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【技術(shù)分享】安全儀表系統(tǒng)(SIS)的設(shè)置流程

根據(jù)安監(jiān)總管三 [2014] 116號 國家安全監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見,從2018年1月1日起,所有新建涉及“兩重點(diǎn)一重大”的化工裝置和危險(xiǎn)化學(xué)品儲存設(shè)施要設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。其他新建化工裝置、危險(xiǎn)化學(xué)品儲存設(shè)施安全儀表系統(tǒng),從2020年1月1日起,應(yīng)執(zhí)行功能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。

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安全儀表系統(tǒng)在生產(chǎn)裝置的開車、停車、運(yùn)行以及維護(hù)期間,對人員健康、裝置設(shè)備及環(huán)境提供安全保護(hù)。無論是生產(chǎn)裝置本身出現(xiàn)的故障危險(xiǎn),還是人為因素導(dǎo)致的危險(xiǎn)以及一些不可抗拒因素引發(fā)的危險(xiǎn),SIS都應(yīng)立即做出正確反應(yīng)并給出相應(yīng)的邏輯信號,使生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖或停車,阻止危險(xiǎn)的發(fā)生和事故的擴(kuò)散,使危害減少到最小。

化工安全儀表系統(tǒng)安裝一般分為工藝危害分析(HAZOP等)、SIL定級、SIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全儀表功能(SIF)驗(yàn)算、安裝與調(diào)試等步驟。



工藝危害分析



工藝危害分析通常使用危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP)工具。HAZOP分析法是按照科學(xué)的程序和方法,從系統(tǒng)的角度出發(fā)對工程項(xiàng)目或生產(chǎn)裝置中潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)先的識別、分析和評價(jià),識別出生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)及操作和維修程序,并提出改進(jìn)意見和建議,以提高裝置工藝過程的安全性和可操作性,為制定基本防災(zāi)措施和應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行決策提供依據(jù)。HAZOP是初步、詳細(xì)設(shè)計(jì)審查、重大工藝變更安全管理的技術(shù)手段,是項(xiàng)目管理的重要控制性文件??傊?,安裝化工安全儀表系統(tǒng)之前,需要首先通過HAZOP分析來確定生產(chǎn)工藝、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中潛在的危險(xiǎn)源。


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SIL等級是一個重要的安全可靠性的參數(shù),用以表征安全相關(guān)系統(tǒng)針對一個特定的功能需求所能達(dá)到的風(fēng)險(xiǎn)降低的程度。IEC61508將SIL劃分為4級,即SIL1,SIL2,SIL3和SIL4。安全相關(guān)系統(tǒng)的SIL應(yīng)該達(dá)到哪一級別,是由風(fēng)險(xiǎn)分析得來的,即通過分析風(fēng)險(xiǎn)后果嚴(yán)重程度、風(fēng)險(xiǎn)暴露時間和頻率、不能避開風(fēng)險(xiǎn)的概率及不期望事件發(fā)生概率這四個因素綜合得出。根據(jù)SIL等級劃分原則,級別越高要求其危險(xiǎn)失效概率越低。

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工藝危害分析用于確定需要什么安全功能,但其作為定性分析方法存在一定局限性,即當(dāng)識別出后果嚴(yán)重性較大的風(fēng)險(xiǎn)時,HAZOP分析無法準(zhǔn)確判斷各類措施對風(fēng)險(xiǎn)的削減程度,也無法判斷剩余風(fēng)險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)間的差距。因在SIL定級過程中進(jìn)一步采用保護(hù)層 (LOPA) 分析等方法對初始事件的發(fā)生頻率、后果嚴(yán)重性以及每一個獨(dú)立保護(hù)措施的風(fēng)險(xiǎn)削減值進(jìn)行評估及確認(rèn),最終決定 SIF 回路需要分配的風(fēng)險(xiǎn)削減目標(biāo),即SIF回路的完整性等級(SIL)要求。



SIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證



安全儀表系統(tǒng)(SIS)的安全儀表功能(SlF)的設(shè)計(jì)要根據(jù)安全儀表要求規(guī)范(SRS)來完成。作為IEC61511中安全生命周期的重要性文件,SRS包括了所有安全儀表功能(SIF)設(shè)計(jì)的完整要求明細(xì),主要包括以下內(nèi)容:

①危險(xiǎn)及其后果;

②危險(xiǎn)性事件的概率;

③相應(yīng)的PID;

④過程測量參數(shù)及跳閘點(diǎn);

⑤主設(shè)備和輔助設(shè)備的響應(yīng)要求;

⑥過程測量和輸出的關(guān)系,包括邏輯、算法功能和允許性-定義到所有的操作模式,例如開車、正常、異常、緊急停車等;

⑦所需的安全完整性等級;、

⑧目標(biāo)測試周期;

⑨允許的最高無停車率;

⑩SIF的最大響應(yīng)時間要求;手動啟動SIF的要求;

?SIF復(fù)位要求(鎖定或自動復(fù)位);

?故障診斷的SIF響應(yīng)(自動停車、僅報(bào)警或其他);

?熱機(jī)界面要求-變量顯示和輸入;

?旁路維護(hù)能力要求;

?跳閘后的平均恢復(fù),開車時間預(yù)估;

?正常操作和緊急狀態(tài)的環(huán)境條件。

除上述內(nèi)容外,還應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用和不同的行業(yè)的不同要求增加相應(yīng)的內(nèi)容。

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小結(jié)



安全儀表系統(tǒng)和安全儀表功能的選擇和設(shè)計(jì)是過程工業(yè)安全生命周期中的重要組成部分。無論是分析階段,還是實(shí)施和操作階段,安全生命周期的每一階段都至關(guān)重要。參照相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計(jì)要求使用安全儀表系統(tǒng),將有效降低風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)人身安全、財(cái)產(chǎn)安全和環(huán)境安全,為企業(yè)安全長穩(wěn)優(yōu)的生產(chǎn)運(yùn)營提供一道新的保障。