安全仪表系统安全完整性等级的评估技术(2010)
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2020年06月作业申请人在电脑端发起申请后,作业审批人员在移动端查看管辖范围内的待审批作业票,对符合作条件的作业票进行批复。
图1直接作业管理系统流程框架作业计划时间前作业票签发相关人员抵达作业现场,由施工单位技术人员向作业人员进行技术和安全交底,并通过移动端拍照留痕,并提交到系统。
对于需要进行采样检测的作业,需同步开展采样检测,并将采样检测结果输入至系统中。
作业票由作业申请人现场填报作业人员相关信息后生成,作业票由监护人员进行安全条件确认签字和签发人签字后签发。
为保证签字人现场签字,通过人员定位和人脸识别实现定位签发,证件真伪通过OCR 证件识别比照基础信息库信息和外部查询网站信息识别。
作业完工后,监护人现场定位签字验收。
作业流程从现场交底到完工验收全程实现视频监控,具有权限的用户可通过移动端远程查看现场作业场景。
同时具有权限用户也可在GIS 地图查看作业分布情况。
当作业完工验收后,作业票据及相关信息会上传至系统,系统会对作业情况进行分析,形成分析报告。
4结语直接作业信息管理系统的开发应用,能够规范管道企业直接作业流程,解决目前作业环节中存在的关键问题,实现直接作业管理现场透明化、作业标准化、系统信息化,颠覆直接作业传统管理形式。
对于提升和优化直接作业的安全管理,保障直接作业作业过程安全具有重要意义。
参考文献:[1]张少春,丁元华.天然气管道运营企业直接作业环节HSE 管理探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2017,(10):47-48.[2]李成承,周玉峰.化工装置直接作业环节安全管理对策[J].安全、健康和环境,2018,18(11):53-55.[3]李彬,张建辉.浅谈石化企业直接作业环节的安全监管[J].石油化工安全环保技术,2019,35(5):3-5.[4]施红勋,王秀香,牟善军,等.石化企业作业票证移动定位签发系统的研发与应用[J].中国安全生产科学技术,2014,10(增):124-128.[5]刘珍,陈全.铜冶炼企业风险数据库与作业许可管理信息系统研发[J].工业安全与环保,2017,43(9):71-74.作者简介:邓付平(1986-),男,从事生产安全管理工作。
72一、引言随着国家经济的持续发展,成品油市场需求也越来越大,成品油储油库数量和容积也越来越大。
而成品油油库作为易燃、易爆的重大危险源,安全管理成为了重中之重。
目前,导致油库发生安全事故的原因主要有以下几类:工艺设计不合理、设备运行管理不到位、操作程序偏离等。
但是历史数据表明,几乎所有过程性事故的发生,均与安全仪表的失灵有关。
由此可见,安全仪表系统的完整性与否,与生产过程的控制和油库安全运行有着非常紧密的联系。
如何保证油库安全仪表系统的可靠性、完整性,成为了目前油库安全管理的研究方向。
二、国内研究现状在近代工业控制研究中,欧美一些国家指定并发布了一系列技术标准,旨在解决安全仪表系统功能性的相关问题。
我国在SIS系统的研究起步较晚,中国石油化工集团集团于1999年颁布并实施SHB-Z06-1999,参考并采用了IEC的相关标准,首次提出了SIS的概念。
2003年,由国家经济贸易委员会发布并实施SY/T10045-2003,等同采用ISA81.01-1996。
国家发改委于2004年发布石油化工行业标准SH/T3018-2003,已然是等同采用IEC的相关标准。
近几年,国家实施、颁布并更新了一批相关SIL规范,成立了多个研究机构,并在2011年,国家安监总局将功能安全管理作为危化品企业一级标准化企业考核要素。
通过多年的努力,目前已逐步赶上欧美发达国家的管理标准和理念。
三、SIL评估在油库中的应用油库的SIL 评估一般采用保护层分析方法(LOPA),确定装置风险降低是否需要安全仪表功能以及该安全仪表功能所需要的安全完整性等级,对于其中需求安全完整性等级为SIL1 及其以上的SIF,通过功能安全的方法验证其实际能够达到的安全完整性等级,确认其是否满足需求的SIL等级及风险降低要求。
1.评估程序油库安全仪表系统评估一般根据油库的基础技术资料(P&ID、因果图或联锁逻辑图等),明确设计意图,完成安全仪表功能(SIF)辨识环节。
安全完整性等级评估(SIL定级)分析及其应用王世芳【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.【期刊名称】《煤化工》【年(卷),期】2018(046)0z1【总页数】5页(P81-84,87)【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【作者】王世芳【作者单位】赛鼎工程有限公司,山西太原 030032【正文语种】中文【中图分类】TQ086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。
1 安全完整性等级SIL介绍从风险分析的角度来看,安全完整性等级SIL是安全仪表功能所需要达到的风险降低水平的一个参数。
SIL值的大小取决于装置现有的风险水平和可接受的风险水平之间的差值,差值越大,所需的SIL等级就越高。
根据所降低风险的高低,将SIL分为1到4级,SIL等级与风险降低因数(RRF)的关系见表1。
安全仪表系统(SIS)的SIL评估摘要: 主要论述安全仪表系统及进行SIL评估的必要性,并作了简单的可靠性计算,随着安全仪表系统工程的发展,在安全仪表系统的设计过程中,对安全仪表系统的SIL等级进行定量分析将是重要的。
1 引言随着石油、化工装置的经济规模日趋大型化,生产装置的密集程度越来越高,对操作、控制及安全的要求也越来越严格。
石化装置的产品一般都属于易燃、易爆或有毒介质,生产过程稍有闪失就会酿成灾难性的事故,造成生产、设备、人员等方面的重大损失。
作为过程工业安全的重要保障,确保过程工业安全仪表系统本身的可靠性对于过程工业的安全具有重要意义。
2 安全仪表系统安全仪表系统(Safety instrumented systems,SIS)是一种自动安全保护系统,它是保证正常生产和人身、设备安全的必不可少的措施,它已发展成为工业自动化的重要组成部分。
在过程工业中,安全仪表系统的安全性对于事故的影响十分巨大,由于过程工业中的安全事故通常会造成人员伤亡和巨额财产损失,因此开展过程工业安全仪表系统安全评定对于确保过程工业安全具有重要意义。
统计资料表明,过程工业中,由于对安全仪表系统的安全要求不合理以及投产后的项目改造过程中对安全仪表系统的改建不恰当所造成的安全事故在全部事故中所占的比重最大。
安全仪表系统设计不当,一种可能的后果是该跳车时不跳,造成拒动作;另一种可能的后果是不该跳车时跳车,造成误动作。
拒动作会造成严重甚至灾难性的后果,误动作的直接后果是装置停车,造成巨额的经济损失。
根据IEC61511中的定义,安全仪表系统是由传感器、逻辑控制器、执行器组成的,能够行使一项或多项安全仪表功能(Safety instrumented function,SIF)的系统。
每一个安全仪表功能针对特定的风险对生产过程进行保护[1]。
图1为一典型的安全仪表功能,它的功能是为了防止压力容器V100中压力过高而发生爆炸等危险事故。
安全仪表系统(SIS)的SIL评估
许忠仪
【期刊名称】《化工自动化及仪表》
【年(卷),期】2009(036)005
【摘要】主要论述安全仪表系统及进行SIL评估的必要性,并作了简单的可靠性计算,随着安全仪表系统工程的发展,在安全仪表系统的设计过程中,对安全仪表系统的SIL等级进行定量分析将是重要的.
【总页数】5页(P62-66)
【作者】许忠仪
【作者单位】中国石化镇海炼化公司,仪控部,浙江,宁波,315207
【正文语种】中文
【中图分类】TH814
【相关文献】
1.安全仪表系统安全完整性等级(SIL)评估技术应用 [J], 姜巍巍;李玉明;王春利;张卫华
2.安全仪表系统(SIS)的SIL评估 [J], 张永辉
3.安全仪表系统(SIS)安全完整性等级(SIL)评估验证必要性 [J], 史建锋
4.浅谈安全仪表系统安全完整性等级(SIL)评估在石化装置的应用 [J], 李超;郭振
5.乙烯装置安全仪表系统SIL评估要点分析 [J], 朱健
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解读安全仪表系统(SIS),看了这篇⽂章,没⼈再说你是⼩⽩了!2014年,国家安监总局发布了安监总管三 [2014] 116号《关于加强化⼯安全仪表系统管理的指导意见》,2020年初,国务院安全⽣产委员会印发了《全国安全⽣产专项整治三年⾏动计划》,相关附录⾥再次强调了安全仪表系统的重要性,本⽂将简单介绍安全仪表系统的功能、特点等,欢迎⼴⼤读者朋友提出宝贵意见。
安全仪表系统SIS的全称是安全仪表系统,它对装置或设备可能发⽣的危险采取紧急措施,并对继续恶化的状态进⾏及时响应,使其进⼊⼀个预定义的安全停车⼯况,从⽽使危险和损失降到最低程度,保证⽣产设备、环境和⼈员安全。
⽬前,SIS已经被⼴泛应⽤于⽯化等流程⼯业领域,是⼯⼚企业⾃动控制中的重要组成部分。
SIS涉及的⼀些专业术语(摘⾃GB/T50770-2013):安全仪表系统/safety instrumented system实现⼀个或多个安全仪表功能的仪表系统。
过程风险/process risk因⾮正常事件引起过程条件改变⽽产⽣的风险。
安全⽣命周期/safety lifecycle从⼯程⽅案设计开始到所有安全仪表功能停⽌使⽤的全部时间。
安全仪表功能/safety instrumented function为了防⽌、减少危险事件发⽣或保持过程安全状态,⽤测量仪表、逻辑控制器、最终元件以及相关软件等实现的安全保护功能或安全控制功能。
安全完整性/safety integrity在规定的条件和时间内,安全仪表系统完成安全仪表功能的平均概率。
安全完整性等级/safety integrity level安全功能的等级,安全完整性等级由低到⾼为SIL1~SIL4。
危险失效/dangerous failure可能导致安全仪表系统处于潜在危险或丧失功能的失效。
测量仪表/sensorSIS的组成部分,⽤于测量过程变量的设备。
逻辑控制器/logic solverSIS的组成部分,⽤于测量过程变量的设备。
安全仪表系统(SIS)的SIL评估安全仪表系统(SIS)的SIL评估摘要: 主要论述安全仪表系统及进行SIL评估的必要性,并作了简单的可靠性计算,随着安全仪表系统工程的发展,在安全仪表系统的设计过程中,对安全仪表系统的SIL等级进行定量分析将是重要的。
1 引言随着石油、化工装置的经济规模日趋大型化,生产装置的密集程度越来越高,对操作、控制及安全的要求也越来越严格。
石化装置的产品一般都属于易燃、易爆或有毒介质,生产过程稍有闪失就会酿成灾难性的事故,造成生产、设备、人员等方面的重大损失。
作为过程工业安全的重要保障,确保过程工业安全仪表系统本身的可靠性对于过程工业的安全具有重要意义。
2 安全仪表系统安全仪表系统(Safety instrumented systems,SIS)是一种自动安全保护系统,它是保证正常生产和人身、设备安全的必不可少的措施,它已发展成为工业自动化的重要组成部分。
在过程工业中,安全仪表系统的安全性对于事故的影响十分巨大,由于过程工业中的安全事故通常会造成人员伤亡和巨额财产损失,因此开展过程工业安全仪表系统安全评定对于确保过程工业安全具有重要意义。
统计资料表明,过程工业中,由于对安全仪表系统的安全要求不合理以及投产后的项目改造过程中对安全仪表系统的改建不恰当所造成的安全事故在全部事故中所占的比重最大。
安全仪表系统设计不当,一种可能的后果是该跳车时不跳,造成拒动作;另一种可能的后果是不该跳车时跳车,造成误动作。
拒动作会造成严重甚至灾难性的后果,误动作的直接后果是装置停车,造成巨额的经济损失。
根据IEC61511中的定义,安全仪表系统是由传感器、逻辑控制器、执行器组成的,能够行使一项或多项安全仪表功能(Safety instrumented function,SIF)的系统。
每一个安全仪表功能针对特定的风险对生产过程进行保护[1]。
图1为一典型的安全仪表功能,它的功能是为了防止压力容器V100中压力过高而发生爆炸等危险事故。
第1篇第一章总则第一条为加强安全仪表系统(Safety Instrumented System,以下简称SIS)的管理,提高化工、石化等流程工业领域的安全生产水平,保障人民群众生命财产安全,根据《中华人民共和国安全生产法》等相关法律法规,制定本规定。
第二条本规定适用于在我国境内从事化工、石化等流程工业领域生产经营活动的企业,以及其他需要使用安全仪表系统的单位。
第三条安全仪表系统是保证生产过程安全的重要技术手段,企业应当建立健全安全仪表系统管理制度,确保安全仪表系统的安全、可靠、有效运行。
第四条安全仪表系统的设计、安装、调试、运行、维护、改造和报废等环节,应当符合国家有关标准和规范。
第二章安全仪表系统设计第五条安全仪表系统设计应当遵循以下原则:(一)安全第一、预防为主、综合治理;(二)符合国家有关安全生产法律、法规、标准和规范;(三)系统功能完整、可靠、易于操作和维护;(四)与生产过程相适应,具有可扩展性;(五)经济合理,技术先进。
第六条安全仪表系统设计应当包括以下内容:(一)安全仪表系统总体方案;(二)安全仪表系统功能描述;(三)安全仪表系统硬件和软件配置;(四)安全仪表系统检测、控制、执行单元的选型;(五)安全仪表系统安装、调试和验收方案;(六)安全仪表系统操作和维护规程。
第七条安全仪表系统设计应当由具有相应资质的设计单位承担,设计单位应当具备以下条件:(一)具备安全仪表系统设计能力;(二)有符合国家有关标准和规范的设计人员和设备;(三)有完善的质量管理体系。
第三章安全仪表系统安装、调试和验收第八条安全仪表系统安装、调试和验收应当遵循以下原则:(一)按照设计文件和施工图纸进行;(二)符合国家有关标准和规范;(三)确保安全仪表系统的安全、可靠、有效运行。
第九条安全仪表系统安装、调试和验收应当包括以下内容:(一)安全仪表系统安装;(二)安全仪表系统调试;(三)安全仪表系统验收;(四)安全仪表系统试运行。
安全完整性等级(SIL)评估技术探讨李雁【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化工行业的一种基于风险的资产管理方法,国际标准IEC 61508和IEC 61511的制定为石化工业等过程工业的安全完整性等级评估提供了依据,对石化行业的安全生产水平具有重要的促进作用.简要介绍了保护层及安全仪表系统(SIS)的概念,重点介绍了安全完整性等级(SIL)的概念、分类、评估内容和时机,分别对SIL定级和SIL验证作了解释,为项目SIL评估工作提供理论依据.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2018(056)004【总页数】5页(P54-58)【关键词】安全仪表系统(SIS);安全完整性等级(SIL);SIL定级;SIL验证【作者】李雁【作者单位】中国五环工程有限公司,湖北武汉 430223【正文语种】中文【中图分类】X913.4近年来,随着我国能源及化工产品需求的快速增长,新型煤化工、清洁能源等一批国家鼓励类项目得到了大力扶持和发展。
这些生产装置及储存设施的规模越来越大,工艺流程更加复杂,控制过程也日趋复杂,给装置运行和人员安全造成了极大的冲击和影响。
同时,也随着国际电工委员会标准IEC61508和IEC61511转化为国家标准GB/T 20438(电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能)和GB/T 21109(过程工业领域安全仪表系统的功能安全),安全仪表系统及其相关安全保护措施在全世界的石油、天然气、炼油、石化和煤化工等行业得到了广泛的应用;安全保护越来越受到关注与重视,越来越多的人认识到:安全仪表系统的可靠性运行是装置安全运行的一道重要保护屏障,同步加强和规范安全仪表系统的设置和管理十分紧迫和必要。
1 保护及保护层(PL)1.1 安全保护各种生产过程中持续监测出代表工艺参数和工艺设备状态的过程信号。
安全保护就是根据这些过程信号的状态来触发的。
安全保护逐级升高的具体形式见表1。
1SIL认证简介SIL(Safety Integrity Level)-安全完整性等级。
SIL认证就是基于IEC 61508, IEC 61511, IEC 61513, IEC 13849-1, IEC 62061, IEC 61800-5-2等标准,对安全设备的安全完整性等级(SIL)或者性能等级(PL)进行评估和确认的一种第三方评估、验证和认证。
功能安全认证主要涉及针对安全设备开发流程的文档管理(FSM)评估,硬件可靠性计算和评估、软件评估、环境试验、EMC电磁兼容性测试等内容。
欧洲电工标准化(CENELEC的缩写)委员会,欧洲三大标准化组织之一。
CENELEC 负责电子工程领域的欧洲标准化。
CENELEC连同电信标准化(ETSI)和CEN(所有其他技术领域的标准化)形成了欧洲标准化体系。
SIL认证一共分为4个等级,SIL1、SIL2、SIL3、SIL4,包括对产品和对系统两个层次。
其中,以SIL4的要求最高。
2主要标准IEC 61508:电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全性IEC61508标准规定了常规系统运行和故障预测能力两方面的基本安全要求。
这些要求涵盖了一般安全管理系统、具体产品设计和符合安全要求的过程设计,其目标是既避免系统性设计故障,又避免随机性硬件失效。
IEC61508标准的主要目标为:· 对所有的包括软、硬件在内的安全相关系统的元器件,在生命周期范围提供安全监督的系统方法;· 提供确定安全相关系统安全功能要求的方法;· 建立基础标准,使其可直接应用于所有工业领域。
同时,亦可指导其他领域的标准,使这些标准的起草具有一致性(如基本概念、技术术语、对规定安全功能的要求等);· 鼓励运营商和维护部门使用以计算机为基础的技术;· 建立概念统一、协调一致的标准架构和体系。
IEC61511:过程工业领域安全仪表系统的功能安全要求IEC61511是专门针对流程工业领域安全仪表系统的功能安全标准,它是国际电工委员会继功能安全基础标准IEC61508之后推出的专业领域标准,IEC61511在国内的协调标准为GB/T 21109。
安全仪表系统功能安全评估方法探讨作者:张德顺周剑利来源:《现代商贸工业》2023年第24期摘要:根据危险化学品生产工艺特点,本文提出了一种针对化工行业安全仪表系统的功能安全评估的方法。
依据相关国家标准规范,在完成针对化工生产工艺过程的危险与可操作性分析报告、安全仪表系统定级报告、安全仪表系统规格书审查基础上,通过计算实际装设的安全仪表系统各功能回路的低要求操作模式下的平均失效概率和平均误动作停车时间间隔,验证其安全完整性等级,评价其可靠性、安全性和可用性,确保实现降低生产过程风险,保护人身和设备安全。
按照本文提出的安全仪表系统功能安全评估方法,对唐山某化工企业安全仪表系统进行了评估,收到较好效果。
关键词:安全仪表系统;功能安全评估;平均失效概率;安全完整性等级中图分类号:TB文献标识码:Adoi:10.19311/ki.16723198.2023.24.0890引言安全仪表系统的设计、安装、调试、操作、维护可能会因为存在人为失误等原因,影响系统的功能安全,若不及时发现会导致失效,造成安全隐患。
功能安全评估是为了调查和判断安全仪表系统是否充分实现功能安全,通常是在验证、确认和功能安全审核之外进行的。
根据《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,按照《電气∕电子∕可编程电子安全相关系统的功能安全》(GB/T20438-2017)、《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》(GB/T21109-2007)和《功能安全应用指南》(GB/T41295-2022)对安全仪表系统的功能安全进行评估具有极为重要的现实意义。
本文提出了一种针对化工行业安全仪表系统的功能安全评估方法,详细介绍了功能安全评估所需资料、应完成的主要任务及等级验证常用方法。
1功能安全评估所需资料(1)安全设施设计阶段完成的P&ID。
(2)详细的工艺控制说明和控制、联锁、报警说明。
浅谈安全完整性等级SIL安全仪表功能SIF是在特定环境中的一组具体的动作,用于将生产过程从潜在的非安全状态带入到安全状态,根据IEC 61511(ISA 84.00.01)的定义,SIL 是关于SIF回路的平均需求时失效概率PFD avg的一种分级描述。
SIL是通过评估安全仪表系统功能失效后的风险和已有风险降低手段而确定的,SIL定级可以实现安全功能的目标化管理以及衡量设施风险状况及制定管理要求,同时SIL技术提供了各方认可的安全品质整体量化的方法,填补了控制技术发展后安全法规体系的空白。
基于此,本文将阐释如何进行SIL定级,做到科学合理的确定SIL 水平。
标签:保护层分析(LOPA);安全完整性等级(SIL);安全仪表功能(SIF)1 保护层分析(LOPA)保护层分析(LOPA)是一种风险评估的简化方式,采用数量级的频率方式来事故场景的风险,其通常是基于工艺灾害分析PHA的分析结果,是一种半定量的风险分析与评估技术。
保护层分析是一种常见的SIL定级方法,简单来说,在假定事故场景当中,为各项保护措施故障的可能性赋值,运用数学计算的方式准确掌握安全措施可以降低风险的具体程度,以此有效防止出现保护不足或是保护过当。
上世纪80年代,美国化学生产协会提出了“充分保护层”的概念,2001年美国CCPS对LOPA技术首次进行了比较完整地介绍。
LOPA技术根据已有的独立保护层对SIL定级,具有既可作为相对粗糙的过滤工具也可作为更精确的分析,在定量应用时,残余风险水平的不确定性得以降低,因此无需保守评估的优点,已被广泛的应用。
在这,笔者给出LOPA分析的一般步骤:资料收集,确认灾害事件,场景后果分析,辨识初始事件和频率,辨识IPLs和相应的PFD,选择风险容许标准,评估风险是否可接受,采取措施降低风险或更改设计。
2 安全完整性等级完全完整性等级是衡量一个安全仪表系统可靠性的指标,通过依照安全仪表功能无法正常发挥自身应有效应下产生的后果与风险,可以将其功能按照安全完整性划分成四个等级,表1是笔者给出的安全完整性等级划分表。
国家安全监管总局工业和信息化部关于危险化学品企业贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》的实施意见安监总管三〔2010〕186号各省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团安全生产监督管理局、工业和信息化部门,有关中央企业:为认真贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》(国发〔2010〕23号,以下简称国务院《通知》)精神,推动危险化学品企业(指生产、储存危险化学品的企业和使用危险化学品从事化工生产的企业)落实安全生产主体责任,全面加强和改进安全生产工作,建立和不断完善安全生产长效机制,切实提高安全生产水平,结合危险化学品企业(以下简称企业)安全生产特点,制定本实施意见。
一、强化安全生产体制、机制建设,建立健全企业全员安全生产责任体系1.建立和不断完善安全生产责任体系。
坚持“谁主管、谁负责”的原则,明确企业主要负责人、分管负责人、各职能部门、各级管理人员、工程技术人员和岗位操作人员的安全生产职责,做到全员每个岗位都有明确的安全生产职责并与相应的职务、岗位匹配。
企业的主要负责人(包括企业法定代表人等其他主要负责人)是企业安全生产的第一责任人,对安全生产负总责。
要认真贯彻落实党和国家安全生产的方针、政策,严格执行国家有关安全生产法律法规和标准,把安全生产纳入企业发展战略和长远规划,领导企业建立并不断完善安全生产的体制机制;建立健全安全生产责任制,建立和不断完善安全生产规章制度和操作规程;保证安全投入满足安全生产的需要;加强全体从业人员的安全教育和技能培训;督促检查安全生产工作,及时消除隐患;制定事故应急救援预案;及时、如实报告生产安全事故;履行安全监督与指导责任;定期听取安全生产工作汇报,研究新情况、解决新问题;大力推进安全管理信息化建设,积极采用先进适用技术。
分管负责人要认真履行本岗位安全生产职责。
企业安全生产管理部门要加强对企业安全生产的综合管理,组织贯彻落实国家有关安全生产法律法规和标准;定期组织安全检查,及时排查和治理事故隐患;监督检查安全生产责任制和安全生产规章制度的落实。
安全仪表系统安全完整性等级的评估技术EstimatingTechnologyofSafetyIntegrityLevelofSafety
InstrumentedSystem
李玉明姜巍巍李荣强庄腾宇(中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院,青岛市266071)LiYumingJiangWeiweiLiRongqiangZhuangTengyu
(ChinaPetroleum&ChemicalCorporationQingdaoSafetyEngineeringInstitute,Qingdao266071)【摘要】介绍了安全仪表系统在现代过程工业中的作用和地位以及功能安全的特点和标准体系,重点阐
述了安全完整性等级的划分和评估过程,以及SIL等级的确定和计算方法,为安全仪表系统SIL等级评估提供依据。【关键词】安全仪表系统功能安全安全完整性等级独立保护层Abstract:ThepaperintroducestheroleandstatusofSISinmodemindustryprocessaswell
as
featuresandstandard
systemoffunctionalsafety,elaboratesclassificationofsafetyintegritylevelandevaluationprocess,aswellastheidentificationandcalculationofSILgrade,andprovidesabasisforSILlevelevaluationofSIS.
Keywords:SafetyInstrumentedSystemFunctionalSafetySafetyIntegrityLevelIndependentProtectionLayer
前言安全仪表系统(SafetyInstrumentedSystem,SlS)也称为安全联锁系统(safetyInterlockSystem)、紧急停车系统ESD(EmergencyShutdownSystem)、安全相关系统(SafetyRelatedSystem)、安全停车系统(SafetyShutdownSystem)等,由国际电工委员会(IEC)标准IEC61508及IEC6151l定义的专门用于安全的控制系统fl。】,是用于对设备可能出现的故障进行保护动作的控制系统,它必须能够迅速、正确的对故障做出响应,最终能够完全避免事故的发生或者至少能减少事故给设备、环境和人员造成的危害。随着经济的飞速发展,石化装置越来越大型化,工艺过程越来越复杂,对环境保护和人身安全的要求也越来越高等原因,安全性变的尤为重要。因此,为了防止事故的发生,减少由此带来的损失,保证企业的安全稳定运转,一套能够检测装置的异常,并对可能发生的潜在危害作出相应动作的系统是必不可少的。安全仪表系统正是基于该目的被提出来的。1984年发生的印度博帕尔农药厂毒气泄漏事件;1986年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事件;1988年北海阿尔法油田爆炸事件;2006发生的吉化双苯厂爆炸事件等等,至今还让人们心有余悸。以上重大事故的发生,都与安全仪表系统在危险工况下未能发挥作用有直接或间接的关系。因此,如何确保安全仪表系统能够正确行使其功能安全,保障石化装置长周期牧稿日期:2010.05.17作者简介:李玉明,高级工程师,功能安全工程师叫VFSEng),1984年毕业于南京化工学院自动化专业,从事功能安全评估方面的工作。安全稳定运行,已经成为目前迫切需要解决的问题。1SIS的作用及在保护层中的位置安全仪表系统是用仪表实现安全功能的系统,包括传感器、逻辑控制器和最终执行元件及相应软件等川。图l所示为典型SIS系统的构成。
图1典型的SIS构成传感器检测过程中的异常并将之送到逻辑运算器吲;逻辑运算器按照设定的逻辑产生控制信号,最终执行元件得到从逻辑运算器来的控制信号并产生相应的动作,从而达到消除过程隐患的目的。1.1SIS的作用监视生产过程的状态,在事故和故障状态下,能够迅速、正确的做出响应,使生产装置在安全模式下停车,避免灾难事故的发生,减少事故给设备、环境和人员造成的危害。正常情况下,安全仪表系统不产生任何动作,只有当安全回路的传感器的测最值达到设定的工作条件时,才能激活回路动作,发挥作用。相对基本控制系统是被动的、静态的。1.2在保护层中的位置一个典型的化。r=装置的保护包括丁艺过程设计;基本过程控制系统(BPCS);区别于BPCS的重要报警;安全仪表系统(SIS);物理防护层(一);物理防护层(二);工厂内部紧急应对计划;周边区域防
鳢隧鲢型2与01计0,,Ll盟万方数据灾计划。由此可见,从第二层到第四层都是由仪表及白控系统来实现。而仪表系统的最后一层保护一SIS或ESD更是至关重要。SIS在第四层如表l所示。表1独立保护层(IPL,IndependentProtectionLayer)概念层次名称说明第一层工艺过程设计过程设计中实现本质安全工厂第二层基本过程控制系女IIDCS,以正常运行的监控为统(BPCS)目的第_.层区别于BPCS的操作员介入需要有一定的必要重要报警余度时。第四层安全仪表系统系统自动地使工厂安全停车(SIS)第五层物理防护层(一)安全阀泄压、过压保护系统第六层物理防护层(--)将泄漏液体局限在局部区域的防护堤第七层工厂内部紧急工厂内部的应急计划应对计划第八层周边区域防灾周边居民、公共设施的应急计计划划2功能安全功能安全是指与过程和基本过程控制系统(BPCS)有关的整体安全的组成部分,它取决于安全仪表系统(SIS)和其他保护层的正确行使职能;而安全功能是指针对特定的危险事件,为达到或保持过程的安全状态,由安全仪表系统(SIS)、其他技术安全相关系统或外部风险降低设施实现的功能。如果SIS本身的随机、公共原因和系统故障没有使其所执行的安全功能失效,没有造成人员伤亡,未引起外溢污染环境,没有毁坏关键设备,SIS就做到了功能安全。2.1国内外功能安全体系现状IEC制定该系列标准的目的是规范领域内功能安全技术和管理,以保证人身财产的安全。以IEC61508为基础,不同的应用领域及子系统/产品部件的功能安伞标准陆续出台,已经形成的功能安全标准体系如图2所示。IEC61513核电EN50126铁路IEC61800电f设备IEC61508正C6060l医药EN50156熔炉IEC615lI过程工业lEC6206l机械一1112功能安全标准体系随着IEC61508的发布,我国有关功能安全的标准GB/T20438等同采用]'IEC61508标准,在2007年28。倥■仪表雠熊与计■■——E(j面3——1月正式发布,等同采用IEC61511的国家标准GB/T2l109,于2007年12月1日实施。3.2功能安全特点安全仪表系统功能安全的特点主要有以下四个方面:(1)功能安全是以基于风险的方法,用安全系统功能的可靠执行来保证安全。(2)功能安全技术标准研究的对象是安全系统。(3)功能安全是通过合适的技术与管理措施,把安全系统的整体风险控制在要求的目标之内。(4)功能安全是安全科学与工程、控制科学与工程的交叉学科。3安全完整性等级确定与评估3.1安全完整性等级的划分安全完整性等级SIL(SafetyIntegrity
Level)指
在规定的条件下,规定的时间内安全相关系统成功完成所要求的安全功能的概率。也就是在要求安全系统动作时其功能失效概率的倒数,SIL等级划分见表2。表2安全完整性等级划分表安伞完整性低要求操作高要求或连续等级(SIL)模式(PFD)操作模式(PFH)4>10。5且<10。4210。9且<10。83≥104且<10。3>10‘8且<10。72>10‘3且<10’2三10。且<10击l>10。2且<10。1>10。6且<10。5
针对不同情况划分安全完整性水平的指标,低要求操作模式是以平均失效概率PFD(ProbabilityofFailureOll
Demand)来划分,高要求或连续操作模
式,采用每小时失效概率PFH(ProbabilityofFailureperHour)3.2SIL等级评估过程同当美国ANSI/ISA决定放弃ANSI/ISA一84.01.1996,转而采纳1EC61511时,引入了OSHA1910.119
的“宗亲条款(GrandfatherClause)”,使之成为ANSI/ISA一84.01—2004。详见ANSI/ISA一84.01.2004.1,条款1.oy。宗亲条款解决了功能安全标准从ANSI/ISA-84.01.1996向ANSI/ISA.84.01.2004过渡遇到的问题,即对于已经存在的SIS,如何满足或遵循新的标准?宗亲条款的中心含义是,对于按照以前的标准规范和工程实践设计、建造的、已经存在的SIS系统,业主或操作者应论证“设备是以安全的方式设计、维护、检验、测试,和操作”。有两个基本的评判步骤:(1)确认进行了危险和风险分析,以定量的或定性的方式,确定SIS中的每个SIF所应具有的风险降低水平要求;(2)确认对已经存在的SIF进行了评估,确定它们
万方数据满足了所需要的风险降低要求。遵循“宗亲条款”这一原则,表系统SIL评估的过程:搜集j:艺流程过程危险分析风险分析平。图3给出了安全仪(3)风险图风险图方法也是定量和基于分类的。风险的允许水平蕴含在风险图的结构中风险图分析使用4个参数来确定安全完整性水平:后果C、处于危险区域的时间F、避开危险的概率P和要求率w。3.4SlL等级计算方法(1)概率计算法
《剐!竺夕1\/否上是确定SIS和SIF的LJ标
一利用工业产品可靠性数据库获得设备、仪器仪结束1表的失效概率,依据联锁回路中的设备和仪表,对系
—/统发生失效的概率进行计算,从而获得SIF的安全完
(2)事故树分析法
一茎Z也瑟aI\釉L等少刨普
(1)保护层分析法(LOPA)保护层分析法(LOPA)利用危险和可操作性分析(HAZOP)辨识的数据,量化原因和后果的等级,通过风险图计算危险。这样就能确定风险降低的总量以及是否需要进~步降低所分析的风险。如需附加的风险降低以一个安全仪表功能(SIF)的形式提供这种降低,LOPA可以确定所需的安全完整性等级(2)风险矩阵法风险矩阵是基于分类的方法。首先应该为风险的后果和可能性制定分类。如后果可分为“较轻”、“严重”和“重大”,可能性分为“低”、“中等”和“高”。后果和可能性分别构成矩阵的一个坐标(行、列),同时每一个矩阵元素为一个安全完整性水采用自上而下的方法识别系统故障,借助概率计算法可获得系统的失效概率。(3)马尔科夫过程分析利用马尔科夫过程分析安全仪表系统安全性随时间的发展关系,判断安全仪表系统的可靠性及寿命。4结论安全仪表系统作为现代过程工业在降低风险和保障装置长周期安全稳定运行方面发挥着越来越重要的作用,而对现有安全仪表系统安全完整性等级的评估尚属起步阶段,这就需要控制、仪表、设备和安全等专业的技术人员共同努力,推动安全仪表系统功能安全评估的开展,为过程工业的安全生产提供更安全的保障。参考文献[1]SH/T3018-2003,石油化工安全仪表系统设计规范[S】.2003[2]IEC61508,FunctionalSafetyofElectrical/Electronic/ProgrammableElectronicSafety—RelatedSystem[S】.1998【3】IEC61511,FunctionalSafety:SafetyInstrumentedSystemfortheProcessIndustrySector[S】.2003[4]4王红望.安全仪表系统的实施及应用[J】.石油化工自动化,2009,1(1):72-74[5]刘太元,俞曼丽,郑利军.安全仪表系统的应用及发展[J】.中国安全科学学报,2008,18(8):89—96【6】姜巍巍,李玉明等.安全仪表系统安全完整性等级一SILi习z估技术应用[J】.中国仪器仪表,2009,(2):48~51口