安全儀表系統(tǒng)的功能安全評(píng)估分析

黃海濤

（山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測(cè)中心，山西太原 030045）

隨著安全系統(tǒng)工程的引入，我國不斷地吸收國外先進(jìn)的分析方法和經(jīng)驗(yàn)，安全評(píng)價(jià)工作取得了較大的進(jìn)步，然而不容忽視的是，安全儀表系統(tǒng)的功能安全評(píng)估尚不完善，一些安全問題層出不窮且屢禁不止，給生產(chǎn)工作的安全性造成了很大的干擾。因此，應(yīng)對(duì)功能安全評(píng)價(jià)進(jìn)行深入地探討和研究，這不僅是促進(jìn)工業(yè)控制領(lǐng)域深入發(fā)展的需要，更是實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)有效控制與管理、全面維護(hù)工人生命財(cái)產(chǎn)安全的重要保障。

1 安全儀表系統(tǒng)的概念

作為安全相關(guān)系統(tǒng)的重要組成部分，安全儀表系統(tǒng)能夠全面有效地發(fā)揮安全儀表功能，對(duì)于提高控制系統(tǒng)的安全性有著重要的意義，因此，近年來，其應(yīng)用更加廣泛，安全儀表系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的設(shè)置分工的示意圖如圖1所示。安全儀表系統(tǒng)能夠通過一系列的動(dòng)作，合理、快捷地應(yīng)對(duì)設(shè)備故障問題，可以有效地規(guī)避安全事故，將事故給人們生命財(cái)產(chǎn)安全以及周邊環(huán)境帶來的威脅進(jìn)行全面的控制與管理。所以，通過分析以及歸納總結(jié)，安全儀表系統(tǒng)具體具有以下特征：首先，其無法對(duì)產(chǎn)品的效能以及品質(zhì)進(jìn)行改善；其次，其無法影響流程產(chǎn)量；另外，其能夠促進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)成本利用率的提升；最后，其可以通過相關(guān)損失的降低實(shí)現(xiàn)整體費(fèi)用的節(jié)約。在生產(chǎn)過程中，安全儀表系統(tǒng)具有以下作用：第一，能夠?qū)ιa(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)視，通過對(duì)生產(chǎn)過程的準(zhǔn)確判斷對(duì)威脅存在的可能性進(jìn)行排除；第二，能夠檢驗(yàn)危險(xiǎn)條件，從而全面有效的發(fā)揮安全儀表功能，以全面杜絕危險(xiǎn)事件；第三，能夠?qū)ξｋU(xiǎn)事故產(chǎn)生的后果進(jìn)行控制，有效縮小危險(xiǎn)影響的范圍。

圖1 安全儀表系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)設(shè)置分工示意圖

煤礦中常用的安全儀表系統(tǒng)有干涉甲烷測(cè)定器、煤礦用風(fēng)速表、便攜式催化甲烷測(cè)定器、一氧化碳測(cè)定器傳感器、氧氣測(cè)定器等。其中干涉甲烷測(cè)定器主要是應(yīng)用光干涉原理，測(cè)定甲烷含量，可以準(zhǔn)確測(cè)定空氣中的甲烷、二氧化碳等氣體濃度，將災(zāi)害降到最低。但是在應(yīng)用的過程中也存在一些問題，如沒有干涉條紋、干涉條紋不清楚、干涉條紋漂移、干涉條紋傾斜以及干涉條紋產(chǎn)生彎曲等。煤礦用風(fēng)速表主要是用于測(cè)量風(fēng)流速度的儀器，測(cè)量準(zhǔn)確、操作簡便，非常適合用于場(chǎng)的測(cè)量。對(duì)于上述安全儀表系統(tǒng)中存在的問題要制定有效的解決措施，以確保煤礦生產(chǎn)的順利進(jìn)行，將風(fēng)險(xiǎn)將到最低[1]。

2 進(jìn)行功能安全評(píng)估的必要性

2.1 有利于提高生產(chǎn)安全性

由于缺乏行之有效的解決措施，近年來，安全生產(chǎn)事故的發(fā)生更加頻繁，不僅給我國工業(yè)領(lǐng)域造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，還極大地威脅了社會(huì)穩(wěn)定。在這種形勢(shì)下，世界范圍內(nèi)對(duì)我國的安全生產(chǎn)現(xiàn)狀的關(guān)注更加密切，在一定程度上，我國良好的國家形象遭到了質(zhì)疑，同時(shí)，對(duì)外貿(mào)易的發(fā)展也受到了較大的限制，引起了一系列的社會(huì)問題，不利于國家經(jīng)濟(jì)的長足穩(wěn)定發(fā)展。而功能安全評(píng)估一方面能夠全面推動(dòng)安全生產(chǎn)管理體系的建立健全，另一方面也能實(shí)現(xiàn)有關(guān)問題的有效解決，有利于在安全領(lǐng)域內(nèi)為自動(dòng)化、電子技術(shù)及其相關(guān)系統(tǒng)以及產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，除此以外，對(duì)于安全生產(chǎn)技術(shù)保障體系的完善也有著重要的意義。

2.2 有利于促進(jìn)安全系統(tǒng)的深入發(fā)展

一般情況下，應(yīng)用于我國早期工業(yè)并在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮安全功能的安全系統(tǒng)大部分是一種安全連鎖系統(tǒng)。隨著時(shí)代的發(fā)展，控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)以及微電子技術(shù)不斷完善，應(yīng)用于安全系統(tǒng)的技術(shù)、方案以及系統(tǒng)在我國相關(guān)領(lǐng)域有了更加廣泛的應(yīng)用，然而在這一發(fā)展階段，安全系統(tǒng)在很多方面也存在著不少的問題。例如，在安全控制設(shè)備以及系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，安全功能的切實(shí)全面發(fā)揮嚴(yán)重缺乏可靠性，給用戶帶來了印象不佳的親身體驗(yàn)，用戶的積極性大受打擊。另外，由于行業(yè)的安全要求存在很大的差異，而安全設(shè)備的應(yīng)用普適性較差，一旦場(chǎng)合發(fā)生變化，安全設(shè)備就無法正常使用，所以，安全設(shè)備的開發(fā)需要投入大量的資金，其生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大受到了很大的限制。

2.3 技術(shù)貿(mào)易壁壘方面

在工業(yè)領(lǐng)域，功能安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的地位以及作用比較突出。例如，部分國家通過功能安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)某些特定的行業(yè)進(jìn)行了明確的規(guī)定，用戶通過安全完整性等級(jí)提出了更加多元化的需求等。通過設(shè)立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，西方國家的技術(shù)性貿(mào)易壁壘具有了更強(qiáng)的針對(duì)性，給我國進(jìn)出口貿(mào)易企業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。這些貿(mào)易壁壘是以功能安全標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)確立的，一方面對(duì)系統(tǒng)以及產(chǎn)品的出口造成了限制，另一方面也不利于系統(tǒng)以及產(chǎn)品的引入，不利于我國重點(diǎn)工程項(xiàng)目的深入發(fā)展。另外，技術(shù)性貿(mào)易壁壘還對(duì)我國工業(yè)領(lǐng)域造成了巨大的沖擊，降低了我國產(chǎn)品更新速率，對(duì)國際經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展極其不利。

2.4 導(dǎo)致有關(guān)問題的發(fā)生

安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用有利有弊，在保障生產(chǎn)安全、減少安全事故的同時(shí)，也會(huì)給其他有關(guān)問題的發(fā)生埋下較大的隱患。首先，安全儀表系統(tǒng)的運(yùn)行相對(duì)隱蔽，要全面有效地監(jiān)控其工作狀態(tài)，存在著很大的難度，發(fā)生異常情況時(shí)，故障將難以被高效排除。其次，安全儀表系統(tǒng)只有在系統(tǒng)以及裝置工作異常時(shí)才會(huì)開始運(yùn)行，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)具有固定性特征，發(fā)生異常情況時(shí)，機(jī)械的安全性也難得到全面的保障[2]。

所以，要促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)安全性的全面提升，就要切實(shí)全面的保障安全儀表系統(tǒng)的功能安全，尤其是相比于大部分的容器設(shè)備，安全儀表系統(tǒng)的可靠性的維護(hù)更加困難，要有效的維護(hù)生產(chǎn)安全，其功能安全評(píng)估不可或缺。

3 功能安全評(píng)估的內(nèi)容

首先，分析階段，這一階段的功能安全評(píng)估有定義整體范圍，達(dá)到對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行確定的目的，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分析以及危險(xiǎn)范圍進(jìn)行明確規(guī)定。在定義整體范圍的過程中，應(yīng)該全面綜合地考慮存在的各種風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)各種物理設(shè)備以及相關(guān)的事件進(jìn)行細(xì)致的考慮。然后，再以整體范圍為依據(jù)獲得全面細(xì)致的安全信息，其中應(yīng)該包含涉及到的化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量以及類型、設(shè)計(jì)中所需要的各種參數(shù)值、設(shè)計(jì)指標(biāo)以及有關(guān)信息。另外，分析階段的內(nèi)容還包括分析系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，換言之，應(yīng)該對(duì)風(fēng)險(xiǎn)以及危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)對(duì)造成的影響和事故發(fā)生的可能性進(jìn)行具體的分析。除此以外，分析階段還要不斷明確整體安全要求，并進(jìn)行細(xì)致的分析，以風(fēng)險(xiǎn)值為依據(jù)來決定安全儀表系統(tǒng)的使用與否。最后，應(yīng)科學(xué)合理的分配安全要求，以有效地降低風(fēng)險(xiǎn)。

其次，實(shí)現(xiàn)階段，這一階段的功能安全評(píng)估是確定相應(yīng)技術(shù)，以提高信息轉(zhuǎn)換的效率、可靠性、準(zhǔn)確性以及經(jīng)濟(jì)性，另外，還包含評(píng)估硬件以及系統(tǒng)的安全完整性、評(píng)估安全儀表系統(tǒng)的確認(rèn)、運(yùn)行以及安裝階段，以切實(shí)達(dá)到安全要求以及安全水平[3]。

最后，在運(yùn)行階段，應(yīng)該科學(xué)合理地評(píng)估整體的維護(hù)以及操作階段，確保維護(hù)工作的貫徹落實(shí)和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性，通過周期性功能測(cè)試實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在危險(xiǎn)的有效控制。另外，在安全儀表系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，故障問題的發(fā)生難以避免，這時(shí)往往會(huì)進(jìn)行整體的改型以及修改。為此，應(yīng)該全面綜合地考慮修改造成的影響，同時(shí)，應(yīng)該努力確保安全儀表系統(tǒng)安全完整性水平的前后一致性。

4 總結(jié)

總而言之，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，安全儀表系統(tǒng)的地位及作用相當(dāng)?shù)耐怀觯坏┢涔δ苁苁鹿实挠绊懚鵁o法切實(shí)發(fā)揮，將會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行動(dòng)作難以落實(shí)，由此極易引發(fā)一系列的惡劣后果。所以，對(duì)安全儀表系統(tǒng)的功能安全評(píng)估進(jìn)行深入的分析和探討十分的重要。相比于其他的發(fā)達(dá)國家，我國的功能安全評(píng)估工作還存在很多的不足，然而也意味著其在我國眾多領(lǐng)域中的提升、發(fā)展空間也相當(dāng)廣闊，為此，國家應(yīng)該投入更大的力度，不斷完善法律法規(guī)，為功能安全評(píng)估的深入發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

［1］文華，鈕英建.功能安全評(píng)估在安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用體系研究［J］.中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2011（7）：116-119.

［2］沈?qū)W強(qiáng)，白焰.安全儀表系統(tǒng)的功能安全評(píng)估方法性能分析［J］.化工自動(dòng)化及儀表，2012，39（6）：703-706.

［3］張志春.第三十九講：淺析電力系統(tǒng)中功能安全評(píng)估技術(shù)的使用［J］.儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2014（2）：16-21.