石化工業(yè)儀表安全系統(tǒng)安全完整性等級的評估

摘要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油化工裝置也朝著大型化和復雜化發(fā)展。隨著社會的進步，人們對環(huán)境和安全的要求也隨之提高。石化工業(yè)的安全儀表是石油化工裝置安全的重要保障，在石油工業(yè)內開展安全儀表系統(tǒng)安全整性等級的評估，可以有效地減少事故發(fā)生的頻率。本文就安全儀表系統(tǒng)的內涵進行闡述，分析安全儀表的生命周期安全要求。

關鍵詞：石油工業(yè)；安全儀表系統(tǒng)；等級評估

引言

隨著社會的發(fā)展，石化工業(yè)實現(xiàn)了大規(guī)模的發(fā)展，石化工業(yè)的規(guī)模越大，石油化工裝置過程也就越復雜。由于高溫、高壓和易燃、易爆等原因，導致石油化工業(yè)中的火災、爆炸、泄露等重大安全事故不斷的發(fā)生。因此，為了保證企業(yè)的安全運營，在石化工業(yè)中采用安全儀表系統(tǒng)，對于減少這些事故的發(fā)生以及維護工作人員的人身安全具有重要作用。

1.安全儀表系統(tǒng)內涵

安全儀表儀態(tài)（Safety Instrumented System ，SIS）指的是在生產裝置開車、運行、維護操作以及停車的期間，對裝置設備、人員健康以及環(huán)境提供安全的保護系統(tǒng)，當設備在運行的過程中出現(xiàn)故障和危險的時候，安全儀表系統(tǒng)可以按照預先設定的程序立即做出正確的反應，并向設備發(fā)出相應的邏輯信號，使生產裝置停止運作，及時地阻止危險的發(fā)生和進一步擴散，把危害降到最低。

安全儀表系統(tǒng)主要有傳感器、邏輯運算器、最終執(zhí)行元件以及其他相應的軟件構成。安全儀表在石油工業(yè)中的運用，既可以降低事故發(fā)生的頻率，又能對整個生產系統(tǒng)進行監(jiān)控，在發(fā)生安全故障的時候，及時地采取保障措施，防止或阻止危險的發(fā)生。同時，又能避免潛在的風險，保障人身安全，減少設備損失，有效地避免環(huán)境污染。

2.對安全儀表系統(tǒng)安全生命周期的分析

2.1對危險和風險的評估

石油化工業(yè)生產是一個比較復雜的生產過程，在生產的過程中，潛在著許多的風險，其復雜性也各不相同。這些設備的風險主要包括被控設備的風險、在給定范圍內能夠接受的風險、采取防范措施后殘余的風險。對于這些存在的風險，可以通過儀表、相關安全儀表、其他技術以及相關的安全系統(tǒng)進行控制，將風險降到最低。風險預測是對一個未知事件的概率和未知事件的結果進行評估。安全儀表系統(tǒng)可以對不同的風險做出預測，當確定了允許存在的風險以后，就可以在安全儀表系統(tǒng)和其他相關系統(tǒng)、其他技術安全相關系統(tǒng)以及外部風險降低設備之間分配安全完整性要求。在這個過程中，一般采用的是低模型，根據(jù)這個模型，只要確定了允許的風險目標以后，可以根據(jù)風險的等級，列出風險事件可能出現(xiàn)的頻率和造成后果等級，降低不允許出現(xiàn)的風險，對風險進行預防和控制。同時，在這個過程中，還可以對安全儀表劃分風險，達到降低目標量的目的。

2.2安全儀表系統(tǒng)的安全要求規(guī)范

儀表功能的安全要求，可以根據(jù)安全儀表功能的分配和在安全計劃編制過程來確定。安全儀表的安全功能主要包括所有儀表具有的功能、對儀表安全功能的過程安全的定義、確定和考慮共同失效的原因、對任何單個過程的安全定義，當這些狀態(tài)同時發(fā)生的時候，就會產生單一的危險。

2.3對安全儀表系統(tǒng)的設計要點

安全儀表系統(tǒng)在設計的過程中，需要注意以下幾點：

第一，在可行的條件下，把安全儀表系統(tǒng)的安全功能和非安全功能區(qū)分開，把安全儀表系統(tǒng)中的基本控制系統(tǒng)設置為一個單獨的獨立系統(tǒng)。

第二，在安全儀表設計的過程中，要遵守可操作性、可測試性以及可維修性的要求。

第三，安全儀表系統(tǒng)的設計，要保障過程安全狀態(tài)的設置在設置以后，就會一直保持不變，直到啟動復位的時候為止。

第四，對于安全儀表系統(tǒng)的設置，要考慮使用手動的方式來啟動終端元件。

安全儀表系統(tǒng)在設計的時候，要滿足故障檢測時的行為要求。當安全儀表系統(tǒng)在運行的過程中，子系統(tǒng)在檢測到危險故障時，根據(jù)診斷測試和檢驗測試的結果，可以讓一個安全狀態(tài)達到規(guī)定動作，或者是讓系統(tǒng)在故障修復的過程中，繼續(xù)保持過程的安全運行。這些動作為操作員在相應報警的過程中，把報警作為安全儀表系統(tǒng)的一部分。在低要求的模式下，無冗余的儀表安全子系統(tǒng)中檢測到危險時候結果會產生：用來達到或保持某一個安全狀態(tài)的規(guī)定動作和平均修復故障的時間，在這個過程中，要有其他的措施和約束來保證系統(tǒng)的正常運行，如果不能再平均恢復時間范圍內修復故障的，就要執(zhí)行另一個動作，讓系統(tǒng)設備達到安全的狀態(tài)下。

要達到硬件故障的裕度和安全完整性的結構約束要求。所謂的硬件故障裕度，指的是在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者錯誤的情況下，故障單元繼續(xù)執(zhí)行一個要求功能的能力。硬件故障的裕度和執(zhí)行安全功能的子系統(tǒng)安全失效分數(shù)對硬件安全功能的最高完整性有著制約的作用。對于安全儀表系統(tǒng)的安全功能來說，傳感器、邏輯控制器以及終端元件都應該具有最低的硬件故障裕度。

3.對安全儀表系統(tǒng)功能的安全評估

安全儀表系統(tǒng)功能的安全評估，其目的主要是調查和判斷安全儀表系統(tǒng)和相關系統(tǒng)能達到的安全等級。功能安全評估應該分析進行的危險，降低風險，對系統(tǒng)的安全功能進行分配，最終確定要求的保護層和編制安全的規(guī)范。其計算的方法是通過對安全儀表系統(tǒng)的影響和危險后果的分析，計算出安全儀表系統(tǒng)的失效分數(shù)以及要求的平均失效分數(shù)，再根據(jù)安全儀表的子系統(tǒng)結構形式、檢測時間、操作要求以及平均修理時間的要求，計算出安全儀表子系統(tǒng)的平均失效概率，最終根據(jù)相關公式得出計算的結果。安全儀表系統(tǒng)的系統(tǒng)功能的平均失效概率是由安全儀表系統(tǒng)的子系統(tǒng)的平均時效概率組合確定的，最后計算出安全儀表系統(tǒng)的目標量。

4.總結

安全儀表系統(tǒng)在現(xiàn)代過程工業(yè)生產中，可以有效的降低風險，保障設備長期安全的運行，在石油工業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。同時，石油化工業(yè)儀表的安全系統(tǒng)功能是當前石化工業(yè)需要迫切解決的問題，需要工作人員共同努力，加強對安全儀表系統(tǒng)安全安全完整性等級評估的研究，為石化工業(yè)的安全生產提供有效的保障。

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作者簡介：溫懷海（1975.7—），男，廣東梅州人，大學本科，高級工程師，石油工程儀表自控設計專業(yè)，任職于中石化石油工程設計有限公司。