安全儀表系統（SIS）安全完整性等級（SIL）評估驗證必要性

史建鋒

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏石嘴山753202）

國家安監總管三〔2014〕116 號《關于加強化工安全儀表系統管理的指導意見》提出，從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統。其他新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全儀表系統，從2020 年1 月1 日起，應執行功能安全相關標準要求，設計符合要求的安全儀表系統。

涉及“兩重點一重大”在役生產裝置或設施的化工企業和危險化學品儲存單位，要在全面開展過程危險分析（如危險與可操作性分析）基礎上，通過風險分析確定安全儀表功能及其風險降低要求，并盡快評估現有安全儀表功能是否滿足風險降低要求。

企業應在評估基礎上，制定安全儀表系統管理方案和定期檢驗測試計劃。對于不滿足要求的安全儀表功能，要制定相關維護方案和整改計劃，于2019 年底前完成安全儀表系統評估和完善工作。其他化工裝置、危險化學品儲存設施，要參照本意見要求實施[1-3]。

1 SIL 等級劃分及其評估、驗證必要性

1.1 安全完整性等級（SIL）劃分

1.2 評估、驗證必要性

涉及兩重點一重大的危險化學品生產工藝、設備，在生產過程中，溫度、壓力、物位等工藝指標出現意外波動或緊急情況需要采取某些動作或停車時，沒有安全儀表系統（SIS）精確監測，并及時、準確地做出響應，使裝置停在一定的安全水平上，很難確保裝置和人員的安全。帶來各種故障安全風險，造成人力、財力、物力及時間、效益的損失。缺少安全儀表系統（SIS）靜態的不需要人工干預的安全控制系統設置，很難避免操作安全缺失所帶來的風險。

為確保生產過程達到本質安全，必須對安全儀表系統（SIS）完整性等級（SIL）評估驗證，分析危險工藝風險出現概率，安全儀表系統（SIS）響應失效概率，對工藝裝置配置安全儀表系統（SIS）開展保護層（LOPA）及安全完整性等級（SIL）分析，評估現有安全儀表功能是否滿足風險降低要求，杜絕事故的發生，安全完整性等級劃分見表1。

表1 安全完整性等級劃分

2 評估、驗證內容及方式

（1）安全儀表功能辨識根據所提供的技術資料（PID，聯鎖因果圖或邏輯圖等），通過危險與風險分析，明確設計意圖，完成安全儀表功能辨識。

（2）目標安全完整性等級（SIL）確定參考風險矩陣或可接受風險水平，利用保護層分析（LOPA）法，確定安全儀表功能的安全完整性等級（SIL）。

（3）安全可靠性計算根據現場安全儀表功能回路組成和所用儀表情況，建立回路的可靠性模型（故障樹模型），選用合適的失效數據計算安全儀表功能要求時的失效概率PFD。

（4）檢驗測試周期計算符合目標SIL 要求的檢驗測試周期，為科學制定維護策略提供幫助。

（5）相關建議措施根據可靠性計算結果以及檢驗測試要求，綜合分析評估，提出相關建議措施。

3 安全完整性（SIL）定級與驗證要求

3.1 安全完整性（SIL）定級要求

在SIL 定級前首先應編制企業的風險可接受標準，風險可接受標準應符合企業的實際要求，并綜合考慮國家安監總局40 號令的要求。

SIL 定級采用保護層分析方法（LOPA），需要定級的SIF 回路根據HAZOP 識別出來的嚴重后果場景，結合工藝包內SIL 等級要求分析識別。為保證分析過程的完整性、一致性，同一裝置的HAZOP 及SIL 定級工作，應遵循IEC61508/IEC61511 標準要求的風險矩陣，且賣方應派同一組人員執行。

通過對裝置進行SIL 等級評估工作，確定需要進入SIS 系統SIF 回路數量以及其SIL 等級的實際需求，滿足安全儀表系統配置的同時，避免設計過度保護配置和保護不足。

具體的SIL 定級回路數量需根據HAZOP 評估結果確定，賣方需在投標時提供單回路評估單價以供參考。

LOPA 分析選用的數據庫應為國際上權威的數據庫，必須持有擁有核發使用權的安全等級評估軟件和失效數據庫，并出示相關證明材料。

對于特殊類回路，例如緊急停車按鈕、成套報設備以及FGS 系統等，應提出相關的技術要求。

SIL 定級時要結合專利商的要求，同時對聯鎖回路動作后的影響進行分析。

在SIL 定級的過程中，依據IEC61508 以及IEC61511 的要求，對SIF 回路提出SRS 功能安全規格書的要求。

3.2 安全完整性（SIL）驗證要求

對當前所配置的SIF 回路實施SIL 等級驗證，確認其安全完整性等級（SIL）是否符合裝置安全生產保障要求。分析所配置的SIF 回路的誤停車性能指標、分析初始事件概率，以確認其配置的冗余結構的合理性。通過SIS 系統SIL 評估，提出合理化整改建議以及可實施相關的完善方案，從而實現降低聯鎖的過度配置或配置不足情況，實現自動聯鎖回路的100%投用，保障裝置安全平穩生產的目的。SIL驗證符合安全儀表功能安全國家標準GB/T 20438、GB/T 21109 的要求[4，5]。