到：（一）文中所介紹的幾種驗證SIL的定量方法，還可對安全儀表系統其他一些可靠性指標進行計算。（二）定性方法與使用者的個人經驗有關聯，而定量方法則和數學模型的準確性、適用性等因素有關。（三）對于復合失效與共因失效，FMEA分析法是不可能對其進行識別的，這是因為在安全儀表系統中，每一個元件都可看作是有獨立性的。（四）選取一個相適應的頂事件對故障樹法來講是非常重要的，因為故障樹法適合在知道事故后果后，進一步尋找事故發生的原因。（五）馬爾可夫模型法與其他幾種驗證SIL水平定量的方法比較起來，具有較為明顯的優勢，不但對安全儀表系統的多個可靠性指標進行涵蓋，而且還能夠對過程的復雜性與計算空間爆炸等問題進行分析。（六）與其他評估方法比較起來，馬爾可夫模型的復雜性是最顯著的，但是它的定性方法卻是最簡單的。并且，模型在越復雜的情況下，相對應的描述能力也越強。

參考文獻：

[1]靳江紅，吳宗之，趙壽堂，胡玢.安全儀表系統的功能安全國內外發展綜述[J].化工自動化及儀表，2010，05，10

[2]王軍，于英宇.半定量風險分析方法在安全儀表系統中的應用[J].施工技術，2010，08，21

[3]文華，鈕英建.功能安全評估在安全評價中的應用體系研究[J].中國安全生產科學技術，2011，07，15

[4]尹琦嶺，苗立民，焦玉清，畢麗華.安全儀表系統可靠性評估技術探討[J].安全、健康和環境，2013，09，15