SIL验证 PPT0420

1 联系电话 13701026231 导则 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 2 冯双虎 资质资质 资质资质 中国自动化学会仪表与装置专业委员会特 聘讲师 中国石油和化学工业协会培训中心讲师 北京培英化工技术总监 中石化HAZOP SIL报告审查专家 T V 功能安全工程师 SGS TUV功能安全专家 国家安全评价师 省级安全专家 三年 天化云特聘专家 自控猫特聘专家 参编标准 参编标准 GB20438 电气 电子 可编程电子安全相 关系统的功能安全 参编书籍 参编书籍 保护层分析 初始条件与使能因子 美 国化工过程安全中心 CCPS 经验经验 HAZOP SILHAZOP SIL项目经验 项目经验 具有丰富的国内外项目经验 主持了 中石化 中石油 中海油 CPE西南等 上百个项目的HAZOP SIL评估 报警 管理工作 擅长 SIL评估 报警管理 功能安全 领域的相关研究 发表作品发表作品 基于风险分析的报警管理 优秀优秀 论文奖论文奖 功能安全的生命周期管理 优秀优秀 论文奖论文奖 保护层分析 LOPA 及风险图表法 在SIL定级中的应用 保护层LOPA分析中关键因素分析 SIL评估之紧急停车按钮篇 SIL评估之十问十答 002技术总监技术总监 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 3 联系电话 13701026231 生命周期管理 123 n HAZOP分析 或其他工艺 危害分析 SIL定级 SIL验算验算 验证验证 设计 初设VS详设 试运行 PHA半定量分析半定量分析方案设计方案设计验证验证调试调试 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 验收验收 运行运行 管理管理 4 联系电话 13701026231 GB20438标准 PHA 例如例如HAZOP SIL定级 例如定级 例如LOPA SRS安全功能规格书安全功能规格书 SIL确认或者验收确认或者验收 SIL验算验算 验证验证 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 5 联系电话 13701026231 事故树 马尔科夫 可靠性 框图 SIL验算 验证方法 6 联系电话 13701026231 SIL等级 1 1 SILSIL是衡量是衡量SISSIS系统可靠性的一个指标系统可靠性的一个指标 2 2 PFDPFD反应了反应了SILSIL等级的高与低等级的高与低 3 3 SILSIL是离散量是离散量 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 7 联系电话 13701026231 为什么需要验算 SIL2 PFD值为5E 03SIL2 PFD值为5E 03SIL2 PFD值为5E 03 整个整个SIF回路的回路的PFD为 为 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 8 联系电话 13701026231 SIL验算 SIL2 PFD值为5E 03SIL2 PFD值为5E 03SIL2 PFD值为5E 03 整个整个SIF回路的回路的PFD PFD 变送器 变送器 PFD 逻辑处理 器 逻辑处理 器 PFD 执行机构 执行机构 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 9 联系电话 13701026231 冗余结构SIS系统 典型的典型的HIPPSHIPPS系统 为什么需要这样设计 系统 为什么需要这样设计 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 10 联系电话 13701026231 SILSIL安全完整性安全完整性 硬件安全完整性硬件安全完整性系统安全完整性系统安全完整性 硬件结构约束硬件结构约束硬件随机失效硬件随机失效 硬硬 件件 故故 障障 裕裕 度度 安安 全全 失失 效效 分分 数数 失失 效效 概概 率率 共共 因因 失失 效效 PFD PFHPFD PFHMTTFspuriousMTTFspurious 检检 验验 测测 试试 间间 隔隔 检检 验验 测测 试试 覆覆 盖盖 率率 平平 均均 修修 复复 时时 间间 生生 命命 周周 期期 硬硬 件件 设设 计计 缺缺 陷陷 软软 件件 设设 计计 缺缺 陷陷 维维 护护 安安 装装 错错 误误 环环 境境 干干 扰扰 SIL验算包含 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 11 联系电话 13701026231 SIL验算的过程 SRS安全功能序需求 基本功能 目标SIL等级 过程参数 旁路 响应时间 1选择品牌及对应的失效数据 2选择冗余结构 1oo1 2oo3 3管理及操作 外部测试还是自诊断 4是否符合PFD及结构约束 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 12 联系电话 13701026231 在证书上如何体现的 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 软件输入界面软件输入界面 系统能力系统能力 结构结构 约束约束 失效失效 概率概率 13 联系电话 13701026231 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 在证书上如何体现的 软件输入界面软件输入界面 失效数据失效数据 系统能力系统能力 14 联系电话 13701026231 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 没有失效数据怎么办 品牌品牌 失效数据失效数据 失效数据失效数据 15 联系电话 13701026231 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 失效数据的来源 证书来 源 软件支 持 现场数 据 失效数 据库 软件输入界面软件输入界面 16 联系电话 13701026231 数据的传输过程 17 联系电话 13701026231 FMEA示例 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright DD可检测的危险失效 危险失效 DU不可检测的危险失效 SU不可检测的安全失效 安全失效 SD可检测的安全失效 18 联系电话 13701026231 举例说明 1 1 联锁描述 联锁描述 液位高高联锁打开出口切断阀 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 2 2 对于现有的联锁对于现有的联锁 我们最怕它出现什么故障 19 联系电话 13701026231 FMEA示例 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 20 联系电话 13701026231 失效数据统计 变送器 变送器 阀门 阀门 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 21 联系电话 13701026231 失效模式 故障模式故障模式失效模式失效模式 诊断方式诊断方式 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 22 联系电话 13701026231 典型的失效数据 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 23 联系电话 13701026231 安全失效分 数 SFF 硬件故障裕度HFT 012 60 SIL1SIL2SIL3 60 90 SIL2SIL2SIL3SIL4 90 99 SIL3SIL4SIL4 99 SIL3SIL4SIL4 结构约束IEC61508 安全失效分 数SFF 硬件故障裕度HTF 012 60 不允许SIL1SIL2 60 90 SIL1SIL2SIL3 90 99 SIL2SIL3SIL4 99 SIL3SIL4SIL4 A A类安全相关子系统的结构约束类安全相关子系统的结构约束 B B类安全相关子系统的结构约束类安全相关子系统的结构约束 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 1 SFF 1 SFF susu sdsd dddd susu sdsd dddd du du 2 HFT 2 HFT 比如比如1oo21oo2的的HFTHFT 就是就是2 1 1 2 1 1 同理同理2oo22oo2的的 HFT 2 2 0HFT 2 2 0 2oo32oo3的的HFTHFT 为为3 2 1 3 2 1 1先确定元件属于先确定元件属于A类还是类还是 B类 一般复杂元件为类 一般复杂元件为B 变送器 变送器 SIS系统 简系统 简 单元件为单元件为A类 电磁阀 阀类 电磁阀 阀 门 执行机构等 门 执行机构等 B类的类的 元件一般有微处理器或者元件一般有微处理器或者 电子类的 电子类的 2根据根据A还是还是B 确定采用 确定采用 哪个表 哪个表 3计算计算SFF和和HFT 确定可 确定可 以达到的以达到的SIL等级 等级 4比如一个元件为比如一个元件为B类 类 SFF为为80 HFT为为1 那么 那么 达到的达到的SIL等级如图 等级如图 24 联系电话 13701026231 结构约束IEC61511 SIL 最低硬件故障裕度 SFF90 1100 2210 3321 4应用特殊要求 SIL最低硬件故障裕度 10 21 1 32 4应用特殊要求 PEPE逻辑解算器的最低硬件故障裕度逻辑解算器的最低硬件故障裕度 传感器 最终元件和非传感器 最终元件和非PEPE逻辑解算器的最低硬件故障裕度逻辑解算器的最低硬件故障裕度 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 25 联系电话 13701026231 安全失效分数SFF 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 1 安全失效分数 Safe Failure Fraction 计算公式如下 SFF su sd dd su sd dd du 2 按照结构约束计算HFT SIL 最低硬件故障裕度 SFF90 1100 2210 3321 4应用特殊要求 26 联系电话 13701026231 GB50770的冗余要求 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright SILSIL变送器变送器SISSIS系统系统阀门阀门 1可冗余宜冗余可冗余 2宜冗余应冗余宜冗余 3应冗余应冗余应冗余 4更高的冗余要求 27 联系电话 13701026231 单个元件的PFD计算 1oo11oo1的冗余结构的冗余结构 PFD 需求时失效概率 失效概率 TI 检验测试间隔 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 28 联系电话 13701026231 复杂结构的PFD计算 1oo21oo2的冗余结构的冗余结构 2oo32oo3的冗余结构的冗余结构 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 29 联系电话 13701026231 某世界知名软件验算过程 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 30 联系电话 13701026231 第一步 SIF回路摘取 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 31 联系电话 13701026231 第一步 SIF回路摘取 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 32 联系电话 13701026231 某世界知名软件验算过程 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 33 联系电话 13701026231 第一步 SIF回路摘取 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 34 联系电话 13701026231 第一步 SIF回路摘取 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 35 联系电话 13701026231 第二步 计算数据收集 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 36 联系电话 13701026231 失效数据来源 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 再输入或者选取失效书库再输入或者选取失效书库 37 联系电话 13701026231 注意细节 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 38 联系电话 13701026231 第三步 软件计算 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 39 联系电话 13701026231 搭建回路结构 北京培英化工科技有限公司版权所有 Copyright 先定义结构 按照联锁回路先定义结构 按照联锁回路 软件输入界面软件输入界面 40 联系电话 13701026231 子结构选择