自2016年1月1日起,我國的安監局逐步對于兩重點一重大項目要求新項目要求進行SIL定級與驗證。安全儀表系統SIS的SIF功能分配,安全完整性等級SIL的確定、設計、安裝、驗收和維護,涵蓋了工業裝置的生命周期。昌暉儀表制造有限公司整理了SIL專業知識供大家參考。
1、進行SIL定級需具備哪些前提條件,需準備哪些資料,定級工作流程一般是怎樣的?
①SIL定級準備資料:
HAZOP分析報告;風險可接受標準;因果表;其他資料同HAZOP分析。
②SIL分析需要依據以下步驟順序執行:
設置安全目標(風險矩陣及風險可接受標準)
填寫SIF回路屬性(觸發機構,執行機構,后果等)
分析初始事件,匹配初始風險;
獨立保護層分析匹配;
確認是否需要配置SIF回路;
為配置的SIF回路指定其所需的SIL等級
③關鍵點解析:
風險可接受標準的制定需要結合企業的現狀
HAZOP報告的質量為影響SIL定級的關鍵因素
SIL定級中初始事件及修正因子影響結果的準確度
SIL定級中“IPL”三個特性的細節把握為重中之重
在役裝置中現場調研及MOC變更梳理不可缺少
2、如何定義和理解SIF?SIF的數量如何定義的?
①SIF定義:標準中的安全儀表功能
②SIF為一個回路的概念,強調的實現一個完整的保護功能,通常包含觸發元件+邏輯處理器+執行元件三大部分。
③SIF回路通常與場景相關,例如,液位高高LAHH-001及LALL-001,盡管為同一觸發元件(液位變送器),但其保護場景完全不同,所以為兩個不同的SIF回路。
④關鍵點解析:
SIF回路的功能需要在設計階段需要考慮,在SRS功能安全規格書中體現
SIF回路需要仔細甄別,例如啟動條件、DCS控制、手動按鈕ESD等。
SIF回路要全面,除考慮正常的聯鎖設置外,還需結合HAZOP高風險場景
3、經過HAZOP分析后,哪些節點偏離需要進一步做SIL定級。比如,風險等級高、極高的偏離,有聯鎖的控制點?
①哪些節點的偏離需要HAZOP,需要結合該偏差對應場景的風險程度
②程序文件里均明確對中等及以上風險場景進一步進行LOPA分析
③關鍵點解析:
若要SIL定級時不存在遺漏的情況,通常需要結合聯鎖表及HAZOP分析中高風險場景結合分析。常規的做法:聯鎖表為基礎,HAZOP高風險場景為補充。
4、SIL報告對每個回路進行SIL定級之后,如何確定一個回路中每個環節(比如傳感器+控制器+執行器)是否滿足SIL等級要求?
①SIF回路滿足其SIL等級,要求SIF回路(包含觸發機構、邏輯處理器、最終元件)的PFD值和HFT同時滿足其要求。
②SIL定級后一定要進行SRS分析,對每個回路的HFT、延遲、失效模式、旁路需求進行分析。
③關鍵點解析: 結合國外良好的實踐,SIL定級后設計階段各元件的選取,通常采取SRS分析+SIL預驗算(儀表短名單+多種方案組合)的模式開展。
5、我們在SIL定級中遇到過經過第三方評估后定級為SIL A等級,該等級是如何定義的?是否符合相關標準?評級為SIL A的對SIF各部件配置要求是怎樣的?
①定級結果為A的SIF回路無SIL等級,RRF為1-10之間。A的定義為:保留該SIF回路的功能,對其SIL等級不做要求。
6、SIL報告中對事件發生的頻率是怎么確定的?很多事件都是隨機事件。
①每種事件的失效都有對應的失效模式,因此概率是可以統計的。
②事件概率的可以參考:GB/AQ、CCPS、EXIDA、OREDA等權威數據庫。
③對于在役裝置,應結合裝置現場中事故及事件記錄進行分析。
④未來的發展方向為企業自身數據庫的建立,因此失效數據的收集為首要問題。
7、若是傳感器要求SIL2等級,傳感器可以采用PFD滿足SIL2等級的產品,除此方法外,應還可以采用冗余方式的傳感器(比如三取二,二取二,二取一等),在不同的冗余方式下,傳感器的PFD應如何計算。
①PFD驗算重點是失效數據的選取及RBD模式的建立,不同的表決機制對應不同的RBD模型,其可靠性是完全不同的。
②關鍵點解析:
單個2003或者2002的RBD通常比較簡單,對一些復雜場景多層嵌套的環節需要結合工藝場景分析。
除對PFD的驗算外,該應MTTF平均誤動作跳車概率進行分析,通常強健設計對現場的表決機制進行修正分析,保證可靠性及可用性的雙重指標。
PFD及MTTF建議采用國際上通用的markov馬爾科夫的方法進行,普通的RBD公式法及FTA事故樹的方法已經不推薦使用。
8、若執行器是開關閥,開關閥具體哪幾個部件的PFD需要滿足SIL等級的要求,比如電磁閥、執行機構、閥體等。
①開關閥的電磁閥、執行機構、閥體都需要進行PFD值計算。尤其國外項目,需要提供單項的SIL證書。
②開關閥可以采用PFD滿足SIL2等級的產品,應也可以采用冗余的方式來滿足SIL等級要求,比如將一個開關閥+一個電磁閥,改為一個開關閥+兩個電磁閥,或是改為兩個開關閥,這三種情況如何進行PFD計算,如何進行驗證?
IRC答復:
不同的配置最后影響的是RBD模式,因此只要借助專業軟件,例如SISsuite,按不同要求進行配置即可。
9、若執行器是調節閥,同時配有電磁閥通過接收 ESD系統的信號實現聯鎖。調節閥具體哪幾個部件的PFD需要滿足SIL等級(比如電磁閥、電氣閥門定位器、執行機構、閥體等)?
①首先要確定的是:調節閥作為關斷閥是否是標準允許的,按照IEC的要求調節和關斷共用(SIL1及以上)是不允許的。
②關鍵點解讀:目前 GB50770 為中國特色的標準,對IEC 61511/61508 的解讀為模糊的,SIL1為宜共用,這種情況下調節閥的關鍵執行部件:電磁閥、執行機構及閥體必須是需要認證的,比如閥門定位器及回訊是不需要的。
10、儀表的PFD數值的主要來源是什么?如何驗證其準確性?誰來對其準確性負責?
①PFD的數值的來源為:SIL證書、失效數據庫、工廠實際數據等三方面。
②IEC 61508中首先推薦企業自身統計的符合企業自身的實際失效概率(其準確性最高)。其次可以使用該元件的SIL等級證書中所提供的失效概率。以上均不能提供的話,可采用通用數據來進行計算。
SIL定級方法選擇----內容來自康吉森公司
安全儀表系統SIS必須滿足系統風險分析后所要求的SIL定級,SIL定級不僅是安全儀表系統安全性能的衡量標準,而且是整體安全生命周期中的主線,其選擇應該恰到好處,過高會造成成本的浪費,過低會使風險不可接受。IEC61508中,SIL4是最高的,SIL1是最低的。
SIL定級選擇的方法主要有兩類,定性的和定量的。定性方法通過大致的風險后果和可能性分類來描述風險,主要有風險矩陣和風險圖法。

SIL定級風險矩陣
①風險矩陣
同后果法一樣,風險矩陣是基于分類的方法,這種分類可以是根據定性的描述,也可以根據量化的指標。用戶必須創建一個矩陣,它為風險的后果和可能性制定了大范圍的分類。后果和可能性分別構成矩陣二維坐標(行x、列y)中的一個,同時每一個矩陣元素為一個SIL。

SIL定級風險圖
②風險圖
風險圖最初是為德國工業標準開發的,在歐盟中得到了廣泛應用。該種方法與風險矩陣中只考慮后果和可能性不同,風險圖考慮了四個參數來確定SIL等級:危險事件的后果(C)、處于危險區域的頻度(F)、避開風險狀況的概率(P)和不期望事件的概率(W)。
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