常用SIL定級方法的探討與對比

蔡海林 尹法波

摘 要：介紹了矩陣法、風險圖法、保護層分析方法（LOPA）三種常用的SIL定級方法，通過分別對矩陣法、風險圖法、保護層分析方法（LOPA）的基本原理的介紹和對比，探討各種分析方法的利弊。

關鍵詞：SIL定級;矩陣法;風險圖法;保護層分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.213

本文主要介紹矩陣法、風險圖法、保護層分析方法（LOPA）三種常用的SIL定級方法。

1 矩陣法

矩陣法是定性的，將可能性和危險事件影響的嚴重等級結合起來評估風險并將SIS保護層結合在一起，生成確定潛在風險降低的矩陣，安全目標水平已經潛含在矩陣中。

在這個方法中，風險因素的選擇是主觀的且需要我們的判斷。剩余風險無法進行計算，如需要將剩余風險降低到一個特定的數量值，這個方法不合適。在考慮人員傷害時，矩陣法沒有考慮到當物料泄漏時，人員是否出現在現場的概率。另外，本方法只是簡單的考慮計算保護層的數量，沒有考慮保護層是否獨立于場景的初始事件或其他保護層，也沒有考慮不同保護層類型對于風險降低能力的差異。

2 風險圖法

風險圖法是一種半定性的確定儀表安全功能的安全完整性等級的方法，此方法使用了許多參數，包括危險狀況的后果（C）、占用率（暴露區域被占用的概率）（F）、避免風險狀況的概率（P）、要求率（在所考慮的儀表安全功能不存在的情況下，每年發生危險狀況的次數）（W）。

假如事故劇情中有人員傷害，則需要確定人員出現在危險區域的概率F，對于財產損失，環境污染的場景，除了人員出現在危險區域的頻率以外，其它的后果概率C、P，以及對SIF的要求頻率W都需要考慮。

風險圖法使用了5個參數—C、F、P、W、SIL，每一個的值都有一個數量級的范圍，將不可避免地產生較大的偏差。為避免低估風險降低而帶來的危險，通常在一個保守的基準上進行分析，會得到更高的SIL需求，將導致企業成本增加。

3 保護層分析法

LOPA是一種半定量的風險評價方法，通過制訂不同的場景，確定事件頻率、后果嚴重性和獨立保護層（Independent Protection Layer， IPLs）失效可能性，來評估場景的風險等級。

一般的事故場景中，除了引發事故發生的初始事件外，通常會存在各種阻止事故發生的保護層。LOPA分析依據行業數據及實際情況合理選取初始事件的頻率、獨立保護層的要求時的失效概率，可以計算出削減后的事件頻率，見圖3及式1所示。另外還可能存在一些既不是引發事故的失效因素也不是保護層的因素（使能事件），在計算削減后的事件頻率時還需要對其進行修正。

（1）

?iC —初始事件i的削減后的后果C的頻率;?i1 —初始事件i的初始頻率;PFDij —初始事件i中第j個阻止后果C發生的獨立保護層要求時的失效概率PFD。

通過LOPA分析方法，計算出削減后的事件頻率，然后與可接受值相除，就得到了風險降低因子RRF，RRF數值表征的是需要安全儀表功能進一步降低的風險大小，根據RRF的數值便可以判斷安全儀表功能的SIL級別，如表1所示。

LOPA分析以其分析的客觀性、可靠性和高效性等特點，近年來在行業內得到了越來越廣泛的應用。LOPA分析定級結果受諸多條件影響，是一種半定量的分析方法，當使用LOPA時，場景風險的可比性僅僅在選擇失效數據的方法、風險標準相同時才有可能比較，否則單純比較SIL定級結果是沒有意義的。