80万吨_年甲醇项目安全完整等级_SIL_回路计算实例分析
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甲醇装置安全仪表系统的SIL等级评估
1引言最近几年，我国新建了许多大型的甲醇装置，例如：中海油东方市的80万吨/年海上天然气制甲醇项目、重庆的80万吨/年天然气制甲醇项目等。
甲醇作为基础化工原料，在我国工业发展中具有举足轻重的地位。
随着工业化的发展，甲醇装置逐渐大型化已成为一个发展趋势。
随着甲醇生产装置不断大型化，对装置的自动化程度要求也越来越高,其安全仪表系统对安全的重要程度也越来越显著。
所以，按照IEC61511、IEC 61508对甲醇装置的SIS进行安全完整性的等级SIL评估变得更加重要[1]。
本文通过对甲醇装置安全仪表系统的SIL等级评估实施过程以及效果进行介绍，分析了评估技术方面有关的难点，并对SIL评估工作当中的特点等进行了深入探讨。
2SIL评估技术和流程SIS系统直接影响着装置的可靠性和安全运行。
根据有关数据显示，在现有石油化工装置当中，安全联锁缺乏的占了10%左右，安全联锁过度的占了50%左右，联锁合理的仅仅占了40%左右。
目前，在工业比较发达的国家，联锁系统SIL等级的定量评估工作已经开展。
SIL主要描述的是SIS安全性能的指标。
在一定的时间和条件下，SIS能够很好地执行其安全功能。
SIS功能的安全技术利用受控单元对危险以及后果进行分析，以此确定正确的安全功能。
然后，选择出合适的目标SIL，设计满足目标SIL的安全联锁功能。
利用SIS功能的安全水平进行测试以及评估工作，将受控过程的风险降低到一个能够接受的水平上来。
3甲醇装置的安全仪表系统评估这个项目中主要需要完成下面几个方面的内容：①对国内外有关的标准以及文献资料进行收集和归纳。
研究国内外各种SIS安全评估标准以及方法等，特别是对IEC 61511背景以及内容进行了解，充分理解并且掌握这些标准以及资料。
②对装置进行风险识别以及分析计算。
通过国际通用的安全阀风险分析方法为基础，按照装置的实际状况，对其进行定量风险评价[2]。
③对联锁回路SIL等级进行计算。
按照IEC61511以及有关材料，对选定的联锁回路，根据恰当的评定计算方法，定量计算出联锁回路的SIL以及误动作跳车的概率。
80万吨甲醇火灾自动报警系统投运方案
中海石油化学股份有限公司日产2500吨甲醇项目火灾自动报警系统投运方案编制：王仕宗审核：冯叶亮审定：凌志翔批准：陈满元生产准备组2010年4月80万吨甲醇火灾自动报警系统投运方案1编制依据：1.1火灾自动报警系统施工及验收规范（GB50116-2007）；1.2火灾自动报警系统设计规范（GB50116-98）；1.3火灾报警控制器（GB4717-2005）；1.4建筑电气工程施工质量验收规范（GB50303-2002）；1.5SIMPLEX火灾自动报警系统厂商资料。
2编制目的：2.1检查SIMPLEX火灾自动报警系统的工程施工质量；2.2考核SIMPLEX火灾自动报警系统的运行性能；2.3掌握SIMPLEX火灾自动报警系统的各项操作及相关注意事项。
3投运前检查和测试：3.1按设计要求检查相关设备的规格、型号、数量、备品备件等；3.2按设计图纸和相关规范要求检查系统布线是否合理，接线是否正确牢固；3.3按设计图纸和相关规范要求检查控制器、智能光电烟感探测器、手动火灾报警按钮、声光报警器、数字感温电缆安装位置是否正确，固定是否稳固；3.4按照设计的地址编码顺序检查所有地址式模块的拨码是否正确；3.5检查每个电源和通信回路的短路隔离模块是否已全部装上，其电阻值是否在允许偏差之内；3.6用250V兆欧表测量每个回路导线对地的绝缘电阻，该绝缘电阻值不应小于20MΩ；3.7检查设备的接地是否可靠；3.8检查现场手报、烟感及接线盒密封是否完好；3.9检查连接现场手报、烟感的电缆是否有接头破损等；3.10检查输入交流电源是否正常，连接是否正确；3.11检查直流电源的正负极是否连接正确，电压是否正常；切忌不能正负极接反；3.12检查确认烟感、手报及声光报警器的安装位置和软件里的描述是否一致；4通电投运步骤4.1火灾报警控制器4100U的投用4.1.1先切断火灾报警控制器4100U的所有外部控制连线，然后将任一个总线回路连接；4.1.2合上控制器4100U电源开关，检查控制器的自检功能和操作级别并查看系统各项指示是否正确；4.1.3合上蓄电池电源开关，给蓄电池组进行充电，并检查蓄电池充电状况；4.1.4使控制器与探测器之间的连线断路和短路，控制器应在100s内发出故障信号（短路时发出火灾报警信号除外）；4.1.5在故障状态下，使任一非故障部位的探测器发出火灾报警信号，控制器应在1min内发出火灾报警信号，并记录火灾报警时间；4.1.6再使其他探测器发出火灾报警信号，检查控制器的再次报警功能；4.1.7检查消音和复位功能；4.1.8检查故障屏蔽功能；4.1.9使任一总线回路上不少于10只的火灾探测器同时处于火灾报警状态，检查控制器的负载功能；4.1.10检查主、备电源的自动转换功能，并在备用电源工作状态下重复第4.1.9项检查；4.1.11使控制器与备用电源之间的连线断路和短路，控制器应在100s内发出故障信号；4.1.12检查控制器的其他特有功能；4.1.13依次将其他回路与火灾报警控制器相连接，重复4.1中4、5、6、9项检查。
安全完整性等级评估(SIL定级)分析及其应用
暴露参 数 F：在 危险事件发生 时人 员 ，暴 露 在 危 险区域内的概率。暴露参数的计算方法可按一天中每 班最容易暴露工人的巡检时间与其一天或一班工作 总时间的比率（取大值）考虑，同时也要考虑异常情况 下检修人员在现场的概率。
风险图表法通过 4 个参数之间的关系，反映出当 安全功能故障或未设置安全功能时可能出现的危险 状态。这 4 个参数是：后果参数 C、暴露参数 F、避免 参数 P 和需求参数 W 。
后果参数 C：表征危险事件可能导致的事故的后 果 ，可 用 平 均 伤 亡 人 数 衡 量 ，此 人 数 可 在 考 虑 危 险 事 件的致命性的情况下，通过计算区域被占用时暴露区 中的人数来确定。
第 46 卷 增刊 2018 年 7 月
煤化工
Coal Chemical Industry
Supplement Jul. 2018
安全完整性等级评估（SIL 定级）分析及其应用
王世芳
（赛鼎工程有限公司，山西 太原 030032）
摘 要 介绍了安全完整性等级（SIL）的定级方法、定级原则及其在工程中的应用，重点介绍了采用校正风险 图法和保护层分析法进行 SIL 定级的程序和优缺点，并提出了 SIL 定级过程中，应遵循多专业性、合理尽可能低、 整体性、独立性、针对性、可靠性优先等原则，以确保 SIL 定级的合理性。以某甲醇合成装置为例，采用保护层分析 法对主要的安全仪表功能进行了 SIL 定级。
关键词 安全完整性等级（SIL），SIL 定级，风险降低，风险图法，保护层分析
文章编号：1005-9598(2018)-S1-0081-04 中图分类号：TQ086 文献标识码：A
随着化工装置生产规模的日益扩大、复杂工艺技 术和先进控制手段的广泛采用，生产装置和设施的过 程安全成为重要的课题。为降低过程风险，化工装置 设 计 中 通 常 采 取 一 系 列 的 保 护 层 ，如 本 质 安 全 、基 本 过程控制、报警及操作人员干预、安全仪表系统、物理 保护及紧急响应，以降低装置的风险。其中，安全仪表 系统作为装置安全运行的最后一道防线，在生产装 置出现可能导致安全事故的情况时，能瞬间准确动 作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全 状态，在安全生产中起着至关重要的作用。如果安全 仪表系统的安全功能失效，则往往会导致严重的安全 事故。为评估安全仪表系统的功能安全性，即安全仪 表执行安全功能的可靠性，引入了安全完整性等级 （safety integrity level,SIL）概念。
风险图表法通过 4 个参数之间的关系，反映出当 安全功能故障或未设置安全功能时可能出现的危险 状态。这 4 个参数是：后果参数 C、暴露参数 F、避免 参数 P 和需求参数 W 。
后果参数 C：表征危险事件可能导致的事故的后 果 ，可 用 平 均 伤 亡 人 数 衡 量 ，此 人 数 可 在 考 虑 危 险 事 件的致命性的情况下，通过计算区域被占用时暴露区 中的人数来确定。
第 46 卷 增刊 2018 年 7 月
煤化工
Coal Chemical Industry
Supplement Jul. 2018
安全完整性等级评估（SIL 定级）分析及其应用
王世芳
（赛鼎工程有限公司，山西 太原 030032）
摘 要 介绍了安全完整性等级（SIL）的定级方法、定级原则及其在工程中的应用，重点介绍了采用校正风险 图法和保护层分析法进行 SIL 定级的程序和优缺点，并提出了 SIL 定级过程中，应遵循多专业性、合理尽可能低、 整体性、独立性、针对性、可靠性优先等原则，以确保 SIL 定级的合理性。以某甲醇合成装置为例，采用保护层分析 法对主要的安全仪表功能进行了 SIL 定级。
关键词 安全完整性等级（SIL），SIL 定级，风险降低，风险图法，保护层分析
文章编号：1005-9598(2018)-S1-0081-04 中图分类号：TQ086 文献标识码：A
随着化工装置生产规模的日益扩大、复杂工艺技 术和先进控制手段的广泛采用，生产装置和设施的过 程安全成为重要的课题。为降低过程风险，化工装置 设 计 中 通 常 采 取 一 系 列 的 保 护 层 ，如 本 质 安 全 、基 本 过程控制、报警及操作人员干预、安全仪表系统、物理 保护及紧急响应，以降低装置的风险。其中，安全仪表 系统作为装置安全运行的最后一道防线，在生产装 置出现可能导致安全事故的情况时，能瞬间准确动 作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全 状态，在安全生产中起着至关重要的作用。如果安全 仪表系统的安全功能失效，则往往会导致严重的安全 事故。为评估安全仪表系统的功能安全性，即安全仪 表执行安全功能的可靠性，引入了安全完整性等级 （safety integrity level,SIL）概念。
SIL定级及验证示例教学文稿
4.SIL定级---风险图法（定性的选择）
通用风险图（含人员、财产及环境）
4.SIL定级---风险图法（定性的选择）
项目中给出的风险参数值
4.SIL定级---风险图法（定性的选择）
在HAZOP研究中识别出一个SIF
分析结果提出 PLL=0.9 该地区通常被占用 没有避免危害的可能 要求率是每年0.05
（注：与企业制定的可结束风险有关） ------占有率（暴露区域被占用的概率）（F）；在发生危险事件时段内暴露区 被占用的概率。FA FB ------避免风险状况的概率（P）；如果要求时SIF失效，暴露的人员能够避免 存在的风险状况的概率。PA PB ------要求率（W）；在所考虑的SIF不存在的情况下，每年发生危险状况的次 数。W1 W2 W3
6.SIF的约束条件（GB/T21109//IEC61511）
GB/T21109要求依据安全要求规范，设计符合要求的安全仪表 系统，应符合三方面要求：
使用因子=风险存在时间/周期 占有率=暴露时间/总时间（针对人员） 点火率：易燃气体≌0.3；易挥发液体 0.1；重质液体<0.1
SIL定级---保护层分析法示例
搅拌器马达每两年失效一次 保护层PFD为: - 操作时间为一年的29% -操作响应失效，PFD=0.1 -骤停失效，PFD=0.1 -减压阀失效，PFD=0.07
若反应器上有一个在BPCS中的高液位报警，且操作人员接到报警 后，有足够的事件和手段可以组织毒性物质的泄漏，则该独立保护层 的风险降低因子RRF可以视为10，即PFD为0.1，此时，可以将该SIF的 SIL由SIL2 降到SIL1。
5.SIL定级---保护层分析法
5.SIL定级---保护层分析法
80万t a甲醇装置高压废热锅炉管板结构有限元分析_李广场
／ 等： ８ ０ 万ｔ ａ甲醇装置高压废热锅炉管板结构有限元分析 第 ３ 期 李广场 ，
·３ ５·
壳程筒体连接结构的具体形状 、 载荷以及边界条件 ， 并计算出最接近真实状况下的应力分布状态 ， 通过强 度评定确定更加优化的结构设计方案 。
１ 高压废热锅炉结构及参数
高压废热锅炉主体结构示意见图 １。
表 １ 计算所用转化气及金属材料性能
名称 转化气 刚玉浇注料 轻质耐火浇注料 管板 壳体及换热管 导热系数／
－１ Ｗ·（ ｍ· ℃ ）
黏度／ ·ｓ Ｐ ａ ４． ２ ９×１ ０ — — — —
－５
密度／ ·ｍ－３ ｋ ｇ ２． ７ ８ ３ ０ ０ ０． ０ ０ １ ３ ０ ０． ０ ０ ７ ９ ０ ０． ０ ０ ７ ９ ０ ０． ０ ０
［ ］ １
法按管板传统计算方法进行计算 。 管板强度的传统 计算方法是将管板简化为当量圆板 ， 简化了筒体对管 板周边的约束 ， 无法确定管板受力变形的位移边界 ， 同时由于忽略管孔的真实分布形式 ， 而难以准确给出
］ ３ ７ － 。 为了建立较 管板局部位置详细的应力应变分布 ［
为合理的管板结构及约束边界模型 ， 使计算结果更为 准确 ， 经有关部门专家评审 ， 确定采用有限元分析设 计方法 ， 以满足结构设计需要 。 通过有限元分析法可 以实现用三维实体模型来真实模拟管板 、 前端管箱及
０． ５ ９ ２ ０ ０ １． ５ ０． ２ ８ ０ ４ ５． ０ ０ ０ ０ ０ ０ ４ ５．
降低 。 在换热管与挠性管板连接处 ， 流通截面最小 ， 转化气流速最大 。 金属最高温度出现在刚玉浇注料 而最低温度出 与挠性管板接触面处 ， 最高达 ４ ０ ０ ℃； 现在前端管箱的外 壁 ， 低于１ ０ ０ ℃。 管 板 过 渡 圆 弧 前端管箱壳体与挠性管板及壳 段的温度为 ３ ２ ０ ℃， ） 。 程筒体连接处的温度梯度较大 （ 图４
安全仪表系统安全完整性等级(SIL)评估步骤
安全仪表系统安全完整性等级（SIL）评估方法《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见（安监总管三〔2014〕116号）》要求：涉及“两重点一重大”在役生产装置或设施的化工企业和危险化学品储存单位，要在全面开展过程危险分析(如危险与可操作性分析)基础上，通过风险分析确定安全仪表功能及其风险降低要求，并尽快评估现有安全仪表功能是否满足风险降低要求。
《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见安监总管三〔2013〕88号》：对涉及重点监管危险化学品、重点监管危险化工工艺和危险化学品重大危险源（以下统称“两重点一重大”）的生产储存装置进行风险辨识分析，要采用危险与可操作性分析（HAZOP）技术，一般每3年进行一次。
对其他生产储存装置的风险辨识分析，针对装置不同的复杂程度，选用安全检查表、工作危害分析、预危险性分析、故障类型和影响分析（FMEA）、HAZOP技术等方法或多种方法组合，可每5年进行一次。
目前SIL评估主要依靠保护层分析(LOPA)来确定每一个安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级(SIL)。
一个典型的化工过程包含的保护层，如本安设计、BPCS、报警与人员干预、安全仪表系统、物理保护、释放后保护措施、工厂应急响应和社区应急响应等（如下图示）。
LOPA是一种半定量的风险评估技术，一般使用初始事件频率、后顾严重程度和IPL 失效频率的数量级大小来表征场景的风险。
其步骤主要包括：1）SIF选择；2）场景识别及筛选；3）IE确认；4）IPL评估；5）场景频率计算；6）风险评估与决策，分配SIF的SIL等级；7）下一个SIF重复以上步骤，直至所有场景分析完毕。
LOPA分析是考验经验知识积累和方法掌握，对于LOPA 分析团队，需具有工艺、仪表、安全、设备等多方面的经验知识，熟悉各种不同化工生产装置的风险控制点。
可以说，一个LOPA分析团队水平的高低，直接影响最终LOPA分析的质量。
中海油80万吨甲醇项目进入施工高峰
于 日照的 一座 原 油商 业 储备 基 地 近 日开 工建 设 ，这 是
中海 油 ８ ０万吨 甲醇项 目进入施工高峰
据 悉 ，中海 石 油化 学 股份 有 限 公司 乐 东气 田的 下
继 ５月 份 中石 化 天津 原 油商 业 储备 基地 开 工 后 的又 一 座 重要油 储基 地 ， 也是 中石 化计划 兴 建 的 ８ 大型 油储 座
噶尔盆地所钻的一 口深度达到 ７ ０ 米的油井 ，成为国 ５０
内迄 今 为止 最 深 的 同类型 油 井 。这 口井 的深 度 最 终将
达到 ７０ ９ ０米 。
２ １ ０ 中嘀 ００・８ 油稳化一 Ｉ ９ Ｉ Ｉ ：７
中石 油麾 下 的 ＢＧ Ｐ目前在 全球 ２ 个国 家里进 行作 ７ 业 ，该 公司 目前是 世界 石油 工业 第 ４ 大石 油 服务 和工程
承 包商 。
中石化 ８大原油储备基地渐 次上马
大 型商 业 原 油储 备 正在 成 为 中国石 油 储备 战略 的
一
项重 要 组成 部 分 。 从 中石 化集 团 了解 到 ，该 集 团位
占地 面积 ９ ０亩 ，总 容量 ３ ０万 立方 米 。 ６ ２
建 设 和试 车 正在 交 叉进 行 中。 据 介绍 ，８ 万 吨 甲醇项 目主装 置 中压 蒸汽 管 网安 ０ 装 试压 已经 完成 ，为 主装 置 管道 吹 扫创 造 了条 件 。公
用 工程 方 面 ，脱 盐水 单 元 已于 ６月 ４日生 产 出合 格水 ， 净 水厂 也于 ６月 ３ ０日产 出合格 水 ，为 项 目的整 体试 车
就 在 一个 多 月前 ， 中石 化 天 津原 油 商业 储 备基 地 也 正式 开 工 ，项 目总 投资 约为 ３ 亿 元 ，计 划工 期为 ２ ０
风险评价方法(SCL、JHA、LEC)说明与举例
风险管理——评价方法说明一、选定的方法二、方法介绍1、工作危害分析法（JHA）（1）定义：从作业活动清单中选定一项作业活动，将作业活动分解为若干个相连的工作步骤，识别每个工作步骤的潜在危害因素，然后通过风险评价判定风险等级，制定控制措施。
（2）特点：①.是一种半定量评价方法。
②简单易行，操作性强。
③分解作业步骤，比较清晰。
④有别于掌握每一步骤的危险情况，不仅能分析作业人员不规范的危害，而且能分析作业现场存在的潜在危害（客观条件）。
2、作业条件危险性分析法（LEC）（1）定义：作业条件危险性评价法是一种简便易行的衡量人们在某种具有潜在危险的环境中作业的危险性的半定量评价方法。
该方法以与系统风险有关的三种因素指标值之积来评价系统风险的大小，并将所得作业条件危险性数值与规定的作业条件危险性等级相比较，从而确定作业条件的危险程度。
作业条件危险性评价法(LEC法)是以所评价的环境与某些作为参考环境的对比为基础，将作业条件的危险性作因变量(D)，事故或危险事件发生的可能性(L)、暴露于危险环境的频率(E)及危险严重程度(C)为自变量，确定了它们之间的函数式，根据实际经验，给出了3个自变量的各种不同情况的分数值，采取对所评价的对象根据情况进行“打分”的办法，然后根据公式计算出其危险性分数值，再在按经验将危险性分数值划分的危险程度等级表查出其危险程度的一种评价方法。
（2）特点：①是一种半定量评价方法。
②简单易行，操作性强，危险程度的级别划分比较清楚、醒目。
③有利于掌握企业内部危险点的危险情况，有利于促进改措施的实施。
④缺点：由于它主要是根据经验来确定3个因素的分数值及划定危险程度等级，因此具有一定的局限性，只能作为作业的局部评价，不能普遍适用。
3、安全检查表方法（SCL）（1）定义：安全检查表分析法是利用检查条款按照相关的标准规范等对已知的危险类别、设计缺陷和与一般工艺设备、操作、管理相关的潜在危险性和有害性进行判别检查。
年产80万吨煤制甲醇净化工段工艺的设计
年产80万吨煤制甲醇净化工段工艺的设计介绍本文档旨在设计一种年产80万吨煤制甲醇净化工段的工艺。
煤制甲醇是一种重要的化工原料，在现代工业生产中有着广泛的应用。
因此，设计高效、可靠的工艺对于提高生产效率和保证产品质量至关重要。
工艺流程工艺流程是煤制甲醇生产过程中的关键部分。
下面介绍年产80万吨煤制甲醇净化工段的工艺流程。
1.煤气净化：将原始的煤气进行脱硫、脱碱、脱氯等处理，以提高甲醇产品的纯度和质量。
2.吸附除醇：利用吸附剂吸附煤气中的甲醇，从而提高甲醇的回收率。
3.蒸馏分离：利用蒸馏塔对吸附剂吸附的甲醇进行分离，得到高纯度的甲醇产品。
4.尾气处理：对生产过程中产生的尾气进行处理，确保环境友好和能源的高效利用。
设备选择与布置在年产80万吨煤制甲醇净化工段的工艺设计中，设备的选择和布置是关键的一部分。
以下是一些常用的设备和布置建议：1.脱硫设备：选用湿法脱硫装置，如喷雾脱硫塔，以提高脱硫效率。
2.脱碱设备：选用碱吸收塔，利用氨水吸收煤气中的碱性成分。
3.脱氯设备：选用活性炭吸附塔，利用活性炭吸附煤气中的氯化物。
4.吸附剂选择：针对甲醇的吸附特性，选用合适的吸附剂，如活性炭、分子筛等。
5.蒸馏塔：选用多级蒸馏塔，以实现高效的甲醇分离。
6.尾气处理设备：选用催化氧化装置或活性炭吸附装置，处理尾气中的有害物质。
设备在工厂内的布置需要考虑生产效率、设备之间的连接以及操作和维护的便利性。
合理的设备布局可以提高工作效率，减少能源消耗。
控制策略对于年产80万吨煤制甲醇净化工段，制定合适的控制策略对于工艺的稳定和可靠运行至关重要。
以下是一些建议的控制策略：1.温度控制：通过温度传感器监测各设备的温度，并根据温度的变化调整操作参数，以保持设备的运行温度在合适的范围内。
2.压力控制：利用压力传感器监测设备的压力，并通过调节供气和排气的阀门等控制装置，以保持设备的运行压力稳定。
3.流量控制：通过流量计监测在工艺流程中的流体流量，并根据设定值调整控制阀门，以保持流量的稳定和均衡。
甲醇合成装置风险分析及SIL评估
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! 安 全 仪 表 系 统
=>=! 安 全 仪 表 系 统 结 构 及 功 能 根据Ld&仪 表 系 统 是 )!*
由传感器+逻 辑 控 制 器 和 执 行 器 组 成 的+能 够 行 使 一项或多项安全仪表功能的仪表系统'
安全仪表系统的功 能 包 括$" 在 生 产 过 程 中 监 控工艺过程情况"判 断 工 艺 过 程 是 否 会 发 生 潜 在 的 危险%# 当 发 生 危 险 事 件 时"安 全 仪 表 系 统 执 行 其 安全 功 能"防 止 危 险 事 件 发 生%$ 当 危 险 事 件 不 能 避 免 时 "降 低 或 减 轻 危 险 事 件 造 成 的 后 果 ' =>?! 安 全 生 命 周 期
安全仪表使用案例分析(魏华)
冷 凝 液 液 能漏到工艺冷 器调节，同时进
位太低 凝液气提塔D- 行液位低报警
01501
1.1.2 气 提 塔 D-01501 1.1.2 无
将气体放空到安
全位置
2 、 分 离 器 液 2.1 分离器的 2.1.1 LC-011207 调 节 2.1.1 无
位 太 高 ， 冷凝液进入合 器调节，同时进
安全仪表系统的使用案例分析
魏华
中海石油化学股份有限公司
前言
中海油一直以来高度重视海上石油平台及中下游的安 全工作，1996年ISA 84.01发布后，中海油设计研究人员认识 到这是安全领域一次革命化的变化，及时加以研究并有针对 性的开展相关工作，随着1998年IEC61508发布以及随后IEC 61511标准的发布，中海油设计人员进一步加大了安全仪表 系统在中海油应用的力度.
Safety Relay Solenoid Valve
valve
位号 PALL-1339 PALL-1340 PALL-1341 PY-1339 PY-1340 PY-1341
PSR26
SV-1201
XV-1201
制造商
Honeywell Internation
al Inc.
元件数据
型号
故障率 (FIT) λsd λsu λdd λdu
本质 安全
什么是安全仪表系统
紧急反应（Emergency response） 物理保护层（Physical protection）
安全设备（Relief device） 安全仪表系统（ESD/SIS/PLC） 报警、操作员（Alarm、operator） 基本工艺控制系统（BPCS）
工艺（process）
SIL 等级计算
企业：《自动化博览》日期：2011-07-08领域：工业安全点击数：1749? ? 作者赵亮? ? 中海石油化学股份有限公司海南省东方市 572600? ? 摘要：安全完整性等级（SIL）评估技术是近几年发展起来的针对石化行业一种基于风险的资产管理方法，国际标准IEC61508和IEC 61511的制定为石化工业等过程工业的安全完整性水平评估提供了依据，对于石化行业的安全生产水平具有重要的促进作用。
本文根据80万吨/年甲醇项目的安全完整性等级计算的过程介绍安全完整性等级的计算方法，为项目的建设验收以及装置的技术改造提供理论依据。
? ? 关键词：工艺危害性分析（PHA）；危险与可操作性分析（HAZOP）；安全完整性等级（SIL）? ? Abstract: Safety Integrity Level (SIL) evaluation technology is an asset management way for risk on oil and chemical industries. It is developed in the closed years. The foundation of IEC 61508 and IEC 61511 provide theory base for SIL, which promote greatly for industry safety operation level. This article takes the plant with 800K tons of methanol per year for instance to detail SIL counting method, therefore to set a theory foundation for project built and acceptance as well as the reforming of a plant.? ? KEY WORDS: Process Hazard Analysis (PHA), Hazard and Operation Analysis (HAZOP), Safety Integrity Level (SIL) ?? ? 安全完整性等级（SIL）是安全仪表系统（SIS）中的重要组成部分，在国际电工委员会（IEC）标准IEC 61508以及IEC 61511中有详细的规定，同时在ISA S84.01中有类似的规定，不过ISA S84.01关于SIL的模型已经逐步被IEC 61508代替，但是在安全完整性等级的计算中还有重要的意义。
中海化学80万吨甲醇项目动工
一
个特 点是 不 仅可 应用 于 煤制油领
， ，
、
万 吨 ／年 己 内酰 胺 成套 新 技术 开 发 通 过 中 国石 化 组 织 的 技术 鉴 定
，
。
项 目 在 巴 陵石 化
一
域 还 可 结 合 中 国 国情 广 泛 应 用 于 焦炉煤 气
、
电石 尾
这
达 到 国 际领 先 水
“
” ，
气 煤 层 气 等 工 业 废气 的综合 利 用 据 测算 与 年产 1 0 0
年底 该 公
，
反 应 部 分 生 产 能力 由 6
．
7
万 吨 ／年 增 至 8 1 6 万 吨 ／年
．
，
司 投 资 1 亿 元 在 陕 西 宝 鸡 建 成 了 万 吨级 碳 氢 基 合 成 气
生 产 清洁 燃料 油 工 业 化 试 验 装 置
。
环 己 酮 精 制 部 分 处 理 能力 达 到
，
。
12
，
、
，
。
销 售 收入 近
”
5
，
亿元
。
14
万 吨 ／年 己 内酰 胺 成套新 技术 开 发
， ，
项目 共
，
据 了 解 陕 西 金 巢 投资有 限公 司 已启 动该项 目的产
业 化 前 期工 作 与河 北
，
一
申请 中国 发 明 专 , ~ 2 3 件 已 获 授 权 2 0 件 申请 国 外 发 明 J
， ，
鉴 于 目前 国 内特 别 是 沿海 地 区 对 天 然气 的 需 求 非
废气 的综 合 利 用 也 极 具 推 广前 景
。
常大 并 且 增 长 迅 速 西 气 东 输
青海桂鲁化工80万吨甲醇项目
（7）非施工需要，不得过早拆除机械设备的防护包装；
（8）验收后应及时办理“设备开箱检验记录”；
（9）验收后设备应交由专业人员进行妥善保管；
（10）设备的备件、随机工具在设备安装完成试车合格后由施工单位移交业主。
4.3.5设备的成品保护措施
机泵的吊装、安装就位涉及到成品保护，具体措施为：泵出入口加盲垫用盲板封闭，避免灰尘等杂志进入泵体内。单台机泵周围搭设井字型保护架（现场用木箱盖住即可），保护架要有足够的强度，保护架上方铺设保护搭板，搭板与井字架连接要可靠牢固，并于管道安装完毕后，联轴器对中前拆除。泵的地脚螺栓及连接螺栓露出部分应涂抹黄油进行保护。
2.3.4施工单位：中石油第二建设公司
2.3.5施工地点：青海省西宁市湟中县甘河工业园区
3.
3.1设计单位即成达提供的设计图纸、说明书及有关资料。
3.2设备的随机技术资料。
3.3《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-2010
3.4《地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
钢卷尺
标高
0～+20mm
钢卷尺
（5）设备基础交接验收时基础施工单位要提供设备基础的强度试验报告。
4.5机泵的就位安装
4.5.1机泵的就位
（1）根据安装的进度要求，安排人员将泵从仓库领出运至安装现场直接进行安装。运输中用枕木支撑（小型设备用木方即可），绳索固定且与泵用垫木隔开。
（2）检查基础表面不得有油污。如果有油污，必须进行彻底的清除，以免影响安装施工及二次灌浆的质量。
青海桂鲁化工80万吨/年甲醇项目
机泵安装施工方案
编制：王梓龙
审核：查玉辉
批准：
中石油第二建设公司
二〇一二年三月
（8）验收后应及时办理“设备开箱检验记录”；
（9）验收后设备应交由专业人员进行妥善保管；
（10）设备的备件、随机工具在设备安装完成试车合格后由施工单位移交业主。
4.3.5设备的成品保护措施
机泵的吊装、安装就位涉及到成品保护，具体措施为：泵出入口加盲垫用盲板封闭，避免灰尘等杂志进入泵体内。单台机泵周围搭设井字型保护架（现场用木箱盖住即可），保护架要有足够的强度，保护架上方铺设保护搭板，搭板与井字架连接要可靠牢固，并于管道安装完毕后，联轴器对中前拆除。泵的地脚螺栓及连接螺栓露出部分应涂抹黄油进行保护。
2.3.4施工单位：中石油第二建设公司
2.3.5施工地点：青海省西宁市湟中县甘河工业园区
3.
3.1设计单位即成达提供的设计图纸、说明书及有关资料。
3.2设备的随机技术资料。
3.3《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-2010
3.4《地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
钢卷尺
标高
0～+20mm
钢卷尺
（5）设备基础交接验收时基础施工单位要提供设备基础的强度试验报告。
4.5机泵的就位安装
4.5.1机泵的就位
（1）根据安装的进度要求，安排人员将泵从仓库领出运至安装现场直接进行安装。运输中用枕木支撑（小型设备用木方即可），绳索固定且与泵用垫木隔开。
（2）检查基础表面不得有油污。如果有油污，必须进行彻底的清除，以免影响安装施工及二次灌浆的质量。
青海桂鲁化工80万吨/年甲醇项目
机泵安装施工方案
编制：王梓龙
审核：查玉辉
批准：
中石油第二建设公司
二〇一二年三月
安全仪表系统安全完整性等级(SIL)评估步骤
安全仪表系统安全完整性等级（SIL）评估方法《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见（安监总管三〔2014〕116号）》要求：涉及“两重点一重大”在役生产装置或设施的化工企业和危险化学品储存单位，要在全面开展过程危险分析(如危险与可操作性分析)基础上，通过风险分析确定安全仪表功能及其风险降低要求，并尽快评估现有安全仪表功能是否满足风险降低要求。
《国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见安监总管三〔2013〕88号》：对涉及重点监管危险化学品、重点监管危险化工工艺和危险化学品重大危险源（以下统称“两重点一重大”）的生产储存装置进行风险辨识分析，要采用危险与可操作性分析（HAZOP）技术，一般每3年进行一次。
对其他生产储存装置的风险辨识分析，针对装置不同的复杂程度，选用安全检查表、工作危害分析、预危险性分析、故障类型和影响分析（FMEA）、HAZOP技术等方法或多种方法组合，可每5年进行一次。
目前SIL评估主要依靠保护层分析(LOPA)来确定每一个安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级(SIL)。
一个典型的化工过程包含的保护层，如本安设计、BPCS、报警与人员干预、安全仪表系统、物理保护、释放后保护措施、工厂应急响应和社区应急响应等（如下图示）。
LOPA是一种半定量的风险评估技术，一般使用初始事件频率、后顾严重程度和IPL 失效频率的数量级大小来表征场景的风险。
其步骤主要包括：1）SIF选择；2）场景识别及筛选；3）IE确认；4）IPL评估；5）场景频率计算；6）风险评估与决策，分配SIF的SIL等级；7）下一个SIF重复以上步骤，直至所有场景分析完毕。
LOPA分析是考验经验知识积累和方法掌握，对于LOPA 分析团队，需具有工艺、仪表、安全、设备等多方面的经验知识，熟悉各种不同化工生产装置的风险控制点。
可以说，一个LOPA分析团队水平的高低，直接影响最终LOPA分析的质量。
sil等级计算
企业：《自动化博览》日期：2011-07-08领域：工业安全点击数：1749作者赵亮中海石油化学股份有限公司海南省东方市572600摘要：安全完整性等级（SIL）评估技术是近几年发展起来的针对石化行业一种基于风险的资产管理方法，国际标准IEC61508和IEC 61511的制定为石化工业等过程工业的安全完整性水平评估提供了依据，对于石化行业的安全生产水平具有重要的促进作用。
本文根据80万吨/年甲醇项目的安全完整性等级计算的过程介绍安全完整性等级的计算方法，为项目的建设验收以及装置的技术改造提供理论依据。
关键词：工艺危害性分析（PHA）；危险与可操作性分析（HAZOP）；安全完整性等级（SIL）Abstract: Safety Integrity Level (SIL) evaluation technology is an asset management way for risk on oil and chemical industries. It is developed in the closed years. The foundation of IEC 61508 and IEC 61511 provide theory base for SIL, which promote greatly for industry safety operation level. This article takes the plant with 800K tons of methanol per year for instance to detail SIL counting method, therefore to set a theory foundation for project built and acceptance as well as the reforming of a plant.KEY WORDS: Process Hazard Analysis (PHA), Hazard and Operation Analysis (HAZOP), Safety Integrity Level (SIL)安全完整性等级（SIL）是安全仪表系统（SIS）中的重要组成部分，在国际电工委员会（IEC）标准IEC 61508以及IEC 61511中有详细的规定，同时在ISA 中有类似的规定，不过ISA 关于SIL的模型已经逐步被IEC 61508代替，但是在安全完整性等级的计算中还有重要的意义。
180万吨年甲醇70万吨年聚烯烃项目
蒲城清洁能源化工有限责任公司180万吨/年甲醇70万吨/年聚烯烃项目水资源论证报告书（简本）黄河勘测规划设计研究院有限公司Yellow River Engineering Consulting Co., Ltd.二○二○年九月蒲城清洁能源化工有限责任公司180万吨/年甲醇70万吨/年聚烯烃项目水资源论证报告书（简本）郑重声明黄河勘测规划设计研究院有限公司拥有本报告的知识产权。
其他单位和个人未经许可，不得翻印、传播、引用或他用，否则我公司保留追究其法律责任的权利。
黄河勘测规划设计研究院有限公司Yellow River Engineering Consulting Co., Ltd.二○二○年九月报告书名称：蒲城清洁能源化工有限责任公司180万吨/年甲醇70万吨/年聚烯烃项目水资源论证告书委托单位：蒲城清洁能源化工有限责任公司编制单位：黄河勘测规划设计研究院有限公司审定：张会言审核：贺丽媛审查：张新海项目负责人：贺丽媛侯保俭苏琼编写：贺丽媛侯保俭苏琼赵麦换贾冬梅郭兵托安玉洁李克飞制图：王莉目录1 总论 (1)1.1项目来源 (1)1.2水资源论证工作等级与水平年 (1)1.3水资源论证范围 (3)2 建设项目概况 (4)2.1建设项目概况 (4)2.2项目与产业政策、有关规划的相符性分析 (7)2.3生产工艺技术介绍 (8)2.4建设项目取用水情况 (10)2.5建设项目退水情况 (13)3 水资源及其开发利用状况分析 (14)3.1基本情况 (14)3.2水资源状况 (16)3.3水资源开发利用现状分析 (17)3.4水资源开发利用潜力分析 (20)4 用水合理性分析及节水评价 (23)4.1用水工艺和技术分析 (23)4.2用水过程和水量平衡分析 (26)4.3用水水平评价 (31)4.4节水措施及节水潜力分析 (33)4.5项目用水量核定 (36)4.6节水评价结论与建议 (42)5 取水水源论证 (44)5.1水源方案比选及合理性分析 (44)5.2东雷二期抽黄工程水源论证 (44)5.3北洛河水源论证 (49)5.4地下水取水水源论证 (52)5.5主要结论 (53)6 取水影响论证 (55)6.1对水资源的影响 (55)6.2对水功能区的影响 (56)6.3对其他用水户的影响 (57)7 退水影响论证 (58)7.1退水方案 (58)7.2对水功能区的影响 (60)7.3对水生态的影响 (61)7.4对其他用水户的影响 (62)7.5风险事故水污染防治措施 (62)7.6入河排污口设置方案 (64)8 水资源节约、保护及管理措施 (65)8.1节约措施 (65)8.2保护措施 (65)8.3管理措施 (65)8.4应急措施 (66)9 结论及建议 (67)9.1结论 (67)9.2建议 (72)III1 总论1.1 项目来源委托单位：蒲城清洁能源化工有限责任公司水资源论证承担单位：黄河勘测规划设计研究院有限公司2018年5月，蒲城清洁能源化工有限责任公司正式委托黄河设计院开展蒲城清洁能源化工有限责任公司180万吨/年甲醇70万吨/年聚烯烃项目水资源论证工作。
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为传感器子系统在要求时的平均失效概率； 为逻辑控制器在要求时的平均失效概率； 是最终执行元件在要求时的平均失效概率。 如果安全仪表设计为故障失电，则安全仪表的电源的PFD不 影响安全完整性等级的计算，因为系统故障后处于安全状态，如 果安全仪表设计为故障带电状态，则安全仪表的电源的PFD则影 响安全完整性等级的计算，因为80万吨甲醇/年项目的设计理念是 正常带电，因此，可以不考虑电源的PFD，电源也无须采用安全 仪表电源。 为0。
对于1oo2的计算公式如下：
λDU 40x10-9/h
All deta P transmitter 92.5%
Safety Barriers for transmitter见表3。
表3 Model Tag λDU
-9
λSU 328x10 /h 213x10-9/h
-9
SFF 86.6% 56.27%
KDF2-STC4-EX. 1 L-safe, H-dangerous 50.8x10
KDF2-STC4-EX.1 L-dangerous, H-safe 166x10-9
对于2oo3的公式如下：
Phoenix safety relay见表4。
表4 Model PSR-SCP-24VDC/ESD λd 50% PFH 2.2x10 /h λs 50%
对于2oo3的计算公式如：
其中：TI 为验证测试周期； MTTR 为平均修复时间； β为公共故障系数； λDD 为可能检测危险的故障； λDU 为可能没有检测到危险的故障。 3.3.3 安全回路认证元件的参数收集 安全回路所有的元件包括变送器、安全栅、逻辑控制器、继 电器、电磁阀、阀门等元件都需要经过T V Rheinland的认证，在 认证证书上都有计算安全完整等级所需要的参数，该项目几个主 要的元件参数见表2~表6. Honeywell ST 3000 transmitter见表2。
Model 327 DC 0 λd 4.57 x10-9/h HFT 0 Type A MTBF D 2.19 x10-10/h 表5 PFD 4.0 x10-9 DC 99% λs 1.10 x 10-8 SFF 96% λSU 1.10x10-9 MTBF 87600000h 1-σ 95% λDU 4.57x10-10
ESD 切断阀 (Dafram s.p.a) 见表6。
表6 λs Model Floating Ball 1.65 x10-9 λDU 4.08 x10-10 λDD 1.22 x10-9 λd Model 1.63 x10-9 T r u n n i o n valves λDU sff 91% 1.72 x10-8 λs 1.82 x10-7 λDD 5.17 x10-8 λd 1.72 x10-8 sff 72.6%
IEC 61508-6的附录中给出了使用可靠性框图法的5种表决结 构的平均停止工作时间和平均要求失效概率 PFDAVG 并给出了 PFDAVG的计算公式，结合厂商提供的相关参数，可以计算出相 关的安全完整性等级，如果没有厂商提供的数据，根据IEC 61508 提供的经验数据，也可以计算出大致的结果。 2.2 故障树 故障树（Fault Tree Analysis，FTA）是根据布尔逻辑用图表 示系统的特定故障（称为定上事件）。它对故障发生的基本原因 进行推理分析，然后建立从原因描述故障的有向逻辑图。 2.3 马尔可夫模型 马尔可夫模型（ Markov ）模型定义系统中全部互斥的成功 / 失效状态，这些状态由带编号的圆圈来表示。系统由一种状态 以某种概率转移到另一种状态，无论发生失效还是进行维修，状 态之间的转换用箭头转移弧来表示，并标注相应的失效率和维修
64
AUTOMATION PANORAMA 2011.03
等级，则安全仪表系统应重新设计或进行改造，因此，对于安全 完整性等级的演算非常重要。对于SIL演算常用的主流方法有可靠 性框图、故障树和马尔可夫（Markov）模型。 2.1 可靠性框图 可靠性框图是一种传统的可靠性分析方法，它用图形的方 式来表示系统内部元件的传递过程，显示了相关元件的串并联关 系，具有简单、清楚直观的特点，如图1所表示的是一个具有三个 通道的2oo3传感器表决组的可靠性框图。
率，从而描述了系统随时间变化的行为，如图2所示。 但是构造大型的马尔可夫模型非常费时、费力，求解也非常 困难，在反应系统设备间的可靠性关系不如故障树和可靠性框图 直观，在工程项目的验算过程中使用的非常少。 关于安全完整性等级计算还有其它的很多种方法和模型，如 混合计算等，但是在工程项目的SIL验算以及装置的技术改造所进 行的SIL验算只需要利用IEC 61508或ISA TR84.00.02中的可靠性框 图进行计算即可，而且该框图直观，便于工程技术人员理解和使 用。
对于1oo2的计算公式如下：
66
AUTOMATION PANORAMA 2011.03
3.3.4 安全回路公共故障系数β的计算 公共故障系数β的计算在IEC 61508中也有相关规定，对于设计、施工、调试等非电子元件 部分进行计算，见表7。
表7 项目 A 1 2 3 … 共计 s分值 β 分离/隔离 所有到通道的电缆都是单独分开? 1.0 2.0 1.5 0.5 N Y Y 0.0 2.5 2.5 0.0 1.5 0.5 是否所有的传感器/最终元件都是专用的元件，每个通 2.5 道都是单独的通道？ 是否传感器/最终元件是专用的控制元件，每个电子设 2.5 备位于室内和单独的机柜？ …………… 31.5 66.0 5% 34.5 描述 传感器/最终元件 XSF YSF Y/N 分值XSF 分值YSF
的确定，但是如何指导工厂的技术工程师对项目的安全完整性等 级进行验证，如何收集相关参数论述的较少，本文从具体安全完 整性等级的过程出发，介绍如何进行安全完整性的验算过程，为 项目的验收和日后的技术改造提供计算的方法。
1 项目的基本情况介绍
80 万吨 / 年甲醇项目是中海石油化学股份有限公司投资的项 目，目前是国内的天然气制甲醇项目单套规模最大的装置，该 项目采用英国 DAVY 公司的的工艺包，该工艺包代表当今世界 最先进的技术。在引进合同的技术附件中，该厂要求 DAVY 公 司在工艺包设计的同时对其所设计的项目进行工艺危害性分析 （PHA），提供工厂的危险与可操作性分析（HAZOP）供业主共 同审查，经过HAZOP审查后，DAVY公司在因果图文件中将项目 的安全仪表回路所需要达到的安全完整性等级进行了界定，业主 再根据单台设备所需要的要求进行设备采办，然后在根据采购的 设备厂商反馈的参数，验证安全仪表回路的安全完整性等级能否 满足设计要求。
2 安全完整性等级的验证
安全完整性等级（SIL）是安全仪表系统（SIS）中的重要组 成部分，在国际电工委员会（IEC）标准IEC 61508以及IEC 61511 中有详细的规定，同时在 ISA S84.01 中有类似的规定，不过 ISA S84.01关于SIL的模型已经逐步被IEC 61508代替，但是在安全完 整性等级的计算中还有重要的意义。目前国内大型化工装置中关 于安全仪表的相关论述很多，包括如何进行HAZOP分析，如何进 行过程安全保护层分析（LOPA），对于安全完整性等级（SIL） 安全仪表系统在设计安装完成后需要对其进行功能安全评 估，以明确其安全功能所达到的安全完整性等级，即使在装置运 行多年后，进行技术改造时也要对装置的完整性等级进行计算， 同时装置的检修周期也应该按照安全完整性等级计算所采用的周 期进行检修。 在对装置的安全完整性等级计算的结果与装置需要的安全完 整性等级进行比较，如果达不到根据风险评估选择的安全完整性
表2 Model ST 3000 Tag SFF life time 50 years
3.3 安全完整等级（SIL）的PFD计算 关于安全完整等级（SIL）的计算在IEC 61508第六章和ISA TR84.00.02第二部分有不同的计算方法，两者间的方法不同，但 计算结果大致相同，下面分别对1oo1、1002、2oo3的计算方法进 行阐述。 3.3.1 IEC 61508的PFD计算 在IEC 61508中对1oo1的计算公式如下：
摘要：安全完整性等级（SIL）评估技术是近几年发展起来的针对石化行 业一种基于风险的资产管理方法，国际标准IEC61508和IEC 61511的制定 为石化工业等过程工业的安全完整性水平评估提供了依据，对于石化行业 的安全生产水平具有重要的促进作用。本文根据80万吨/年甲醇项目的安全 完整性等级计算的过程介绍安全完整性等级的计算方法，为项目的建设验 收以及装置的技术改造提供理论依据。 关键词：工艺危害性分析（PHA）；危险与可操作性分析（HAZOP）； 安全完整性等级（SIL） Abstract: Safety Integrity Level (SIL) evaluation technology is an asset management way based on risk on oil and chemical industries. The foundation of IEC 61508 and IEC 61511 provide theory basis for SIL, which promote greatly the industry safety operation level. This article takes an example of the plant with 800K tons of methanol per year to detail SIL counting method, therefore to set a theory foundation for project construction and acceptance as well as the technical reform of plant devices. Key words: Process Hazard Analysis (PHA); Hazard and Operation Analysis (HAZOP); Safety Integrity Level (SIL)