在役裝置SIL評估內(nèi)容及流程

1、 一、安全儀表系統(tǒng)與安全儀表功能二、安監(jiān)總局關(guān)于SIS的相關(guān)規(guī)定三、安全儀表系統(tǒng)（SIS）安全生命周期四、在役裝置SIS系統(tǒng)SIL評估1.為什么要開展SIL評估 關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理是指導(dǎo)意見安監(jiān)總局116號文 涉及“兩重點(diǎn)一重大”在役生產(chǎn)裝置或設(shè)施的化工企業(yè)和危險化學(xué)品儲存單位，要在全面開展過程危險分析（如危險與可操作性分析）基礎(chǔ)上，通過風(fēng)險分析確定安全儀表功能及其風(fēng)險降低要求，并盡快評估現(xiàn)有安全儀表功能是否滿足風(fēng)險降低要求。 企業(yè)應(yīng)在評估基礎(chǔ)上，制定安全儀表系統(tǒng)管理方案和定期檢驗(yàn)測試計(jì)劃。對于不滿足要求的安全儀表功能，要制定相關(guān)維護(hù)方案和整改計(jì)劃，20192019年底前完成安全儀表

2、系統(tǒng)評估和完善工作年底前完成安全儀表系統(tǒng)評估和完善工作。1.為什么要開展SIL評估 國家安全監(jiān)管總局關(guān)于印發(fā)危險化學(xué)品從業(yè)單位安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評審標(biāo)準(zhǔn)的通知（安監(jiān)總管三201193 號） u 二級企業(yè)化工生產(chǎn)裝置未設(shè)置自動化控制系統(tǒng)，或涉及危險化工工藝和重點(diǎn)監(jiān)管危險化學(xué)品的化工生產(chǎn)裝置未根據(jù)風(fēng)險狀況設(shè)置安全聯(lián)鎖或緊急停車系統(tǒng)等，扣100分（A級要素否決項(xiàng)）。u 一級企業(yè)涉及危險化工工藝的化工裝置未設(shè)置安全儀表系統(tǒng)，或未建立安全儀表系統(tǒng)功能安全管理體系，扣100分（A級要素否決項(xiàng)）。u新建大型和危險程度高的化工裝置，在設(shè)計(jì)階段未進(jìn)行儀表系統(tǒng)安全完整性等級評估的，扣 2 分 。1. 為什么要開展SI

3、L評估國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)化工過程安全管理的指導(dǎo)意見（安監(jiān)總管三201388 號）（十七）設(shè)備安全運(yùn)行管理。 開展安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級評估。企業(yè)要在風(fēng)險分析的基礎(chǔ)上，確定安全儀表功能（SIF）及其相應(yīng)的功能安全要求或安全完整性等級（SIL）。企業(yè)要按照過程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全（GB/T21109）和石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，設(shè)計(jì)、安裝、管理和維護(hù)安全儀表系統(tǒng)。2. SIL評估解決的問題 應(yīng)該在哪里設(shè)置聯(lián)鎖？-HAZOP、LOPA 應(yīng)該設(shè)置什么樣的聯(lián)鎖？-LOPA 如何設(shè)置聯(lián)鎖才能滿足風(fēng)險降低需求？-SIS設(shè)計(jì) 如何管理和維護(hù)聯(lián)鎖，才能保持其功能？-操作與維護(hù) 不符

4、合要求的如何整改？-依據(jù)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范u過程危害分析PHAuSIL定級建立的工藝過程的安全目標(biāo)（可接受風(fēng)險）u保護(hù)層分析（LOPA）報告（SIL定級報告）u過程安全需求規(guī)范（SRS）uHAZOP完善報告（對已經(jīng)開展過HAZOP報告）uSIL驗(yàn)證報告uSIL驗(yàn)證不符合項(xiàng)的建議等。1. 工藝過程危害分析工藝過程危害分析PHAPHA 1. 確認(rèn)確認(rèn)可容許風(fēng)險?？扇菰S風(fēng)險。依據(jù)法律法規(guī)及企業(yè)實(shí)際，建立工藝過程的安全目標(biāo)（可容許風(fēng)險）； -確認(rèn)量化的可接受風(fēng)險值 （示例）確認(rèn)確認(rèn)可容許風(fēng)險?？扇菰S風(fēng)險。依據(jù)法律法規(guī)及企業(yè)實(shí)際，建立工藝過程的安全目標(biāo)（可容許風(fēng)險）； -確認(rèn)量化的可接受風(fēng)險值（示例）

5、序號序號后果嚴(yán)重性后果嚴(yán)重性可接受風(fēng)險頻率可接受風(fēng)險頻率備注備注人員人員財產(chǎn)財產(chǎn)環(huán)境環(huán)境1A輕微影響1.0E-11.0E-11.0E-12B中等影響1.0E-21.0E-21.0E-23C較大影響1.0E-31.0E-31.0E-34D較大1.0E-51.0E-51.0E-55E嚴(yán)重性的1.0E-61.0E-61.0E-6確認(rèn)確認(rèn)可容許風(fēng)險可容許風(fēng)險。中國石化安2018150號文推薦的 2.2.確認(rèn)事故場景。確認(rèn)事故場景。u對HAZOP分析中可能出現(xiàn)人員傷亡或后果相當(dāng)?shù)膱鼍?.2.確認(rèn)事故場景。確認(rèn)事故場景。u現(xiàn)有聯(lián)鎖回路進(jìn)行逐回路分析3.SIF3.SIF辨識及辨識及SILSIL等級確定。等級

6、確定。對確認(rèn)的事故場景開展保護(hù)層分析，確認(rèn)是否需要安全儀表功能SIF及SIL等級; -修正的風(fēng)險圖、LOPAuHAZOP-LOPAHAZOP-LOPA3.SIF3.SIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定 -修正的風(fēng)險圖 風(fēng)險被定義為發(fā)生傷害的概率與嚴(yán)重程度的組合。在過程領(lǐng)域，風(fēng)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(dǎo)致的死亡和/或嚴(yán)重受傷的人數(shù)、財產(chǎn)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(jié)束風(fēng)險有關(guān)）（注：與企業(yè)制定的可結(jié)束風(fēng)險有關(guān)）-占有率（暴露區(qū)域被占用的概率）（F）；在發(fā)生危險事件時段內(nèi)暴露區(qū)被占用的概率。FA FB-避免

7、風(fēng)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(fēng)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 W33. SIFSIF辨識及辨識及SILSIL等級確定。等級確定。 -修正的風(fēng)險圖 3. SIFSIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定 -修正的風(fēng)險圖風(fēng)險圖法SIS選定示例2 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(yīng)器中釋放出來的事故風(fēng)險，該風(fēng)險將導(dǎo)致7.6人死亡，這種事故未減低風(fēng)險的頻率為每112年發(fā)生一次。參照風(fēng)險矩陣完成一個SIL選定。由HAZOP報告可知： C

8、：可能導(dǎo)致7.6人死亡； W：每112年發(fā)生一次 F：？ P：？ 3. SIFSIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定 -修正的風(fēng)險圖 4. SIF SIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定 -保護(hù)層分析法4.SIFSIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定 -保護(hù)層分析（LOPA） 獨(dú)立保護(hù)層（IPL）具有以下特點(diǎn)：u 專一性：只被設(shè)計(jì)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(dǎo)致同一危險事件，因此，多個事件情景都可由一個IPL來啟動動作。例如：某儲罐超壓可以由安全閥保護(hù)，但造成超壓的事件情景有多種。u 獨(dú)立性：IPL是與已驗(yàn)明的危險相關(guān)系統(tǒng)的其他保護(hù)層相獨(dú)立

9、的。u 可信性：可信任IPL能執(zhí)行所設(shè)計(jì)的那些功能（隨機(jī)失效和系統(tǒng)失效）。u 可審核性：它被設(shè)計(jì)成能有助于定期確認(rèn)保護(hù)功能。安全系統(tǒng)的檢驗(yàn)測試和維護(hù)是必要的。4.SIF4.SIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定-保護(hù)層分析（LOPA）示例 u 攪拌器停運(yùn)可能造成反應(yīng)器超壓泄漏，可接受頻率10-5次/年u 攪拌器馬達(dá)每兩年失效一次u 保護(hù)層PFDPFD為: :- 操作時間為一年的29%-操作響應(yīng)失效，PFD=0.1-驟停失效，PFD=0.1-減壓閥失效，PFD=0.074.SIF4.SIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定-保護(hù)層分析（LOPA）示例 4.SIFSIF辨識及辨識及S

10、ILSIL等級確定等級確定 -保護(hù)層分析（LOPA）示例 4.SIF4.SIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定-保護(hù)層分析（LOPA）示例 4.SIFSIF辨識及辨識及SILSIL等級確定。等級確定。 -保護(hù)層分析（LOPA）示例 已知事件預(yù)期發(fā)生率=1.0210-4已知可容風(fēng)險水平=110-5不滿足可容許風(fēng)險水平，需要一個超壓保護(hù)的SIF 計(jì)算SIF的SIL:PFD=可容忍風(fēng)險/預(yù)期風(fēng)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(zhǔn)確地描述為SIL1且RRF大于10.24.SI

11、FSIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定 -保護(hù)層分析（LOPA）示例 4.SIFSIF辨識及辨識及SILSIL等級確定。等級確定。 -保護(hù)層分析（LOPA）示例 4.SIFSIF辨識及辨識及SILSIL等級確定等級確定 -保護(hù)層分析（LOPA）示例 5.SILSIL驗(yàn)證驗(yàn)證。 對SIL1及以上的SIF（RRF大于等于10）進(jìn)行驗(yàn)證GB/T21109要求依據(jù)安全要求規(guī)范，設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)，應(yīng)符合三方面要求：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(jié)構(gòu)約束（AC）-冗余形式;系統(tǒng)能力約束(SC)

12、-5. SIL驗(yàn)證 主要流程5. SILSIL驗(yàn)證驗(yàn)證-需求時的失效概率PFDavg(低需求模式）5. SIL SIL驗(yàn)證驗(yàn)證-需求時的失效概率PFDavg(低需求模式）5. SIL SIL驗(yàn)證驗(yàn)證-需求時的失效概率PFDavg(低需求模式）5. SIL SIL驗(yàn)證驗(yàn)證-需求時的失效概率PFDavg(低需求模式）影響因素5. SIL SIL驗(yàn)證驗(yàn)證-需求時的失效概率PFDavg(低需求模式）影響因素C CPTPT-檢驗(yàn)測試能力檢驗(yàn)測試能力TI-TI-檢驗(yàn)測試時間間隔檢驗(yàn)測試時間間隔MT-SIFMT-SIF的操作壽命的操作壽命PTD-PTD-測試持續(xù)時間測試持續(xù)時間MTTRMTTR平均修復(fù)時間平

13、均修復(fù)時間5. SIL SIL驗(yàn)證驗(yàn)證-需求時的失效概率PFDavg(低需求模式）影響因素6. SIL SIL驗(yàn)證驗(yàn)證-結(jié)構(gòu)約束結(jié)構(gòu)約束ACAC 為消除系統(tǒng)失效，達(dá)到一定的安全完整性等級，必須滿足硬件故障裕度（HFT）要求，HFT與設(shè)備的安全失效分?jǐn)?shù)、設(shè)備類型有關(guān)u IEC61511.1-2003傳感器、最終元件和非邏輯控制器的HFT 注：HFT有條件減16. SIL SIL驗(yàn)證驗(yàn)證-結(jié)構(gòu)約束結(jié)構(gòu)約束6. SILSIL驗(yàn)證驗(yàn)證-結(jié)構(gòu)約束結(jié)構(gòu)約束7. SIL驗(yàn)證實(shí)例7.SIL驗(yàn)證實(shí)例8. SILSIL驗(yàn)證驗(yàn)證-能力約束能力約束SCSC9. 對對不滿足要求的不滿足要求的SIFSIF提出其整改提出其

14、整改建議建議u調(diào)整設(shè)備選型u調(diào)整ACu選擇合理的檢驗(yàn)測試時間間隔 10.SIL評估報告的主要內(nèi)容：uSIL定級建立的工藝過程的安全目標(biāo)（可接受風(fēng)險）u保護(hù)層分析（LOPA）報告（SIL定級報告）u過程安全需求規(guī)范（SRS）uHAZOP完善報告uSIL驗(yàn)證報告uSIL驗(yàn)證不符合項(xiàng)的建議等。 在役SISSIS系統(tǒng)在確定SILSIL等級并加以驗(yàn)證時國內(nèi)缺乏相關(guān)的軟件及數(shù)據(jù)庫，這是我國目前落實(shí)安監(jiān)局116號文件實(shí)施的一個短板 失效數(shù)據(jù)是安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級評估的基礎(chǔ)，目前比較典型的工業(yè)儀表及設(shè)備的時效數(shù)據(jù)庫有如下幾種可供參考： a)海上設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫（OREDA）-DNV b)過程設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫（PERD）-CCPS c)安全設(shè)備可靠性數(shù)據(jù)庫（SERH）-EXIDA d)安全儀表系統(tǒng)可靠性數(shù)據(jù)庫（PDS）-STNTEF目前我國SIL評估軟件也是參考國外公司： a.exida的 exSILentia b.西門子SET安全評估軟件 c.美國Honeywell的Safecale 軟件