安全儀表系統(tǒng)SIL定級(jí)的意義

髙繼實(shí)，潘 輝

（獨(dú)山子石化公司信息網(wǎng)絡(luò)公司智能化技術(shù)中心，新疆獨(dú)山子 833699）

安全儀表系統(tǒng)SIL定級(jí)的意義

髙繼實(shí)，潘 輝

（獨(dú)山子石化公司信息網(wǎng)絡(luò)公司智能化技術(shù)中心，新疆獨(dú)山子 833699）

安全儀表系統(tǒng)（SIS）是化工行業(yè)保證安全生產(chǎn)的一套必要系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)裝置安全的重要手段，依據(jù)安全儀表功能、安全管理標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 20438、GB/T 21109）、安全儀表的全生命周期管理要求對(duì)SIS系統(tǒng)進(jìn)行包括SIL定級(jí)、SIF功能及其SIL核算和驗(yàn)證可以提高安全儀表系統(tǒng)的可靠性和可用性，保證安全。

SIS系統(tǒng)；SIF的功能；SIL的定級(jí)

Abstract：The safety instrument system（SIS）is a necessary system to ensure the safe production of the chemical industry.It is an important means to realize the safety of the equipment.According to the safety management standard（GB/T20438，GB/T21109）of the safety instrument function，the life cycle of the safety instrument Management requirements for the SIS system，including SIL grading，SIF function and its SIL accounting and verification can improve the reliability and availability of safety instrumentation system to ensure safety.

Key words：SIS system；SIF function；SIL rating

1 概況

1.1 安全儀表系統(tǒng)（Safety Instrumented System，SIS）的作用

在石油化工過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域，安全儀表系統(tǒng)（Safety Instrumented System，SIS）已經(jīng)廣泛應(yīng)用于不同的工藝或設(shè)備防護(hù)場(chǎng)合，用來(lái)保護(hù)人員、生產(chǎn)設(shè)備及環(huán)境。SIS系統(tǒng)獨(dú)立于DSC之外獨(dú)立存在。DSC用于生產(chǎn)過(guò)程中的連續(xù)測(cè)量，常規(guī)控制、操作控制管理，保證生產(chǎn)裝置平穩(wěn)運(yùn)行。SIS用于監(jiān)視生產(chǎn)裝置的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)出現(xiàn)異常工況迅速進(jìn)行處理，使危害降到最低，使人員和生產(chǎn)裝置處于安全狀態(tài)。換句話說(shuō)：“DCS為了控制，SIS為了保護(hù)”。一套完整的SIS系統(tǒng)由傳感器、控制器和終端執(zhí)行器構(gòu)成。SIS系統(tǒng)由不同組SIF（Safety Instrumentd Function）安全儀表功能回路組成。同一套儀表硬件回路，可能會(huì)同時(shí)構(gòu)成多個(gè)SIF回路。每個(gè)SIF回路都有自己的SIL（Safety Integrated Level）等級(jí)。

1.2 安全儀表系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）具有覆蓋面廣、有自診斷功能、能夠檢測(cè)并預(yù)防潛在的危險(xiǎn)，故障只能是以可預(yù)見的、安全方式出現(xiàn)。

（2）具有容錯(cuò)性的多冗余結(jié)構(gòu)，不會(huì)因?yàn)閱我坏墓收蠈?dǎo)致SIS系統(tǒng)功能喪失。

（3）軟件設(shè)計(jì)容易修改，應(yīng)用程序可以根據(jù)不同需要進(jìn)行修改。

（4）響應(yīng)時(shí)間短，從輸入的變化到輸出的變化可以在短時(shí)間內(nèi)迅速響應(yīng)。

2 SIL的等級(jí)的劃分

2.1 常見的SIL等級(jí)定級(jí)方法

保護(hù)層分析（LOPA）、風(fēng)險(xiǎn)矩陣（Risk Matrix）、風(fēng)險(xiǎn)圖（Risk Graph）、定量風(fēng)險(xiǎn)分析（QRA）。

表1 安全完整性等級(jí)的劃分

2.2 SIL定級(jí)流程

流程包括：概念設(shè)計(jì)、識(shí)別危害、后果分析、可能性分析、選擇目標(biāo)SIL等級(jí)、制定安全規(guī)格要求。

3 采用保護(hù)層分析（LOPA分析）進(jìn)行SIL定級(jí)的過(guò)程

3.1 LOPA是一種半定量的分析方法

通常使用初始事件頻率、后果嚴(yán)重程度和獨(dú)立保護(hù)層（IPLs）失效頻率的數(shù)量級(jí)大小來(lái)近似表征場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)。LOPA的目的是確定是否有足夠的保護(hù)層以防止意外事故的發(fā)生。LOPA作為半定量的風(fēng)險(xiǎn)分析方法相比于定量風(fēng)險(xiǎn)分析花費(fèi)的時(shí)間較少，與定性方法相比具有更可靠的風(fēng)險(xiǎn)判斷。

圖2 事故場(chǎng)景中的保護(hù)層

3.2 LOPA分析具體步驟

3.2.1 確定初始事件頻率

初始事件頻率通常以每年發(fā)生的次數(shù)表示，初始事件一般分為三個(gè)類型：外部事件、設(shè)備故障、人的失效。

3.2.2 確定事故后果和風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)

通常從PHA/HAZOP分析結(jié)果中導(dǎo)出事故后果，主要包括人員傷害風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)和財(cái)產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)3個(gè)方面。在LOPA中，對(duì)于后果，將評(píng)估其嚴(yán)重性的數(shù)量級(jí)大小。LOPA分析過(guò)程中，應(yīng)該確定每個(gè)事故場(chǎng)景在安全、環(huán)境和財(cái)產(chǎn)方面減緩事件的可能性。

3.2.3 場(chǎng)景頻率計(jì)算

使用初始事件頻率、IPLs的PFD值，計(jì)算減緩后的場(chǎng)景頻率。通過(guò)獨(dú)立保護(hù)層分析（LOPA）分析，可以很清晰地了解導(dǎo)致各種危險(xiǎn)事件的原因和可能出現(xiàn)的概率、目前我們已采取的保護(hù)措施等內(nèi)容，有利于我們?cè)谥贫ò踩?jì)劃時(shí)參考，使計(jì)劃有的放矢，提高安全維護(hù)水平

4 SIL定級(jí)的意義

SIL定級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)安全功能目標(biāo)化管理 SIL分析和改善來(lái)降低系統(tǒng)的誤動(dòng)作率和維護(hù)性能，SIL技術(shù)倡導(dǎo)設(shè)施安全功能全生命周期管理。

通SIL定級(jí)，可以合理配置關(guān)鍵機(jī)組安全儀表系統(tǒng)，提高安全儀表系統(tǒng)的可靠性和可用性，保證安全聯(lián)鎖高可靠性的同時(shí)，提高投用率，減少機(jī)組非計(jì)劃停車次數(shù)，降低非計(jì)劃停車的損失；通過(guò)關(guān)鍵機(jī)組安全儀表系統(tǒng)（SIS）的安全完整性等級(jí)（SIL）定級(jí)，可充分了解機(jī)組各安全聯(lián)鎖所需的安全完整性等級(jí)（SIL）要求，在保障安全的前提下，降低過(guò)保護(hù)聯(lián)鎖數(shù)量，杜絕欠保護(hù)聯(lián)鎖。

The Meaning of SIL Leveling in Safety Instrument System

Gao Ji-shi，Pan Hui

TU996

A

1003–6490（2017）09–0124–01

2017–07–04

高繼實(shí)（1983—），男，遼寧康平人，助理工程師，主要從事石油化工儀表的維護(hù)，DCS系統(tǒng)集成，安全儀表系統(tǒng)的維護(hù)與管理工作。