安全完整等級回路（SIL）計算實例分析

李文龍

摘 要：安全完整性等級（SIL）評估技術是近年發展起來的針對石油化工行業一種基于風險的資產管理方法。國際標準IEC61508和IEC61511的制定為石油化工等過程工業的安全完整性水平評估提供了依據。對于石油化工行業的安全生產水平具有重要的促進作用。本文根據天然氣制乙炔裝置的安全完整性等級計算的過程介紹安全完整性等級的計算方法，為項目的建設驗收以及裝置的技術改造提供理論依據。

關鍵詞：危險與可操作分析（HAZOP）;安全完整性等級（SIL）;實例分析

0概述

安全完整性等級（SIL）是安全儀表系統（SIS）中的重要組成部分，在國際電工委員會標準IEC 61508和IEC 61511中有詳細的規定，目前國內大型石油化工裝置中關于安全儀表的相關論述很多，包括如何進行HAZOP分析等。但對于安全完整性等級（SIL）的確定后如何指導對項目的安全完整等級進行驗證，如何收集相關參數等論述的比較少。現在越來越多的專利商提出現場開車時必須要SIL回路報告。本文就介紹安全完整性等級的具體過程出發，結合實例分析如何進行安全完整性的驗算，為以后類似項目專利商的驗收和日后的技術改造等提供技術參考。

1安全完整性（SIL）驗算基礎（圖1）

因為天然氣制乙炔裝置的設計為正常帶電，因此，可以不考慮電源的PFD，PFDPOWER為0。

1.1安全完整等級（SIL）與PFD的關系

根據IEC 61508中關于SIL與PFD的關系見表1。

1.3安全回路公共故障系數β的計算

根據以上的表格以及上海自動化研究所經驗，確定天然氣制乙炔裝置的公共故障系數β：相同通道組成的冗余結構β值（共同失效因子）為10%，不同通道組成的冗余結構β值為5%。

2安全完整性等級（SIL）的PFD實例計算

2.1系統結構及功能

該安全儀表系統安全儀表功能（SIF）編號為GEN-01， 當反應爐沒有火焰時執行安全功能，詳見表2。

工藝描述：當反應爐出口氧氣含量AZT03R100X-01大于HHH值，觸發聯鎖。同時關閉氧氣進料閥FZV03H090X-03，XZV03H090X-04。打開放空閥XZV03H090X-05。當反應爐溫度變化速率TZT03R100X-02A，TZT03R100X-07A檢測值高于4℃/S二取一表決。觸發聯鎖，同時關閉氧氣進料閥FZV03H090X-03，XZV03H090X-04。打開放空閥XZV03H090X-05。

2.2 系統配置表（見表3）

2.3評估結果及結論

（1）計算依據的條件。1）平均修理時間MTTR：變送器為8小時，閥門為24小時;2）檢驗測試時間T1：1年;3）相同通道組成的冗余結構β值（共同失效因子）為10%，不同通道組成的冗余結構β值為5%。

（2）工作模式為低要求操作模式。

（3）傳感器子系統。

3 結語

安全無小事，在石油化工自動化設計中，一定要注重安全儀表的設計，定期對裝置進行檢修，對安全完整性等級進行計算，從而保證現場施工乃至其他環節的安全問題。