安全儀表系統SIL定級的意義

髙繼實，潘 輝

（獨山子石化公司信息網絡公司智能化技術中心，新疆獨山子 833699）

安全儀表系統SIL定級的意義

髙繼實，潘 輝

（獨山子石化公司信息網絡公司智能化技術中心，新疆獨山子 833699）

安全儀表系統（SIS）是化工行業保證安全生產的一套必要系統，是實現裝置安全的重要手段，依據安全儀表功能、安全管理標準（GB/T 20438、GB/T 21109）、安全儀表的全生命周期管理要求對SIS系統進行包括SIL定級、SIF功能及其SIL核算和驗證可以提高安全儀表系統的可靠性和可用性，保證安全。

SIS系統；SIF的功能；SIL的定級

Abstract：The safety instrument system（SIS）is a necessary system to ensure the safe production of the chemical industry.It is an important means to realize the safety of the equipment.According to the safety management standard（GB/T20438，GB/T21109）of the safety instrument function，the life cycle of the safety instrument Management requirements for the SIS system，including SIL grading，SIF function and its SIL accounting and verification can improve the reliability and availability of safety instrumentation system to ensure safety.

Key words：SIS system；SIF function；SIL rating

1 概況

1.1 安全儀表系統（Safety Instrumented System，SIS）的作用

在石油化工過程工業領域，安全儀表系統（Safety Instrumented System，SIS）已經廣泛應用于不同的工藝或設備防護場合，用來保護人員、生產設備及環境。SIS系統獨立于DSC之外獨立存在。DSC用于生產過程中的連續測量，常規控制、操作控制管理，保證生產裝置平穩運行。SIS用于監視生產裝置的運行狀態，對出現異常工況迅速進行處理，使危害降到最低，使人員和生產裝置處于安全狀態。換句話說：“DCS為了控制，SIS為了保護”。一套完整的SIS系統由傳感器、控制器和終端執行器構成。SIS系統由不同組SIF（Safety Instrumentd Function）安全儀表功能回路組成。同一套儀表硬件回路，可能會同時構成多個SIF回路。每個SIF回路都有自己的SIL（Safety Integrated Level）等級。

1.2 安全儀表系統的特點

（1）具有覆蓋面廣、有自診斷功能、能夠檢測并預防潛在的危險，故障只能是以可預見的、安全方式出現。

（2）具有容錯性的多冗余結構，不會因為單一的故障導致SIS系統功能喪失。

（3）軟件設計容易修改，應用程序可以根據不同需要進行修改。

（4）響應時間短，從輸入的變化到輸出的變化可以在短時間內迅速響應。

2 SIL的等級的劃分

2.1 常見的SIL等級定級方法

保護層分析（LOPA）、風險矩陣（Risk Matrix）、風險圖（Risk Graph）、定量風險分析（QRA）。

表1 安全完整性等級的劃分

2.2 SIL定級流程

流程包括：概念設計、識別危害、后果分析、可能性分析、選擇目標SIL等級、制定安全規格要求。

3 采用保護層分析（LOPA分析）進行SIL定級的過程

3.1 LOPA是一種半定量的分析方法

通常使用初始事件頻率、后果嚴重程度和獨立保護層（IPLs）失效頻率的數量級大小來近似表征場景的風險。LOPA的目的是確定是否有足夠的保護層以防止意外事故的發生。LOPA作為半定量的風險分析方法相比于定量風險分析花費的時間較少，與定性方法相比具有更可靠的風險判斷。

圖2 事故場景中的保護層

3.2 LOPA分析具體步驟

3.2.1 確定初始事件頻率

初始事件頻率通常以每年發生的次數表示，初始事件一般分為三個類型：外部事件、設備故障、人的失效。

3.2.2 確定事故后果和風險目標

通常從PHA/HAZOP分析結果中導出事故后果，主要包括人員傷害風險、環境影響風險和財產損失風險3個方面。在LOPA中，對于后果，將評估其嚴重性的數量級大小。LOPA分析過程中，應該確定每個事故場景在安全、環境和財產方面減緩事件的可能性。

3.2.3 場景頻率計算

使用初始事件頻率、IPLs的PFD值，計算減緩后的場景頻率。通過獨立保護層分析（LOPA）分析，可以很清晰地了解導致各種危險事件的原因和可能出現的概率、目前我們已采取的保護措施等內容，有利于我們在制定安全計劃時參考，使計劃有的放矢，提高安全維護水平

4 SIL定級的意義

SIL定級來實現安全功能目標化管理 SIL分析和改善來降低系統的誤動作率和維護性能，SIL技術倡導設施安全功能全生命周期管理。

通SIL定級，可以合理配置關鍵機組安全儀表系統，提高安全儀表系統的可靠性和可用性，保證安全聯鎖高可靠性的同時，提高投用率，減少機組非計劃停車次數，降低非計劃停車的損失；通過關鍵機組安全儀表系統（SIS）的安全完整性等級（SIL）定級，可充分了解機組各安全聯鎖所需的安全完整性等級（SIL）要求，在保障安全的前提下，降低過保護聯鎖數量，杜絕欠保護聯鎖。

The Meaning of SIL Leveling in Safety Instrument System

Gao Ji-shi，Pan Hui

TU996

A

1003–6490（2017）09–0124–01

2017–07–04

高繼實（1983—），男，遼寧康平人，助理工程師，主要從事石油化工儀表的維護，DCS系統集成，安全儀表系統的維護與管理工作。