在役裝置SIL驗(yàn)證常見(jiàn)問(wèn)題

朱東利

(南京聚高工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210000)

安全完整性等級(jí)(SIL)驗(yàn)證一詞頻繁出現(xiàn)在近幾年的安全監(jiān)管文件和各項(xiàng)目的日常安全檢查中，企業(yè)為了滿足安全生產(chǎn)監(jiān)管的要求，委托設(shè)計(jì)、安全評(píng)價(jià)或咨詢單位編制SIL驗(yàn)證報(bào)告[1]。報(bào)告編制單位在SIL驗(yàn)證的過(guò)程中，會(huì)存在一些難題，導(dǎo)致報(bào)告編制進(jìn)度緩慢。

本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常見(jiàn)的疑問(wèn)進(jìn)行分析和解答，并探討SIL驗(yàn)證工作本身的意義和有待完善的地方。

1 SIL驗(yàn)證條件的問(wèn)題

剛開(kāi)始接觸SIL驗(yàn)證的工程師，關(guān)注點(diǎn)會(huì)在要求時(shí)平均失效概率(PFDavg)的計(jì)算[2]，更多研究數(shù)學(xué)公式或者計(jì)算機(jī)輔助軟件。但在很多在役裝置中，安全儀表功能(SIF)回路的確定反而是最大的工作量，也是需要反復(fù)和建設(shè)單位確定的環(huán)節(jié)，造成了項(xiàng)目進(jìn)度的“卡殼”。造成該現(xiàn)象的原因有如下幾種：

1)SIL驗(yàn)證時(shí)機(jī)不當(dāng)。按照正常項(xiàng)目流程，SIL驗(yàn)證報(bào)告應(yīng)該在采購(gòu)設(shè)備之前，對(duì)有采購(gòu)意向的設(shè)備組成的SIF回路進(jìn)行驗(yàn)證，這樣避免既成事實(shí)以后，為了滿足要求而去調(diào)整計(jì)算公式中的參數(shù)去湊數(shù)據(jù)。但是SIL驗(yàn)證是新要求，對(duì)于很多老項(xiàng)目來(lái)說(shuō)上述流程并不適用，只能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況補(bǔ)做SIL驗(yàn)證報(bào)告，就會(huì)出現(xiàn)資料不全的情況。

2)SIL定級(jí)報(bào)告中的結(jié)論與安全儀表系統(tǒng)(SIS)聯(lián)鎖邏輯圖不一致。SIL定級(jí)是SIS設(shè)計(jì)的輸入條件，SIL驗(yàn)證是對(duì)SIL定級(jí)的閉環(huán)，按照正常的項(xiàng)目流程，SIS的邏輯組態(tài)應(yīng)該和SIL定級(jí)報(bào)告里面的SIF回路聯(lián)鎖要求是一致的。

但有的項(xiàng)目SIL定級(jí)是在初步設(shè)計(jì)階段做的，在施工圖階段對(duì)SIS的聯(lián)鎖邏輯做了調(diào)整，SIL定級(jí)報(bào)告并沒(méi)有及時(shí)更新；或者SIL定級(jí)里只給了關(guān)鍵安全動(dòng)作，但是考慮裝置的上下游聯(lián)動(dòng)性，SIS設(shè)計(jì)的時(shí)候增加了一些輔助安全動(dòng)作；又或者做了SIL定級(jí)報(bào)告以后，因某些原因SIS設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有完全執(zhí)行定級(jí)報(bào)告的要求，可能有增補(bǔ)或者刪減。

3)SIS組態(tài)與SIS聯(lián)鎖邏輯圖不一致。有的項(xiàng)目在SIS組態(tài)時(shí)建設(shè)單位工藝專業(yè)對(duì)聯(lián)鎖邏輯進(jìn)行了調(diào)整，但并沒(méi)有通知設(shè)計(jì)單位人員出具變更，或者設(shè)計(jì)單位人員出具了變更單但并未更新SIS聯(lián)鎖邏輯圖。

4)訂貨資料與現(xiàn)場(chǎng)不一致。企業(yè)疏于合同管理，或者人員流動(dòng)較大，導(dǎo)致提供的訂貨清單與現(xiàn)場(chǎng)安裝的設(shè)備不一致。

5)SIS投用后發(fā)生了變更。在SIS的運(yùn)行周期內(nèi)，調(diào)整了生產(chǎn)工藝或者完善了工藝包，增補(bǔ)或者刪除了部分聯(lián)鎖，但未修訂SIS聯(lián)鎖邏輯圖及SIL定級(jí)報(bào)告。

6)未配備專職的自控人員。SIS平時(shí)動(dòng)作較少，企業(yè)管理和維護(hù)人員對(duì)其知之甚少。該問(wèn)題在精細(xì)化工企業(yè)比較常見(jiàn)，有的是安全技術(shù)人員兼管儀表，有的是儀表和電氣維護(hù)由一人負(fù)責(zé)，有的甚至自動(dòng)化處于無(wú)人維護(hù)狀態(tài)；或者是工廠運(yùn)行以后配置了儀表工程師，但是并沒(méi)有完整的項(xiàng)目建設(shè)資料，后來(lái)者對(duì)項(xiàng)目建設(shè)情況知之不詳。

上述各種因項(xiàng)目流程不當(dāng)和管理混亂的原因，最終導(dǎo)致項(xiàng)目提供的SIL定級(jí)報(bào)告、SIS聯(lián)鎖邏輯圖和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際組態(tài)的SIS聯(lián)鎖畫面不一致。

這并不是個(gè)例，而是很多項(xiàng)目上存在的普遍問(wèn)題，側(cè)面反映了項(xiàng)目的文件管理存在紕漏，且忽略了文件之間的關(guān)聯(lián)性，最后導(dǎo)致文件的一致性、完整性出現(xiàn)紕漏。同時(shí)，并沒(méi)有完全執(zhí)行SIS全生命周期管理制度，未重新評(píng)估和設(shè)計(jì)變更的內(nèi)容，未形成有效的記錄。

2 SIL驗(yàn)證范圍的確定

在役裝置SIL驗(yàn)證的范圍確定時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如下幾種情況：

1)資料不匹配。當(dāng)出現(xiàn)資料不匹配時(shí)，以SIS組態(tài)畫面和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝的設(shè)備為準(zhǔn)。這是以結(jié)果為導(dǎo)向的思路，當(dāng)其他資料和最終的SIS組態(tài)畫面不一樣時(shí)，建設(shè)單位可以SIS組態(tài)畫面為準(zhǔn)去要求修改SIL定級(jí)報(bào)告、SIS設(shè)計(jì)，當(dāng)然前提是SIS組態(tài)畫面中的邏輯是滿足監(jiān)管文件、標(biāo)準(zhǔn)的要求的。

對(duì)于SIL定級(jí)報(bào)告中未提及的SIF回路，該部分可能是輔助安全動(dòng)作，也可能是SIS聯(lián)鎖時(shí)發(fā)出信號(hào)給DCS執(zhí)行的動(dòng)作，若分析結(jié)果不是遺漏的原因，則都按SILa考慮，該部分不予驗(yàn)證。若是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)變更導(dǎo)致和SIL定級(jí)的出入，那么還需對(duì)該部分重新定級(jí)后再進(jìn)行驗(yàn)證。

2)關(guān)鍵安全動(dòng)作與輔助安全動(dòng)作[3]。以重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化工工藝為例，某危化反應(yīng)在滴加的過(guò)程中放熱明顯，如果升溫了以后立即把滴加切斷閥關(guān)掉，溫度就不會(huì)上升得太快；滴加結(jié)束后整個(gè)反應(yīng)是比較溫和的。根據(jù)監(jiān)管文件要求，SIL定級(jí)報(bào)告中要求：“反應(yīng)釜溫度過(guò)高，SIS聯(lián)鎖關(guān)閉滴加切斷閥，關(guān)閉夾套蒸汽進(jìn)出閥、打開(kāi)夾套冷卻水進(jìn)出閥，打開(kāi)排空切斷閥”。在該案例中，“關(guān)閉滴加切斷閥”就是溫度過(guò)高的關(guān)鍵安全動(dòng)作，只要把該閥關(guān)了反應(yīng)釜就不會(huì)超溫；而“關(guān)閉夾套蒸汽進(jìn)出閥、打開(kāi)夾套冷卻水進(jìn)出閥，打開(kāi)排空切斷閥”則是輔助安全動(dòng)作。

以加氫反應(yīng)器為例，“反應(yīng)器溫度過(guò)高，SIS聯(lián)鎖關(guān)閉氫氣進(jìn)料切斷閥，停氫氣壓縮機(jī)”，對(duì)于反應(yīng)器的溫度而言，只要?dú)錃獠辉龠M(jìn)入溫度就不會(huì)上升，所以“關(guān)閉氫氣進(jìn)料切斷閥”是關(guān)鍵安全動(dòng)作；而“停氫氣壓縮機(jī)”是為了保護(hù)壓縮機(jī)，考慮裝置的上下游關(guān)聯(lián)，是輔助安全動(dòng)作，但該動(dòng)作在氫氣壓縮機(jī)出口壓力過(guò)高的SIF回路里面，它又是關(guān)鍵安全動(dòng)作，所以裝置上下游聯(lián)動(dòng)調(diào)試是很關(guān)鍵的。

若SIL定級(jí)報(bào)告中SIF回路的聯(lián)鎖動(dòng)作過(guò)多，應(yīng)由工藝專業(yè)劃分關(guān)鍵安全動(dòng)作與輔助安全動(dòng)作。最簡(jiǎn)單的方法是，假設(shè)所有執(zhí)行動(dòng)作都是人工手動(dòng)操作，當(dāng)工藝參數(shù)控制偏離，必須在短時(shí)間內(nèi)處理，最先和最緊急要處理的那個(gè)或那幾個(gè)動(dòng)作就是關(guān)鍵安全動(dòng)作，它們能夠阻止事故的發(fā)生。

區(qū)分關(guān)鍵安全動(dòng)作和輔助安全動(dòng)作，不僅僅是為了減少執(zhí)行元件子單元的構(gòu)成，方便SIL驗(yàn)證的通過(guò)，同時(shí)也有利于建設(shè)單位日常維護(hù)人員有針對(duì)性地對(duì)設(shè)備進(jìn)行分級(jí)管理和維護(hù)。

3)SIL0和SILa回路。SIL0是指聯(lián)鎖無(wú)需接入SIS內(nèi)執(zhí)行，SILa是指聯(lián)鎖在SIS內(nèi)實(shí)現(xiàn)但是對(duì)SIF回路的SIF等級(jí)無(wú)要求。當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目中有多個(gè)SIF回路，只需要對(duì)SIL1，SIL2，SIL3的SIF回路進(jìn)行驗(yàn)證，因?yàn)橹挥羞@些回路有SIF等級(jí)的要求，需要計(jì)算回路的PFDavg。

但是也有一些項(xiàng)目，SIL定級(jí)報(bào)告里面回路全部是SIL0和SILa，且大部分情況涉及到“兩重點(diǎn)一重大”裝置，從技術(shù)角度考慮是不需要進(jìn)行SIL驗(yàn)證的。但是安全監(jiān)管文件和安全檢查專家提出，讓企業(yè)補(bǔ)充SIL驗(yàn)證報(bào)告。SIL定級(jí)時(shí)可能想盡可能地降低回路的SIL等級(jí)，但是并沒(méi)有為此降低配置或者減少程序。這樣的項(xiàng)目是令人尷尬的，在做SIL驗(yàn)證的過(guò)程中，需將SILa的回路進(jìn)行認(rèn)證，因?yàn)镾ILa對(duì)SIF等級(jí)無(wú)要求，最終配置的回路一定能夠滿足SILa的要求。

4)電氣回路的驗(yàn)證范圍。電氣之間的聯(lián)鎖很常見(jiàn)，如停泵、停壓縮機(jī)、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)等；也有電氣信號(hào)參與SIS的聯(lián)鎖，如電機(jī)電流、故障、運(yùn)行等信號(hào)。

若是停電氣設(shè)備，SIS是發(fā)出信號(hào)至配電回路的繼電器，只要繼電器動(dòng)作導(dǎo)致配電回路停電即可實(shí)現(xiàn)要求，故該類的SIF回路的輸出只包含配電回路的繼電器。

若是啟動(dòng)電氣設(shè)備，如有毒氣體濃度過(guò)高時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的聯(lián)鎖在SIS中實(shí)現(xiàn)，那么即使配電回路的繼電器動(dòng)作了也不代表電氣設(shè)備就能啟動(dòng)，只代表電氣設(shè)備的供電回路得電了，還需要考慮電氣設(shè)備(如泵、風(fēng)機(jī))本身的失效，故該類SIF回路的輸出不僅包括繼電器，還包括電氣設(shè)備、供電回路等。

電氣設(shè)備的故障、運(yùn)行等信號(hào)是通過(guò)配電回路的繼電器或接觸器等采集，SIF回路的驗(yàn)證范圍也只到該繼電器或接觸器，SIF回路配置如圖1所示。

圖1 SIF回路配置示意

電氣設(shè)備的電流如果是來(lái)源于電流變送器，那么SIF回路的驗(yàn)證范圍就是電流變送器；如果是來(lái)源于變頻器，那么SIF回路的驗(yàn)證范圍就包括了變頻器，變頻器就是該SIF回路的輸入子單元。

5)表決結(jié)構(gòu)的繪制。SIL定級(jí)目前多采取保護(hù)層分析(LOPA)的方法，是在危險(xiǎn)和可操作性分析(HAZOP)偏離分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確認(rèn)現(xiàn)有保護(hù)措施是否能夠?qū)L(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率降低到企業(yè)可接受的頻率范圍內(nèi)，故會(huì)將SIS聯(lián)鎖拆分成若干個(gè)回路[4]。

如硝化反應(yīng)釜溫度過(guò)高或攪拌失效可能導(dǎo)致超壓，這里面就有3個(gè)偏離，分別是“溫度過(guò)高”、“攪拌失效”、“壓力過(guò)高”，LOPA分析中會(huì)得出3個(gè)SIF回路，見(jiàn)表1所列。

表1 反應(yīng)釜SIF回路一覽

在SIL驗(yàn)證時(shí)，根據(jù)SIF回路一覽表就可以繪制3個(gè)分開(kāi)的聯(lián)鎖邏輯圖表決結(jié)構(gòu)，分別對(duì)它們進(jìn)行驗(yàn)證，溫度、壓力、電流聯(lián)鎖邏輯表決結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 溫度、壓力、電流聯(lián)鎖表決結(jié)構(gòu)示意

上述3個(gè)偏離的后果都是“壓力過(guò)高”，所以如果從后果為導(dǎo)向的話，它們可以合并成一個(gè)SIF回路，目的都是為了防止反應(yīng)釜壓力過(guò)高，如圖3所示。該SIF回路的傳感器子單元是“1oo3”的表決結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)和SIS聯(lián)鎖邏輯圖更貼近。

以“壓力過(guò)高”后果為導(dǎo)向的SIF回路的SIL等級(jí)同樣為SIL1，因?yàn)楹蠊麌?yán)重性等級(jí)對(duì)應(yīng)的可接受頻率、場(chǎng)景的修正因子、獨(dú)立保護(hù)層都未發(fā)生變化。所以像圖2中分3個(gè)回路驗(yàn)證，或者像圖3以后果為導(dǎo)向合并在一起驗(yàn)證都是可以的。從應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，圖3的表決結(jié)構(gòu)更符合實(shí)際使用場(chǎng)景，各個(gè)傳感器之間不是互相獨(dú)立的，攪拌器電流異常會(huì)導(dǎo)致溫度過(guò)高，溫度過(guò)高也會(huì)導(dǎo)致壓力過(guò)高，它們之間是相互關(guān)聯(lián)的，這樣的“1oo3”結(jié)構(gòu)也是冗余的一種實(shí)現(xiàn)方式。

圖3 SIF回路表決結(jié)構(gòu)示意

上述討論了SIL驗(yàn)證范圍的確定方式，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定各SIF回路的儀表位號(hào)、選型、回路配置、邏輯關(guān)系后，SIL驗(yàn)證已經(jīng)完成了一大半。

3 失效數(shù)據(jù)的確定

設(shè)備的失效數(shù)據(jù)是計(jì)算PFDavg的基礎(chǔ)，在實(shí)際項(xiàng)目中會(huì)出現(xiàn)如下幾種情況：

1)設(shè)備無(wú)安全功能認(rèn)證。如果儀表設(shè)備嚴(yán)格按照IEC 61508進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造，產(chǎn)品質(zhì)量就會(huì)更加穩(wěn)定，失效概率就會(huì)更低，那么設(shè)備在取得安全功能認(rèn)證的過(guò)程中，認(rèn)證對(duì)它是有促進(jìn)作用的。如果取得認(rèn)證只是為了滿足招投標(biāo)和目前安全監(jiān)管理念的要求，產(chǎn)品并沒(méi)有改善，反而增加企業(yè)負(fù)擔(dān)。

從SIL驗(yàn)證角度來(lái)看，并非所有進(jìn)入SIS的設(shè)備必須取得安全功能認(rèn)證，在役裝置中常見(jiàn)的如繼電器、電流變送器、磁浮子液位計(jì)、分析儀等部分產(chǎn)品未取得功能安全認(rèn)證，不管有沒(méi)有取得功能安全證書，設(shè)備本身都是存在一定的失效概率，不同的是失效概率是通過(guò)何種概率統(tǒng)計(jì)的方法論計(jì)算出來(lái)的。當(dāng)前對(duì)于在役裝置或者新建裝置中存在未取得安全功能認(rèn)證的設(shè)備，可以根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)討論確定該品牌型號(hào)設(shè)備在工況下的平均無(wú)危險(xiǎn)失效故障時(shí)間(MTTFD)[5]，通過(guò)MTTFD值來(lái)?yè)Q算檢測(cè)出的危險(xiǎn)失效概率λDD，并保守地認(rèn)為未檢測(cè)出的危險(xiǎn)失效概率λDU=0。需要注意的是，如果切斷閥的閥體和執(zhí)行機(jī)構(gòu)都沒(méi)有安全功能認(rèn)證，可以將它們合并成一個(gè)整體評(píng)估MTTFD值(電磁閥不包括在內(nèi))。

該方法需基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，因大部分企業(yè)并未建立完整的、有效的設(shè)備維修記錄，故無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，在使用MTTFD值時(shí)需集體討論認(rèn)可，制定出一個(gè)合理的失效概率。同時(shí)SIL驗(yàn)證時(shí)SIF回路還需要對(duì)設(shè)備的系統(tǒng)性能力(SC)進(jìn)行匹配，因根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者維修記錄的MTTFD值無(wú)法有效區(qū)分故障是隨機(jī)硬件失效還是系統(tǒng)性失效，故使用MTTFD值計(jì)算時(shí)可默認(rèn)設(shè)備的SC滿足SIF回路的要求，因?yàn)樗擞布拖到y(tǒng)失效。

2)失效數(shù)據(jù)的有效性。西方國(guó)家采取系統(tǒng)論、方法論的方式用文件證明設(shè)備的有效性，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)做法是以使用經(jīng)驗(yàn)做為設(shè)備好壞的依據(jù)，這并沒(méi)有什么優(yōu)劣之分，只是不同的工作方式和思維模式，當(dāng)然目前各行業(yè)還是逐步往“用書面文件記錄行為”的方向發(fā)展。

書面化、系統(tǒng)化有利于促進(jìn)工程管理水平的進(jìn)步，但是同時(shí)盡信書不如無(wú)書，實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)對(duì)工程管理也有重要意義。有些設(shè)備的安全功能認(rèn)證證書上的失效數(shù)據(jù)值很低，和實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)差距較大，因?yàn)樵O(shè)備的性能表現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)的工況有密切的關(guān)系。還有部分設(shè)備只是為了取得證書方便投標(biāo)和應(yīng)付檢查，通過(guò)非正規(guī)方式獲得的證書，數(shù)據(jù)可信度是很低的。

在使用和現(xiàn)場(chǎng)有較大偏離的安全功能認(rèn)證證書上的失效數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待，如果偏離較大，不能真實(shí)反映在該工況下SIF回路的失效概率，還不如采用MTTFD值代入計(jì)算。

對(duì)于重要的聯(lián)鎖回路，選用質(zhì)量可靠的、冗余表決結(jié)構(gòu)的設(shè)備往往比采取經(jīng)過(guò)安全功能認(rèn)證的單一設(shè)備更有效。

3)失效概率搜集困難。認(rèn)證證書直接提供失效數(shù)據(jù)λDD，λDU的安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)有Exida，上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗(yàn)測(cè)試所，ECM的部分證書，ESC，BV，Sira，risknowlogy等；但是有些機(jī)構(gòu)如TüV Rheinland，TüV SüD，TüV NORD，SGS，機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所安全中心等，它們的認(rèn)證證書和失效數(shù)據(jù)是分開(kāi)的報(bào)告，需查詢?cè)O(shè)備的安全手冊(cè)或者在設(shè)備的產(chǎn)品手冊(cè)中尋找詳細(xì)的失效數(shù)據(jù)(如MTL，P+F，EJA等部分產(chǎn)品)。

4)證書直接給出PFDavg值。對(duì)于安全型邏輯控制器，一些生產(chǎn)制造廠商提供的設(shè)備失效數(shù)據(jù)中，直接給出各卡件在不同工況、測(cè)試條件下的PFDavg值；也有的認(rèn)證機(jī)構(gòu)如SWISS，ECM的部分證書，會(huì)直接給出PFDavg值或者每小時(shí)危險(xiǎn)失效平均概率(PFH)值[6]。

當(dāng)直接給出PFDavg值時(shí)，只需要根據(jù)項(xiàng)目情況選擇合適的PFDavg值累加起來(lái)即可；如果給出的是PFH值，項(xiàng)目中SIS的運(yùn)行模式是低要求模式，則要通過(guò)換算求得PFDavg值。

4 計(jì)算方法的選擇

SIF回路的PFDavg值計(jì)算有多種方法，如可靠性框圖(IEC61508.6)、簡(jiǎn)化公式法(ISA TR84.00.02)、馬爾科夫模型、故障樹(shù)模型等[7]，均是通過(guò)建立模型、用數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)求解工程實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。

在應(yīng)用中存在如下幾個(gè)問(wèn)題：

1)計(jì)算方法之間的比較。有些人追求計(jì)算的準(zhǔn)確性，試圖尋找一個(gè)精準(zhǔn)的模型，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)到SIF回路的失效概率。殊不知任何模型都有其假設(shè)條件，而且化工行業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，模型結(jié)果的有效性受工況、維護(hù)水平等多重因素影響，故過(guò)分追求計(jì)算結(jié)果的精確性意義不大。

2)計(jì)算軟件的選擇。市場(chǎng)上的SIL驗(yàn)證軟件內(nèi)置了一些失效數(shù)據(jù)庫(kù)，也集成了計(jì)算方法，能夠大幅提高SIL驗(yàn)證的效率。但是軟件只是工具，軟件不是做SIL驗(yàn)證的必要條件。

3)異型表決[8]。比如2個(gè)液位計(jì)，1個(gè)是雷達(dá)液位計(jì)，1個(gè)音叉開(kāi)關(guān)，二者進(jìn)行“1oo2”表決，因?yàn)樗鼈兊氖Ц怕什灰粯樱詿o(wú)法直接代入計(jì)算公式計(jì)算。對(duì)于這樣的異型表決(不同設(shè)備型號(hào))，可以求其算數(shù)平均數(shù)，然后將平均數(shù)代入到公式內(nèi)計(jì)算。

4)非常規(guī)的冗余結(jié)構(gòu)計(jì)算。常規(guī)的冗余結(jié)構(gòu)如：“1oo2”“2oo2”“2oo3”等，但是也有極個(gè)別項(xiàng)目，如倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的有毒氣體探測(cè)器信號(hào)聯(lián)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)如“3oo5”的結(jié)構(gòu)，如反應(yīng)器的溫度聯(lián)鎖“2oo6”的結(jié)構(gòu)。

對(duì)于“MooN”(M≥2，N≥3，M

(1)

式中：M≥2，N≥3，M

通過(guò)公式(1)可以看出，“3oo5”不是簡(jiǎn)單的劃分成1個(gè)“1oo2”和1個(gè)“2oo3”，它可以分解成多個(gè)子表決單元。

5)多重表決。如某設(shè)備頂部插入2個(gè)多支熱電偶，每個(gè)多支熱電偶先進(jìn)行“2oo6”的表決，然后2個(gè)多支熱電偶再進(jìn)行“1oo2”的表決，其表決結(jié)構(gòu)如圖4所示[9]，內(nèi)部表決以后再表決一次的就是第二重表決。

圖4 “2oo6”與“1oo2”組合的多重表決結(jié)構(gòu)示意

多重表決常見(jiàn)的還是“1oo2”“2oo2”和“2oo3”，太復(fù)雜的多重表決多見(jiàn)于SIS聯(lián)鎖邏輯圖，如果是從HAZOP的偏離出發(fā)去進(jìn)行LOPA分析，一般得出來(lái)的結(jié)論只有一重表決。

對(duì)于第二重表決是“1oo2”的，可以將2個(gè)輸入的PFDavg值相乘；如果第二重表決是“2oo2”的，可以將2個(gè)輸入的PFDavg值相加；如果第二重表決是“2oo3”的，那么3個(gè)輸入組成3個(gè)“1oo2”結(jié)構(gòu)，兩兩相乘后再加起來(lái)即可。這是一個(gè)工程簡(jiǎn)化的處理方法。

5 結(jié)束語(yǔ)

SIL驗(yàn)證是一套系統(tǒng)的方法論，在做SIL驗(yàn)證項(xiàng)目時(shí)，發(fā)現(xiàn)各化工企業(yè)還存在諸多較為普遍的問(wèn)題：

1)絕大部分SIL1的SIF回路驗(yàn)證是容易通過(guò)的；對(duì)于SIL2和SIL3，如果執(zhí)行元件子單元較為復(fù)雜，則有可能計(jì)算通不過(guò)，但是這類型的回路較少。如果僅僅是為了知道配置的SIF回路滿足SIL定級(jí)的要求，其現(xiàn)實(shí)意義并不大，而且計(jì)算模型中有太多可以人為調(diào)整的因素，會(huì)出現(xiàn)“為了通過(guò)而通過(guò)”的情況。

2)國(guó)家安監(jiān)部門的文件將SIL驗(yàn)證做為工程是否能夠通過(guò)驗(yàn)收的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一有待商榷，大部分企業(yè)花錢做完驗(yàn)證，只是為了應(yīng)付檢查，對(duì)于安全管理提升并沒(méi)有促進(jìn)作用。

SIS的周期性測(cè)試對(duì)安全生產(chǎn)至關(guān)重要，SIS平時(shí)處于休眠狀態(tài)，有些設(shè)備已經(jīng)有故障了但是并沒(méi)有被檢測(cè)出來(lái)，所以需要企業(yè)定期去校準(zhǔn)設(shè)備、測(cè)試回路，并形成真實(shí)的、完整的、有效的測(cè)試記錄，這個(gè)比項(xiàng)目投產(chǎn)后做SIL驗(yàn)證報(bào)告更有效[9]。

3)很多企業(yè)的文件管理都存在缺陷，缺乏專業(yè)的文檔管理員以及系統(tǒng)的資料記錄，新建項(xiàng)目的圖紙、報(bào)告、設(shè)備清單等都會(huì)有不齊全的情況，服役多年老裝置的文檔更是殘缺不全。現(xiàn)場(chǎng)變更以后，圖紙、報(bào)告、資料并沒(méi)有及時(shí)更新，導(dǎo)致資料和現(xiàn)場(chǎng)不一致。

4)企業(yè)缺乏專業(yè)的技術(shù)人員，依靠第三方技術(shù)服務(wù)力量完成設(shè)計(jì)、咨詢等工作，但是受限于第三方技術(shù)服務(wù)公司人員的經(jīng)驗(yàn)和水平，導(dǎo)致圖紙、報(bào)告上錯(cuò)誤百出，前后矛盾等。

5)安全檢查對(duì)精細(xì)化工、儲(chǔ)運(yùn)等項(xiàng)目提出的問(wèn)題較多，針對(duì)該類型的裝置安全監(jiān)管要求比較簡(jiǎn)單，聯(lián)鎖也很好理解；但是對(duì)大型聯(lián)合裝置，聯(lián)鎖、控制錯(cuò)綜復(fù)雜，靠粗略式的檢查是很難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的。

6)危險(xiǎn)往往發(fā)生在裝置開(kāi)、停車和檢維修過(guò)程中，所以重視安全性的同時(shí)也應(yīng)該重視可靠性，一味地增加SIS聯(lián)鎖可能會(huì)導(dǎo)致裝置誤停車概率上升，從而帶來(lái)停車和開(kāi)車階段的風(fēng)險(xiǎn)。