安全儀表系統的功能安全評估分析

黃海濤

（山西煤礦設備安全技術檢測中心，山西太原 030045）

隨著安全系統工程的引入，我國不斷地吸收國外先進的分析方法和經驗，安全評價工作取得了較大的進步，然而不容忽視的是，安全儀表系統的功能安全評估尚不完善，一些安全問題層出不窮且屢禁不止，給生產工作的安全性造成了很大的干擾。因此，應對功能安全評價進行深入地探討和研究，這不僅是促進工業控制領域深入發展的需要，更是實現對風險有效控制與管理、全面維護工人生命財產安全的重要保障。

1 安全儀表系統的概念

作為安全相關系統的重要組成部分，安全儀表系統能夠全面有效地發揮安全儀表功能，對于提高控制系統的安全性有著重要的意義，因此，近年來，其應用更加廣泛，安全儀表系統以及控制系統的設置分工的示意圖如圖1所示。安全儀表系統能夠通過一系列的動作，合理、快捷地應對設備故障問題，可以有效地規避安全事故，將事故給人們生命財產安全以及周邊環境帶來的威脅進行全面的控制與管理。所以，通過分析以及歸納總結，安全儀表系統具體具有以下特征：首先，其無法對產品的效能以及品質進行改善；其次，其無法影響流程產量；另外，其能夠促進風險成本利用率的提升；最后，其可以通過相關損失的降低實現整體費用的節約。在生產過程中，安全儀表系統具有以下作用：第一，能夠對生產狀態進行嚴密的監視，通過對生產過程的準確判斷對威脅存在的可能性進行排除；第二，能夠檢驗危險條件，從而全面有效的發揮安全儀表功能，以全面杜絕危險事件；第三，能夠對危險事故產生的后果進行控制，有效縮小危險影響的范圍。

圖1 安全儀表系統以及控制系統設置分工示意圖

煤礦中常用的安全儀表系統有干涉甲烷測定器、煤礦用風速表、便攜式催化甲烷測定器、一氧化碳測定器傳感器、氧氣測定器等。其中干涉甲烷測定器主要是應用光干涉原理，測定甲烷含量，可以準確測定空氣中的甲烷、二氧化碳等氣體濃度，將災害降到最低。但是在應用的過程中也存在一些問題，如沒有干涉條紋、干涉條紋不清楚、干涉條紋漂移、干涉條紋傾斜以及干涉條紋產生彎曲等。煤礦用風速表主要是用于測量風流速度的儀器，測量準確、操作簡便，非常適合用于場的測量。對于上述安全儀表系統中存在的問題要制定有效的解決措施，以確保煤礦生產的順利進行，將風險將到最低[1]。

2 進行功能安全評估的必要性

2.1 有利于提高生產安全性

由于缺乏行之有效的解決措施，近年來，安全生產事故的發生更加頻繁，不僅給我國工業領域造成了嚴重的經濟損失，還極大地威脅了社會穩定。在這種形勢下，世界范圍內對我國的安全生產現狀的關注更加密切，在一定程度上，我國良好的國家形象遭到了質疑，同時，對外貿易的發展也受到了較大的限制，引起了一系列的社會問題，不利于國家經濟的長足穩定發展。而功能安全評估一方面能夠全面推動安全生產管理體系的建立健全，另一方面也能實現有關問題的有效解決，有利于在安全領域內為自動化、電子技術及其相關系統以及產品的廣泛應用奠定堅實的基礎，除此以外，對于安全生產技術保障體系的完善也有著重要的意義。

2.2 有利于促進安全系統的深入發展

一般情況下，應用于我國早期工業并在工業領域發揮安全功能的安全系統大部分是一種安全連鎖系統。隨著時代的發展，控制系統相關技術以及微電子技術不斷完善，應用于安全系統的技術、方案以及系統在我國相關領域有了更加廣泛的應用，然而在這一發展階段，安全系統在很多方面也存在著不少的問題。例如，在安全控制設備以及系統的運行過程中，安全功能的切實全面發揮嚴重缺乏可靠性，給用戶帶來了印象不佳的親身體驗，用戶的積極性大受打擊。另外，由于行業的安全要求存在很大的差異，而安全設備的應用普適性較差，一旦場合發生變化，安全設備就無法正常使用，所以，安全設備的開發需要投入大量的資金，其生產規模的擴大受到了很大的限制。

2.3 技術貿易壁壘方面

在工業領域，功能安全技術標準的地位以及作用比較突出。例如，部分國家通過功能安全標準對某些特定的行業進行了明確的規定，用戶通過安全完整性等級提出了更加多元化的需求等。通過設立技術標準，西方國家的技術性貿易壁壘具有了更強的針對性，給我國進出口貿易企業造成了嚴重的經濟損失。這些貿易壁壘是以功能安全標準為依據確立的，一方面對系統以及產品的出口造成了限制，另一方面也不利于系統以及產品的引入，不利于我國重點工程項目的深入發展。另外，技術性貿易壁壘還對我國工業領域造成了巨大的沖擊，降低了我國產品更新速率，對國際經濟的可持續發展極其不利。

2.4 導致有關問題的發生

安全儀表系統的應用有利有弊，在保障生產安全、減少安全事故的同時，也會給其他有關問題的發生埋下較大的隱患。首先，安全儀表系統的運行相對隱蔽，要全面有效地監控其工作狀態，存在著很大的難度，發生異常情況時，故障將難以被高效排除。其次，安全儀表系統只有在系統以及裝置工作異常時才會開始運行，執行機構的狀態具有固定性特征，發生異常情況時，機械的安全性也難得到全面的保障[2]。

所以，要促進工業領域生產安全性的全面提升，就要切實全面的保障安全儀表系統的功能安全，尤其是相比于大部分的容器設備，安全儀表系統的可靠性的維護更加困難，要有效的維護生產安全，其功能安全評估不可或缺。

3 功能安全評估的內容

首先，分析階段，這一階段的功能安全評估有定義整體范圍，達到對控制系統進行確定的目的，對風險分析以及危險范圍進行明確規定。在定義整體范圍的過程中，應該全面綜合地考慮存在的各種風險，同時對各種物理設備以及相關的事件進行細致的考慮。然后，再以整體范圍為依據獲得全面細致的安全信息，其中應該包含涉及到的化學物質的數量以及類型、設計中所需要的各種參數值、設計指標以及有關信息。另外，分析階段的內容還包括分析系統風險，換言之，應該對風險以及危險進行預測，同時對造成的影響和事故發生的可能性進行具體的分析。除此以外，分析階段還要不斷明確整體安全要求，并進行細致的分析，以風險值為依據來決定安全儀表系統的使用與否。最后，應科學合理的分配安全要求，以有效地降低風險。

其次，實現階段，這一階段的功能安全評估是確定相應技術，以提高信息轉換的效率、可靠性、準確性以及經濟性，另外，還包含評估硬件以及系統的安全完整性、評估安全儀表系統的確認、運行以及安裝階段，以切實達到安全要求以及安全水平[3]。

最后，在運行階段，應該科學合理地評估整體的維護以及操作階段，確保維護工作的貫徹落實和系統運行的穩定性以及安全性，通過周期性功能測試實現對潛在危險的有效控制。另外，在安全儀表系統的運行過程中，故障問題的發生難以避免，這時往往會進行整體的改型以及修改。為此，應該全面綜合地考慮修改造成的影響，同時，應該努力確保安全儀表系統安全完整性水平的前后一致性。

4 總結

總而言之，在工業生產領域，安全儀表系統的地位及作用相當的突出，一旦其功能受事故的影響而無法切實發揮，將會導致執行動作難以落實，由此極易引發一系列的惡劣后果。所以，對安全儀表系統的功能安全評估進行深入的分析和探討十分的重要。相比于其他的發達國家，我國的功能安全評估工作還存在很多的不足，然而也意味著其在我國眾多領域中的提升、發展空間也相當廣闊，為此，國家應該投入更大的力度，不斷完善法律法規，為功能安全評估的深入發展提供強有力的支撐。

［1］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（7）：116-119.

［2］沈學強，白焰.安全儀表系統的功能安全評估方法性能分析［J］.化工自動化及儀表，2012，39（6）：703-706.

［3］張志春.第三十九講：淺析電力系統中功能安全評估技術的使用［J］.儀器儀表標準化與計量，2014（2）：16-21.