重油催化装置安全仪表系统可靠性与安全性分析
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１．１ ＳＩＳ 的故障树分析 故障树分 析 ＦＴＡ（Ｆａｕｌｔ Ｔｒｅｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）是 采
用逻 辑 符 号，并 用 可 靠 性 框 图 （Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｂｌｏｃｋ Ｄｉａｇｒａｍ）的方式将逻 辑 门 按 照 发 生 的 逻 辑 条 件 连 接起来，形成树状结构 。 ［６］ 笔者采用故障树分 析 故 障传递的路径，对 ＳＩＳ关键环节进行详细分析。
１．２ ＳＩＬ 核 算 与 评 估 笔者对某重油 催 化 用 ＳＩＳ 的 功 能 安 全 进 行 分
析，主要是对 ＳＩＬ 等级 进 行 核 算 与 评 估，具 体 分 析
步骤如下： ａ）根据已 有 的 联 锁 逻 辑，识 别 出 包 括 在 联 锁
逻辑中的各 ＳＩＦ 回路。
第４期
高 帅 等 ．重 油 催 化 装 置 安 全 仪 表 系 统 可 靠 性 与 安 全 性 分 析
Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ＦＣＣＵ ＳＩＳ Ｇａｏ Ｓｈｕａｉ １，Ｚｕｏ Ｘｉｎ１，Ｚｈａｎｇ Ｈｕｉｌｉａｎｇ２
（１．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０２２４９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ａｎｗｅｎｙｏｕ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０２２４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ ＩＥＣ６１５０８ａｎｄ ＩＥＣ６１５１１，ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｗｏ ＳＩＳ ｓｅｔｓ ｉｎ ＦＣＣＵ ａｒｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ—Ｉｓｏｇｒａｐｈ ａｎｄ ＳＩＬ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ—ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ ｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｔｒｅｅ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｌｏｏｐ （ＳＩＬ）ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｈｏｗ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ＳＩＳ
对重催装置 ＳＩＳ现场的 调 研 和 从 现 场 收 集 的
资料进行分析，找 出 可 能 存 在 的 故 障 事 件，并 根 据 其故障事件所引 起 的 故 障 表 现，从 系 统 级 的 角 度， 分别对 ＳＩＳ主控系统、ＳＩＳ工程师站、ＳＩＳ 操作员站 三大块对其进行定性的可靠性分析。
主控系统是 ＳＩＳ控制系统的关键部分，该装置 ＳＩＳ主控系统均 采 用 Ｔｒｉｃｏｎ ＴＳ３０００ 系 统，主 要 由 控制器 ＭＰ，Ｉ／Ｏ 模块，ＴＣＭ 模 块 以 及 电 源 模 块 构 成。由Ｉ／Ｏ 模 件 通 过 安 全 栅 与 现 场 仪 表 相 连，采 集现场数据，并直 接 实 现 对 生 产 系 统 的 联 锁 保 护。 通过Ｉｓｏｇｒａｐｈ软 件 对 ＳＩＳ 进 行 故 障 树 分 析，首 先 找出直接导致顶事件发生的各种可能因素或因素 组合，这 些 因 素 包 括 功 能 故 障、部 件 不 良、程 序 错 误 、人 为 错 误 、环 境 影 响 等 ，而 后 再 找 出 第 一 步 中 各 因 素 的 直 接 原 因 。 按 此 方 法 逐 级 向 下 演 绎 ，直 到 找 出各个基本事件为止 。 ［７］ 本文从系统级的角 度，以 ＳＩＳ故障作为 顶 事 件，分 别 分 成 主 控 系 统 故 障、工 程师站故障以及操作员站故障。主控系统故障又 分 成 系 统 硬 件 失 效 、系 统 软 件 失 效 、通 信 运 行 失 效 、 电源失效和接地失效。再将每个失效因素细分至 各故障基本事件。工程师站和操作员站按照同样 的思路进行分析，最终得 到 的 某 重 油 催 化 装 置 ＳＩＳ 的 故 障 树 包 含 了 一 个 顶 事 件 、７１ 个 中 间 失 效 事 件 和 １２５个基本事 件，该 故 障 树 还 表 达 了 失 效 事 件 之 间 的逻辑关系。经过综合分析发现，导致 ＳＩＳ主 控 系 统、工程师站和操作员站故障的主要原因见表 １ 所 列，在日常运行以及维护中应着重考虑。
摘 要 ：依 照 功 能 安 全 国 际 标 准 ＩＥＣ６１５０８ 及 ＩＥＣ６１５１１ 的 指 导，使 用 可 靠 性 评 估 软 件 Ｉｓｏｇｒａｐｈ 和 功 能 安 全 评 估 软 件 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ，通过故障树和对安全功能回路安全完整性等级（ＳＩＬ）核算的方法，对 重 油 催 化 两 套 安 全 仪 表 系 统 （ＳＩＳ）进 行 可 靠 性 分析和功能安全评估，并讨论 ＳＩＳ在实际运行中如何提高运行可靠性，最后从完善 ＳＩＳ运行维护、ＳＩＳ功能安全管理规范以及对 安全功能回路的整改三大方面提出确保其功能安全的措施。 关 键 词 ：安全仪表系统 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ软件 安全完整性等级 可靠性 中 图 分 类 号 ：ＴＰ２７３ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００７－７３２４（２０１２）０４－００４９－０４
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ｂ）针对每个 ＳＩＦ 回路，确定其回路中的设备， 包 括 传 感 器 、逻 辑 控 制 器 、最 终 执 行 元 件 ，还 包 括 回 路 中 的 辅 助 设 备 ，如 安 全 栅 、继 电 器 等 。
ｃ）针对每个 ＳＩＦ回路中的设备，选择数据源确 定失效率λ。失效数据大部分来自 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ软件 中嵌 入 的 美 国 ＥＸＩＤＡ 公 司 的 《Ｓａｆｅｔｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｈａｎｄｂｏｏｋ》失 效 数 据 库［８］。ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ能 够提供完整的 ＳＩＬ选择、安全要求规范和 ＳＩＬ验证， 其结合了厂商设备相关数据，包括了几百个传感器、 逻 辑 解 算 器 和 执 行 器 产 品［９］。 其 余 数 据 来 自 仪 表 供 货商提 供 的 可 靠 性 数 据、英 国 ＥＳＣ 公 司 的 Ｆａｉｌｕｒｅ Ｒａｔｅ Ｄａｔａｂａｓｅ以及 ＯＲＥＤＡ 数据库。
ｄ）使用ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ软件完成最终的 ＳＩＬ 等级 的计算。
ｅ）将计算 结 果 与 目 标 值 进 行 比 较，确 定 是 否 满 足 要 求 ，若 不 满 足 要 求 ，则 提 出 改 进 措 施 。
以 某 气 压 机 转 速 保 护 控 制 回 路 为 例 ，气 压 机 转 速 （传 感 器 ＳＩ００１，ＳＩ００２，ＳＩ００３“三 取 二 ”）大 于 ９ ４２５ｒ／ｍｉｎ时，ＳＩＳ将 执 行 联 锁 动 作———气 压 机 组 停机：停汽轮机电磁阀 ｃＳＣＶ２２２２，至放火炬 ＤＧ３００ 阀ｃＰＣ１２０１Ｂ，富气 入 口 调 节 阀 回 零 ｖＨＣ１５０１，富 气 出口调节阀回零ｖＨＣ１５０２。按照上文提到的分析步 骤，通 过 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ软 件 的 使 用，得 到 该 功 能 安 全 回路的各单 元 功 能 安 全 参 数 表２以 及 ＳＩＦ 回 路 的 功能参数表３，各个元件对 ＰＦＤａｖｇ和 ＭＴＴＦＳ 的 贡献率如图２所示。
稿 件 收 到 日 期 ：２０１２－０３－１３。 作 者 简 介 ：高 帅 （１９８６— ），女 ，辽 宁 营 口 人 ，中 国 石 油 大 学 （北 京 ）在 读 研 究 生 ，主 要 从 事 安 全 仪 表 系 统 功 能 安 全 研 究 。
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石油化工自动化
第 ４８ 卷
图 １ ＳＩＳ 可 靠 性 与 安 全 性 分 析 流 程 示 意
主机失效 显示器失效 工程师站运行失效 鼠标失效 键盘失效 应用软件失效 系统软件失效 人机界面组态失效 双网卡ＩＰ 地址不正确 通信负荷过大或不稳定 工程师站时钟不匹配 ＳＯＥ 组态失效 工程师站误操作 工程师站电源失效 操作台防静电不符合要求
主机失效 显示器失效 操作站运行失效 鼠标失效 键盘失效 应用软件失效 系统软件失效 辅操台硬件失效 辅操台电源失效 操作站误操作 操作站电源与接地系统失效 辅操台防静电不符合要求
１．８Ｍｔ／ａ重油催化装 置 是 某 石 化 分 公 司 的 关 键 装 置 之 一 ，其 运 行 的 平 稳 性 和 可 靠 性 不 仅 影 响 该 装 置 的 经 济 效 益 ，同 时 还 影 响 其 他 装 置 的 运 行 平 稳 性（其为气分装置 提 供 原 料，而 气 分 装 置 又 为 聚 丙 烯提供原料）［５］，因 而 对 装 置 生 产 的 可 靠 性 和 安 全 性要求很高。
表１ 导致 ＳＩＳ 各系统故障的各部件失效原因
主控系统故障
工程师站故障
操作员站故障
ＭＰ 组件失效 接口组件失效 ＴＣＭ 模件失效 ＥＴＰ 扩展接口板失效 ＨＵＢ（Ｄ －ＬＩＮＫ）模块失效 主控系统电源模件失效 存储器容量不够 ＭＰ 负荷过大 通信负荷过大 驱动软件失效 控制程序失效 通信软件失效 主控系统接地失效 主控系统后备电池失效 机柜电源失效
第 ４８ 卷 第 ４ 期
２０１２ 年 ８ 月
石 油 化 工 自 动 化 ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＩＮ ＰＥＴHale Waihona Puke Ｏ－ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．４ Ａｕｇｕｓｔ，２０１２
重油催化装置安全仪表系统 可靠性与安全性分析
高 帅１，左 信１，张 惠 良２
（１．中国石油大学（北京），北京 １０２２４９；２．北京安稳优科技有限公司，北京 １０２２００）
ｏｆ ＳＩＳ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ＳＩＬ ｏｆ ＳＩＦ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｉｔｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＩＳ；ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ ｓｏｆｔｗａｒｅ；ＳＩＬ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
在 石 油／天 然 气 、化 工 、发 电 等 为 代 表 的 过 程 工 业领域，安全仪表 系 统 （ＳＩＳ）已 经 广 泛 应 用 于 不 同 的工艺或设备防 护 场 合，保 护 人 员、生 产 设 备 及 环 境。由于系统结 构、硬 件 及 软 件 的 复 杂 程 度 不 同、 周围环境气候的影响及 维 护 不 当 等 原 因，ＳＩＳ 不 可 避免 地 存 在 着 一 定 的 安 全 性 问 题［１－２］。ＩＥＣ６１５０８ 和ＩＥＣ６１５１１ 标 准 颁 布 后，以 安 全 生 命 周 期 为 框 架，ＳＩＳ从概念、设计、实施、操 作、维 护 到 系 统 改 造 等 实 践 活 动 都 有 了 可 依 据 的 标 准 ，从 而 保 证 其 功 能 安全。ＩＥＣ６１５１１［３］建 议 在 ＳＩＳ 工 程 设 计 前、安 装 调试前、操作和维 修 过 程 中、修 改 前 和 停 用 前 等 五 处节点进行功能安全评估。笔者结合某公司重油 催化装置压缩机组和三 机 组 ２ 套 独 立 的 ＳＩＳ，使 用 可靠性 评 估 软 件 Ｉｓｏｇｒａｐｈ 和 功 能 安 全 评 估 软 件 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ，分 别 对 ＳＩＳ 进 行 可 靠 性 分 析 和 功 能 安 全评估，并讨论 ＳＩＳ在实际运行中如何提高运行可 靠性及保证其功能安全的措施。
用逻 辑 符 号，并 用 可 靠 性 框 图 （Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｂｌｏｃｋ Ｄｉａｇｒａｍ）的方式将逻 辑 门 按 照 发 生 的 逻 辑 条 件 连 接起来，形成树状结构 。 ［６］ 笔者采用故障树分 析 故 障传递的路径，对 ＳＩＳ关键环节进行详细分析。
１．２ ＳＩＬ 核 算 与 评 估 笔者对某重油 催 化 用 ＳＩＳ 的 功 能 安 全 进 行 分
析，主要是对 ＳＩＬ 等级 进 行 核 算 与 评 估，具 体 分 析
步骤如下： ａ）根据已 有 的 联 锁 逻 辑，识 别 出 包 括 在 联 锁
逻辑中的各 ＳＩＦ 回路。
第４期
高 帅 等 ．重 油 催 化 装 置 安 全 仪 表 系 统 可 靠 性 与 安 全 性 分 析
Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ＦＣＣＵ ＳＩＳ Ｇａｏ Ｓｈｕａｉ １，Ｚｕｏ Ｘｉｎ１，Ｚｈａｎｇ Ｈｕｉｌｉａｎｇ２
（１．Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０２２４９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ａｎｗｅｎｙｏｕ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ，１０２２４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｔｈｅ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ ＩＥＣ６１５０８ａｎｄ ＩＥＣ６１５１１，ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｗｏ ＳＩＳ ｓｅｔｓ ｉｎ ＦＣＣＵ ａｒｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ—Ｉｓｏｇｒａｐｈ ａｎｄ ＳＩＬ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ—ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ ｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｔｒｅｅ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｌｏｏｐ （ＳＩＬ）ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｈｏｗ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ＳＩＳ
对重催装置 ＳＩＳ现场的 调 研 和 从 现 场 收 集 的
资料进行分析，找 出 可 能 存 在 的 故 障 事 件，并 根 据 其故障事件所引 起 的 故 障 表 现，从 系 统 级 的 角 度， 分别对 ＳＩＳ主控系统、ＳＩＳ工程师站、ＳＩＳ 操作员站 三大块对其进行定性的可靠性分析。
主控系统是 ＳＩＳ控制系统的关键部分，该装置 ＳＩＳ主控系统均 采 用 Ｔｒｉｃｏｎ ＴＳ３０００ 系 统，主 要 由 控制器 ＭＰ，Ｉ／Ｏ 模块，ＴＣＭ 模 块 以 及 电 源 模 块 构 成。由Ｉ／Ｏ 模 件 通 过 安 全 栅 与 现 场 仪 表 相 连，采 集现场数据，并直 接 实 现 对 生 产 系 统 的 联 锁 保 护。 通过Ｉｓｏｇｒａｐｈ软 件 对 ＳＩＳ 进 行 故 障 树 分 析，首 先 找出直接导致顶事件发生的各种可能因素或因素 组合，这 些 因 素 包 括 功 能 故 障、部 件 不 良、程 序 错 误 、人 为 错 误 、环 境 影 响 等 ，而 后 再 找 出 第 一 步 中 各 因 素 的 直 接 原 因 。 按 此 方 法 逐 级 向 下 演 绎 ，直 到 找 出各个基本事件为止 。 ［７］ 本文从系统级的角 度，以 ＳＩＳ故障作为 顶 事 件，分 别 分 成 主 控 系 统 故 障、工 程师站故障以及操作员站故障。主控系统故障又 分 成 系 统 硬 件 失 效 、系 统 软 件 失 效 、通 信 运 行 失 效 、 电源失效和接地失效。再将每个失效因素细分至 各故障基本事件。工程师站和操作员站按照同样 的思路进行分析，最终得 到 的 某 重 油 催 化 装 置 ＳＩＳ 的 故 障 树 包 含 了 一 个 顶 事 件 、７１ 个 中 间 失 效 事 件 和 １２５个基本事 件，该 故 障 树 还 表 达 了 失 效 事 件 之 间 的逻辑关系。经过综合分析发现，导致 ＳＩＳ主 控 系 统、工程师站和操作员站故障的主要原因见表 １ 所 列，在日常运行以及维护中应着重考虑。
摘 要 ：依 照 功 能 安 全 国 际 标 准 ＩＥＣ６１５０８ 及 ＩＥＣ６１５１１ 的 指 导，使 用 可 靠 性 评 估 软 件 Ｉｓｏｇｒａｐｈ 和 功 能 安 全 评 估 软 件 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ，通过故障树和对安全功能回路安全完整性等级（ＳＩＬ）核算的方法，对 重 油 催 化 两 套 安 全 仪 表 系 统 （ＳＩＳ）进 行 可 靠 性 分析和功能安全评估，并讨论 ＳＩＳ在实际运行中如何提高运行可靠性，最后从完善 ＳＩＳ运行维护、ＳＩＳ功能安全管理规范以及对 安全功能回路的整改三大方面提出确保其功能安全的措施。 关 键 词 ：安全仪表系统 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ软件 安全完整性等级 可靠性 中 图 分 类 号 ：ＴＰ２７３ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００７－７３２４（２０１２）０４－００４９－０４
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ｂ）针对每个 ＳＩＦ 回路，确定其回路中的设备， 包 括 传 感 器 、逻 辑 控 制 器 、最 终 执 行 元 件 ，还 包 括 回 路 中 的 辅 助 设 备 ，如 安 全 栅 、继 电 器 等 。
ｃ）针对每个 ＳＩＦ回路中的设备，选择数据源确 定失效率λ。失效数据大部分来自 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ软件 中嵌 入 的 美 国 ＥＸＩＤＡ 公 司 的 《Ｓａｆｅｔｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｈａｎｄｂｏｏｋ》失 效 数 据 库［８］。ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ能 够提供完整的 ＳＩＬ选择、安全要求规范和 ＳＩＬ验证， 其结合了厂商设备相关数据，包括了几百个传感器、 逻 辑 解 算 器 和 执 行 器 产 品［９］。 其 余 数 据 来 自 仪 表 供 货商提 供 的 可 靠 性 数 据、英 国 ＥＳＣ 公 司 的 Ｆａｉｌｕｒｅ Ｒａｔｅ Ｄａｔａｂａｓｅ以及 ＯＲＥＤＡ 数据库。
ｄ）使用ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ软件完成最终的 ＳＩＬ 等级 的计算。
ｅ）将计算 结 果 与 目 标 值 进 行 比 较，确 定 是 否 满 足 要 求 ，若 不 满 足 要 求 ，则 提 出 改 进 措 施 。
以 某 气 压 机 转 速 保 护 控 制 回 路 为 例 ，气 压 机 转 速 （传 感 器 ＳＩ００１，ＳＩ００２，ＳＩ００３“三 取 二 ”）大 于 ９ ４２５ｒ／ｍｉｎ时，ＳＩＳ将 执 行 联 锁 动 作———气 压 机 组 停机：停汽轮机电磁阀 ｃＳＣＶ２２２２，至放火炬 ＤＧ３００ 阀ｃＰＣ１２０１Ｂ，富气 入 口 调 节 阀 回 零 ｖＨＣ１５０１，富 气 出口调节阀回零ｖＨＣ１５０２。按照上文提到的分析步 骤，通 过 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ软 件 的 使 用，得 到 该 功 能 安 全 回路的各单 元 功 能 安 全 参 数 表２以 及 ＳＩＦ 回 路 的 功能参数表３，各个元件对 ＰＦＤａｖｇ和 ＭＴＴＦＳ 的 贡献率如图２所示。
稿 件 收 到 日 期 ：２０１２－０３－１３。 作 者 简 介 ：高 帅 （１９８６— ），女 ，辽 宁 营 口 人 ，中 国 石 油 大 学 （北 京 ）在 读 研 究 生 ，主 要 从 事 安 全 仪 表 系 统 功 能 安 全 研 究 。
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石油化工自动化
第 ４８ 卷
图 １ ＳＩＳ 可 靠 性 与 安 全 性 分 析 流 程 示 意
主机失效 显示器失效 工程师站运行失效 鼠标失效 键盘失效 应用软件失效 系统软件失效 人机界面组态失效 双网卡ＩＰ 地址不正确 通信负荷过大或不稳定 工程师站时钟不匹配 ＳＯＥ 组态失效 工程师站误操作 工程师站电源失效 操作台防静电不符合要求
主机失效 显示器失效 操作站运行失效 鼠标失效 键盘失效 应用软件失效 系统软件失效 辅操台硬件失效 辅操台电源失效 操作站误操作 操作站电源与接地系统失效 辅操台防静电不符合要求
１．８Ｍｔ／ａ重油催化装 置 是 某 石 化 分 公 司 的 关 键 装 置 之 一 ，其 运 行 的 平 稳 性 和 可 靠 性 不 仅 影 响 该 装 置 的 经 济 效 益 ，同 时 还 影 响 其 他 装 置 的 运 行 平 稳 性（其为气分装置 提 供 原 料，而 气 分 装 置 又 为 聚 丙 烯提供原料）［５］，因 而 对 装 置 生 产 的 可 靠 性 和 安 全 性要求很高。
表１ 导致 ＳＩＳ 各系统故障的各部件失效原因
主控系统故障
工程师站故障
操作员站故障
ＭＰ 组件失效 接口组件失效 ＴＣＭ 模件失效 ＥＴＰ 扩展接口板失效 ＨＵＢ（Ｄ －ＬＩＮＫ）模块失效 主控系统电源模件失效 存储器容量不够 ＭＰ 负荷过大 通信负荷过大 驱动软件失效 控制程序失效 通信软件失效 主控系统接地失效 主控系统后备电池失效 机柜电源失效
第 ４８ 卷 第 ４ 期
２０１２ 年 ８ 月
石 油 化 工 自 动 化 ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＩＮ ＰＥＴHale Waihona Puke Ｏ－ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．４ Ａｕｇｕｓｔ，２０１２
重油催化装置安全仪表系统 可靠性与安全性分析
高 帅１，左 信１，张 惠 良２
（１．中国石油大学（北京），北京 １０２２４９；２．北京安稳优科技有限公司，北京 １０２２００）
ｏｆ ＳＩＳ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ＳＩＬ ｏｆ ＳＩＦ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｉｔｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＩＳ；ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ ｓｏｆｔｗａｒｅ；ＳＩＬ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
在 石 油／天 然 气 、化 工 、发 电 等 为 代 表 的 过 程 工 业领域，安全仪表 系 统 （ＳＩＳ）已 经 广 泛 应 用 于 不 同 的工艺或设备防 护 场 合，保 护 人 员、生 产 设 备 及 环 境。由于系统结 构、硬 件 及 软 件 的 复 杂 程 度 不 同、 周围环境气候的影响及 维 护 不 当 等 原 因，ＳＩＳ 不 可 避免 地 存 在 着 一 定 的 安 全 性 问 题［１－２］。ＩＥＣ６１５０８ 和ＩＥＣ６１５１１ 标 准 颁 布 后，以 安 全 生 命 周 期 为 框 架，ＳＩＳ从概念、设计、实施、操 作、维 护 到 系 统 改 造 等 实 践 活 动 都 有 了 可 依 据 的 标 准 ，从 而 保 证 其 功 能 安全。ＩＥＣ６１５１１［３］建 议 在 ＳＩＳ 工 程 设 计 前、安 装 调试前、操作和维 修 过 程 中、修 改 前 和 停 用 前 等 五 处节点进行功能安全评估。笔者结合某公司重油 催化装置压缩机组和三 机 组 ２ 套 独 立 的 ＳＩＳ，使 用 可靠性 评 估 软 件 Ｉｓｏｇｒａｐｈ 和 功 能 安 全 评 估 软 件 ｅｘＳＩＬｅｎｔｉａ，分 别 对 ＳＩＳ 进 行 可 靠 性 分 析 和 功 能 安 全评估，并讨论 ＳＩＳ在实际运行中如何提高运行可 靠性及保证其功能安全的措施。
