在役装置SIL评估内容及流程
在役装置安全仪表系统安全 完整性等级（SIL）评估 主要内容 一、安全仪表系统与安全仪表功能 二、安监总局关于SIS的相关规定 三、安全仪表系统（SIS）安全生命周期 四、在役装置SIS系统SIL评估 一、为什么要开展SIL评估 1.为什么要开展SIL评估 关于加强化工安全仪表系统管理是指导意见安监总局116号文 涉及“两重点一重大”在役生产装置或设施的化工企业和危险 化学品储存单位，要在全面开展过程危险分析（如危险与可操作性 分析）基础上，通过风险分析确定安全仪表功能及其风险降低要求 ，并尽快评估现有安全仪表功能是否满足风险降低要求。 企业应在评估基础上，制定安全仪表系统管理方案和定期检验 测试计划。对于不满足要求的安全仪表功能，要制定相关维护方案 和整改计划，2019年底前完成安全仪表系统评估和完善工作。 一、为什么要开展SIL评估 1.为什么要开展SIL评估 国家安全监管总局关于印发危险化学品从业单位安全生产标准化评审标准 的通知（安监总管三201193 号） u 二级企业化工生产装置未设置自动化控制系统，或涉及危险化工工艺和 重点监管危险化学品的化工生产装置未根据风险状况设置安全联锁或紧 急停车系统等，扣100分（A级要素否决项）。 u 一级企业涉及危险化工工艺的化工装置未设置安全仪表系统，或未建立 安全仪表系统功能安全管理体系，扣100分（A级要素否决项）。 u新建大型和危险程度高的化工装置，在设计阶段未进行仪表系统安全完 整性等级评估的，扣 2 分 。 一、为什么要开展SIL评估 1. 为什么要开展SIL评估 国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见（安监总管 三201388 号） （十七）设备安全运行管理。 开展安全仪表系统安全完整性等级评估。企业要在风险分析的基础上， 确定安全仪表功能（SIF）及其相应的功能安全要求或安全完整性等级（SIL ）。企业要按照过程工业领域安全仪表系统的功能安全（GB/T21109） 和石油化工安全仪表系统设计规范的要求，设计、安装、管理和维护 安全仪表系统。 一、为什么要开展SIL评估 2. SIL评估解决的问题 应该在哪里设置联锁？-HAZOP、LOPA 应该设置什么样的联锁？-LOPA 如何设置联锁才能满足风险降低需求？-SIS设计 如何管理和维护联锁，才能保持其功能？-操作与维护 不符合要求的如何整改？-依据法律法规、标准规范 二、在役装置SIL评估的主要内容 u过程危害分析PHA uSIL定级建立的工艺过程的安全目标（可接受风险） u保护层分析（LOPA）报告（SIL定级报告） u过程安全需求规范（SRS） uHAZOP完善报告（对已经开展过HAZOP报告） uSIL验证报告 uSIL验证不符合项的建议等。 三、在役装置SIL评估的主要流程 1. 工艺过程危害分析PHA 三、在役装置SIL评估的主要流程 1. 确认可容许风险。依据法律法规及企业实际，建立工艺过程的安 全目标（可容许风险）； -确认量化的可接受风险值 三、在役装置SIL评估的主要流程 三、在役装置SIL评估的主要流程 （示例） 三、在役装置SIL评估的主要流程 确认可容许风险。依据法律法规及企业实际，建立工艺过程的安全 目标（可容许风险）； -确认量化的可接受风险值（示例） 序号后果严严重性 可接受风险频风险频 率 备备注 人员员财产财产环环境 1A轻微影响 1.0E-11.0E-11.0E-1 2B中等影响 1.0E-21.0E-21.0E-2 3C较大影响 1.0E-31.0E-31.0E-3 4D较大 1.0E-51.0E-51.0E-5 5E严重性的 1.0E-61.0E-61.0E-6 三、在役装置SIL评估的主要流程 确认可容许风险。中国石化安2018150号文推荐的 三、在役装置SIL评估的主要流程 三、在役装置SIL评估的主要流程 三、在役装置SIL评估的主要流程 三、在役装置SIL评估的主要流程 2.确认事故场景。 u对HAZOP分析中可能出现人员伤亡或后果相当的场景 三、在役装置SIL评估的主要流程 2.确认事故场景。 u现有联锁回路进行逐回路分析 三、在役装置SIL评估的主要流程 3.SIF辨识及SIL等级确定。对确认的事故场景开展保护层分析，确 认是否需要安全仪表功能SIF及SIL等级; -修正的风险图、LOPA uHAZOP-LOPA 三、在役装置SIL评估的主要流程 3.SIF辨识及SIL等级确定 -修正的风险图 风险被定义为发生伤害的概率与严重程度的组合。在过程领域，风险是 以一下4个参数的函数： -危险状况的后果（C）；发生危险事件很可能导致的死亡和/或严重受 伤的人数、财产损失及环境影响的程度。CA CB CC CD （注：与企业制定的可结束风险有关） -占有率（暴露区域被占用的概率）（F）；在发生危险事件时段内暴 露区被占用的概率。FA FB -避免风险状况的概率（P）；如果要求时SIF失效，暴露的人员能够避 免存在的风险状况的概率。PA PB -要求率（W）；在所考虑的SIF不存在的情况下，每年发生危险状况的 次数。W1 W2 W3 三、在役装置SIL评估的主要流程 3. SIF辨识及SIL等级确定。 -修正的风险图 三、在役装置SIL评估的主要流程 3. SIF辨识及SIL等级确定 -修正的风险图 风险图法SIS选定示例2 在HAZOP研究中识别出一个SIF，存在200磅剧毒的碳酰氯从制作 聚碳酸酯树脂的反应器中释放出来的事故风险，该风险将导致7.6人 死亡，这种事故未减低风险的频率为每112年发生一次。参照风险矩 阵完成一个SIL选定。 由HAZOP报告可知： C：可能导致7.6人死亡； W：每112年发生一次 F：？ P：？ 三、在役装置SIL评估的主要流程 3. SIF辨识及SIL等级确定 -修正的风险图 三、在役装置SIL评估的主要流程 4. SIF辨识及SIL等级确定 -保护层分析法 三、在役装置SIL评估的主要流程 4.SIF辨识及SIL等级确定 -保护层分析（LOPA） 独立保护层（IPL）具有以下特点： u 专一性：只被设计用来防止或减轻一个潜在的危险事件的后果，由于多种 原因都可能导致同一危险事件，因此，多个事件情景都可由一个IPL来启动 动作。例如：某储罐超压可以由安全阀保护，但造成超压的事件情景有多 种。 u 独立性：IPL是与已验明的危险相关系统的其他保护层相独立的。 u 可信性：可信任IPL能执行所设计的那些功能（随机失效和系统失效）。 u 可审核性：它被设计成能有助于定期确认保护功能。安全系统的检验测试 和维护是必要的。 三、在役装置SIL评估的主要流程 4.SIF辨识及SIL等级确定-保护层分析（LOPA）示例 u 搅拌器停运可能造成反应器超 压泄漏，可接受频率10-5次/年 u 搅拌器马达每两年失效一次 u 保护层PFD为: - 操作时间为一年的29% -操作响应失效，PFD=0.1 -骤停失效，PFD=0.1 -减压阀失效，PFD=0.07 三、在役装置SIL评估的主要流程 4.SIF辨识及SIL等级确定-保护层分析（LOPA）示例 三、在役装置SIL评估的主要流程 4.SIF辨识及SIL等级确定 -保护层分析（LOPA）示例 三、在役装置SIL评估的主要流程 4.SIF辨识及SIL等级确定-保护层分析（LOPA）示例 三、在役装置SIL评估的主要流程 4.SIF辨识及SIL等级确定。 -保护层分析（LOPA）示例 已知事件预期发生率=1.02×10-4 已知可容风险水平=1×10-5 不满足可容许风险水平，需要一个超压保护的SIF 计算SIF的SIL: PFD=可容忍风险/预期风险 PFD = 1×10-5 / 1.02×10-4 = 0.098 RRF = 1/PFD = 1/0.098 = 10.2 SIF必须是一个SIL1的系统， 准确地描述为SIL1且RRF大于10.2 三、在役装置SIL评估的主要流程 4.SIF辨识及SIL等级确定 -保护层分析（LOPA）示例 三、在役装置SIL评估的主要流程 4.SIF辨识及SIL等级确定。 -保护层分析（LOPA）示例 三、在役装置SIL评估的主要流程 4.SIF辨识及SIL等级确定 -保护层分析（LOPA）示例 三、在役装置SIL评估的主要流程 5.SIL验证。 对SIL1及以上的SIF（RRF大于等于10）进行验证 GB/T21109要求依据安全要求规范，设计符合要求的安全仪表系统 ，应符合三方面要求： Ø 平均失效率（PFDavg/PFH）-满足需求时的失效概率PFDavg(低 需求模式）或危险失效频率PFH（高要求或连续模式）； Ø 结构约束（AC）-冗余形式; Ø 系统能力约束(SC)- 三、在役装置SIL评估的主要流程 5. SIL验证 主要流程 三、在役装置SIL评估的主要流程 5. SIL验证-需求时的失效概率PFDavg(低需求模式） 三、在役装置SIL评估的主要流程 5. SIL验证-需求时的失效概率PFDavg(低需求模式） 三、在役装置SIL评估的主要流程 5. SIL验证-需求时的失效概率PFDavg(低需求模式） 三、在役装置SIL评估的主要流程 5. SIL验证-需求时的失效概率PFDavg(低需求模式）影响因素 三、在役装置SIL评估的主要流程 5. SIL验证-需求时的失效概率PFDavg(低需求模式）影响因素 CPT-检验测试能力 TI-检验测试时间间隔 MT-SIF的操作寿命 PTD-测试持续时间 MTTR平均修复时间 三、在役装置SIL评估的主要流程 5. SIL验证-需求时的失效概率PFDavg(低需求模式）影响因素 三、在役装置SIL评估的主要流程 6. SIL验证-结构约束AC 为消除系统失效，达到一定的安全完整性等级，必须满足硬件 故障裕度（HFT）要求，HFT与设备的安全失效分数、设备类型有关 u IEC61511.1-2003传感器、最终元件和非逻辑控制器的HFT 注：HFT有条件减1 三、在役装置SIL评估的主要流程 6. SIL验证-结构约束 三、在役装置SIL评估的主要流程 6. SIL验证-结构约束 三、在役装置SIL评估的主要流程 7. SIL验证实例 三、在役装置SIL评估的主要流程 7.SIL验证实例 三、在役装置SIL评估的主要流程 8. SIL验证-能力约束SC 三、在役装置SIL评估的主要流程 9. 对不满足要求的SIF提出其整改建议 u调整设备选型 u调整AC u选择合理的检验测试时间间隔 三、在役装置SIL评估的主要流程 10.SIL评估报告的主要内容： uSIL定级建立的工艺过程的安全目标（可接受风险） u保护层分析（LOPA）报告（SIL定级报告） u过程安全需求规范（SRS） uHAZOP完善报告 uSIL验证报告 uSIL验证不符合项的建议等。 四、目前在役装置SIL评估的状况 在役SIS系统在确定SIL等级并加以验证时国内缺乏相关的软件及数据 库，这是我国目前落实安监局116号文件实施的一个短板 失效数据是安全仪表系统安全完整性等级评估的基础，目前比较典型 的工业仪表及设备的时效数据库有如下几种可供参考： a)海上设备可靠性数据库（OREDA）-DNV b)过程设备可靠性数据库（PERD）-CCPS c)安全设备可靠性数据库（SERH）-EXIDA d)安全仪表系统可靠性数据库（PDS）-STNTEF 四、目前在役装置SIL评估的状况 目前我国SIL评估软件也是参考国外公司： a.exida的 exSILentia b.西门子SET安全评估软件 c.美国Honeywell的Safecale 软件 d.加拿大的ACM的Silcore e
