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安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級(jí)評(píng)估示例1精選.安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級(jí)評(píng)估主要內(nèi)容過(guò)程危害分析PHASIL定級(jí)建立工藝過(guò)程的安全目標(biāo)(可接受風(fēng)險(xiǎn))SIF辨識(shí)及其SIL等級(jí)確定(SIL定級(jí))過(guò)程安全需求規(guī)范(SRS)HAZOP完善報(bào)告(對(duì)已經(jīng)開(kāi)展過(guò)HAZOP)SIL驗(yàn)證SIL驗(yàn)證不符合項(xiàng)的建議等。2精選.一、過(guò)程危害分析PHA由一組專家系統(tǒng)地評(píng)價(jià)過(guò)程的每一個(gè)部分以確定可能的風(fēng)險(xiǎn),列出可能引發(fā)事故的事件、這些事故潛在的后果及已有的能夠防止事故發(fā)生的安全裝置,最后,PHA建議其他一些能夠降低過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)的措施。
①識(shí)別過(guò)程及相關(guān)設(shè)備的危險(xiǎn)事件及原因;
②識(shí)別危險(xiǎn)事件發(fā)生的順序、可能性及后果;③能夠防止事故發(fā)生的安全裝置;④建議其他一些能夠降低過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)的措施
最常用“危險(xiǎn)與可操作性研究(HAZOP)”3精選.危險(xiǎn)及可操作性分析HAZOP示例4精選.HAZOP分析示例5精選.二、SIF辨識(shí)及其SIL等級(jí)的確定(SIL的定級(jí))
1.風(fēng)險(xiǎn)矩陣示例
Ⅰ---可忽略風(fēng)險(xiǎn)Ⅱ---如果風(fēng)險(xiǎn)降低的成本超過(guò)取得的收益時(shí)允許的風(fēng)險(xiǎn)Ⅲ---不期望的風(fēng)險(xiǎn),當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)降低不可行或成本與取得的收益嚴(yán)重不相稱時(shí)為允許Ⅳ---不允許風(fēng)險(xiǎn)6精選.2.風(fēng)險(xiǎn)與SIF及其SIL等級(jí)7精選.2.風(fēng)險(xiǎn)與SIF及其SIL等級(jí)
8精選.風(fēng)險(xiǎn)是一種對(duì)不利影響的可能性和后果的度量
用風(fēng)險(xiǎn)矩陣SIL選定,用戶需
分類危害可能性
分類危害后果
在矩陣中對(duì)應(yīng)的可能性和后果的交叉點(diǎn)選定目標(biāo)SIL3.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)矩陣(定性的選擇)9精選.3.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)矩陣(定性的選擇)10精選.3.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)矩陣(定性的選擇)11精選.3.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)矩陣(定性的選擇)12精選.4.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)圖法(定性的選擇)
風(fēng)險(xiǎn)被定義為發(fā)生傷害的概率與嚴(yán)重程度的組合。在過(guò)程領(lǐng)域,風(fēng)險(xiǎn)是以一下4個(gè)參數(shù)的函數(shù):
------危險(xiǎn)狀況的后果(C);發(fā)生危險(xiǎn)事件很可能導(dǎo)致的死亡和/或嚴(yán)重受傷的人數(shù)、財(cái)產(chǎn)損失及環(huán)境影響的程度。CACBCCCD
(注:與企業(yè)制定的可結(jié)束風(fēng)險(xiǎn)有關(guān))
------占有率(暴露區(qū)域被占用的概率)(F);在發(fā)生危險(xiǎn)事件時(shí)段內(nèi)暴露區(qū)被占用的概率。FAFB
------避免風(fēng)險(xiǎn)狀況的概率(P);如果要求時(shí)SIF失效,暴露的人員能夠避免存在的風(fēng)險(xiǎn)狀況的概率。PAPB
------要求率(W);在所考慮的SIF不存在的情況下,每年發(fā)生危險(xiǎn)狀況的次數(shù)。W1W2W313精選.4.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)圖法(定性的選擇)
通用風(fēng)險(xiǎn)圖(含人員、財(cái)產(chǎn)及環(huán)境)
14精選.4.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)圖法(定性的選擇)
項(xiàng)目中給出的風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)值
15精選.4.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)圖法(定性的選擇)
在HAZOP研究中識(shí)別出一個(gè)SIF
分析結(jié)果提出
PLL=0.9
該地區(qū)通常被占用
沒(méi)有避免危害的可能
要求率是每年0.05
SIL為多少?
答案:SIL1
16精選.4.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)圖法(定性的選擇)
在HAZOP研究中識(shí)別出一個(gè)SIF,存在200磅劇毒的碳酰氯從制作聚碳酸酯樹(shù)脂的反應(yīng)器中釋放出來(lái)的事故風(fēng)險(xiǎn),該風(fēng)險(xiǎn)將導(dǎo)致7.6人死亡,這種事故未減低風(fēng)險(xiǎn)的頻率為每112年發(fā)生一次。參照風(fēng)險(xiǎn)矩陣完成一個(gè)SIL選定。
由HAZOP報(bào)告可知:
C:可能導(dǎo)致7.6人死亡;
W:每112年發(fā)生一次
F:?
P:?17精選.4.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)圖法(定性的選擇)
HAZOP報(bào)告中的每次事件將導(dǎo)致7.6人死亡所以占有率(F)和避免風(fēng)險(xiǎn)狀況的概率(P)取FB和PB18精選.4.SIL定級(jí)---風(fēng)險(xiǎn)圖法(定性的選擇)
上述SIL選定是在“這種事故未減低風(fēng)險(xiǎn)的頻率為每112年發(fā)生一次?!钡臓顩r下進(jìn)行的,若存在可以有效降低該事故的發(fā)生概率,或者是可以有效減輕事故后果的獨(dú)立保護(hù)層的話,可以將SIF的SIL等級(jí)降下來(lái)。
若反應(yīng)器上有一個(gè)在BPCS中的高液位報(bào)警,且操作人員接到報(bào)警后,有足夠的事件和手段可以組織毒性物質(zhì)的泄漏,則該獨(dú)立保護(hù)層的風(fēng)險(xiǎn)降低因子RRF可以視為10,即PFD為0.1,此時(shí),可以將該SIF的SIL由SIL2降到SIL1。19精選.5.SIL定級(jí)---保護(hù)層分析法20精選.5.SIL定級(jí)---保護(hù)層分析法獨(dú)立保護(hù)層(IPL)具有以下特點(diǎn):專一性:只被設(shè)計(jì)用來(lái)防止或減輕一個(gè)潛在的危險(xiǎn)事件的后果,由于多種原因都可能導(dǎo)致同一危險(xiǎn)事件,因此,多個(gè)事件情景都可由一個(gè)IPL來(lái)啟動(dòng)動(dòng)作。例如:某儲(chǔ)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。獨(dú)立性:IPL是與已驗(yàn)明的危險(xiǎn)相關(guān)系統(tǒng)的其他保護(hù)層相獨(dú)立的。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)。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(cè)試和維護(hù)是必要的。21精選.典型的獨(dú)立保護(hù)層
1.基本過(guò)程控制系統(tǒng)BPCS:PFD<0.1
BPCS與SIS完全獨(dú)立;
BPCS故障不是造成期望事件的原因;
BPCS有可用的長(zhǎng)安崎和執(zhí)行器來(lái)執(zhí)行與SIS相似的功能。
2.操作員干預(yù):PFD<0.1
操作員訓(xùn)練有素、有足夠的相應(yīng)時(shí)間、總是在監(jiān)控過(guò)程。
3.泄放設(shè)施(安全閥、爆破片等):PFD0.1~0.01
4.修正因子(MC)
使用因子=風(fēng)險(xiǎn)存在時(shí)間/周期
占有率=暴露時(shí)間/總時(shí)間(針對(duì)人員)
點(diǎn)火率:易燃?xì)怏w≌0.3;易揮發(fā)液體
0.1;重質(zhì)液體<0.122精選.SIL定級(jí)---保護(hù)層分析法示例攪拌器馬達(dá)每?jī)赡晔б淮伪Wo(hù)層PFD為:-操作時(shí)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=0.0723精選.反應(yīng)器超壓爆炸的保護(hù)層分析24精選.反應(yīng)器超壓爆炸的保護(hù)層分析起始時(shí)間:攪拌器馬達(dá)每?jī)赡晔б淮?--失效頻率0.5/年保護(hù)層PFD為:---操作時(shí)間:一年的29%(MC)---操作響應(yīng)失效:PFD=0.1---驟停失效:PFD=0.1---安全閥失效:PFD=0.0725精選.反應(yīng)器超壓爆炸的保護(hù)層分析26精選.
確定是否需要SIF及計(jì)算所需的SIL27精選.確定是否需要SIF及計(jì)算所需的SIL已知事件發(fā)生率=1.02×10-4已知可容風(fēng)險(xiǎn)水平=1×10-5不滿足可容許風(fēng)險(xiǎn)水平,需要一個(gè)超壓保護(hù)的SIF計(jì)算SIF的SIL:PFD=可容忍風(fēng)險(xiǎn)/預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)PFD=1×10-5/1.02×10-4=0.098RRF=1/PFD=1/0.098=10.2SIF必須是一個(gè)SIL1的系統(tǒng),準(zhǔn)確地描述為SIL1且RRF大于10.228精選.6.SIF的約束條件(GB/T21109//IEC61511)
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(shí)的失效概率PFDavg(低需求模式)或危險(xiǎn)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)----(IEC61511-2016)29精選.需求時(shí)的失效概率PFDavg(低需求模式)
30精選.
危險(xiǎn)失效頻率PFH(高要求或連續(xù)操作模式)
31精選.約束條件二
:硬件故障裕度HFT硬件故障裕度HFT(低要求操作模式下):
b)傳感器、最終元件和非邏輯控制器的最低硬件故障裕度
HFT有條件的減1:
----根據(jù)以往使用的情況選擇裝置硬件;
----裝置只允許調(diào)整過(guò)程參數(shù)、如:測(cè)量范圍、上限或下限失效指示;
----裝置過(guò)程的參數(shù)調(diào)整受保護(hù),如跳線、密碼;
----功能又小于4的SIL要求32精選.約束條件二
:硬件故障裕度HFT硬件故障裕度HFT(低要求操作模式下):
硬件故障裕度HFT(結(jié)構(gòu)約束)。為克服系統(tǒng)失效
a)邏輯控制器的最低硬件故障裕度HFTSIL最低硬件故障裕度(HFT)SFF<60%SFF60%~90%SFF>90%1100221033214應(yīng)用特殊要求(見(jiàn)GB/T20438-2006)33精選.三、SIL驗(yàn)證平均失效概率(PFDavg/PFH)SIF回路所有設(shè)備及附件的總失效概率PFDSystem應(yīng)小于等于要求的PFDavg34精選.SIF的PFDa
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