SIL验算需要掌握的基础知识.docx

SIL定级LOPA分析根据风险评估确定SIF的需求和相应的SIL等级。SIL定级的方法有很多种，行业内普遍采用的是保护层分析方法（LOPA）。需要阅读以下相关几个书籍和标准：GB/T 20438电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全保护层分析使能条件与修正因子导则美国化工过程安全中心（CCPS）著2015年版。AQT 3054-2015保护层分析（LOPA）方法应用导则GBT 32857-2016保护层分析(LOPA)应用指南。另外行业内发布了其它的团体标准，可以参考阅读。SIL验证流程1、了解工艺过程的危害和风险首先，需要对工艺过程进行危害和风险分析，确定可能发生的事故类型、后果和频率，行业通常用的是危害与可操作性分析（HAZOP）来实现。2、确定安全仪表功能（SIF）根据HAZOP分析报告，对事故场景复杂或者后果严重的事故场景进一步量化分析，使用LOPA方法确定是否需要安全仪表系统实现的安全功能，即安全仪表功能（SIF），SIL验算时需要参考SIL定级报告以对SIF的需求和相应的SIL等级进行明确。3、安全要求规格书（Safety Requirements Specification，简称SRS）SRS不仅是SIS系统设计和确认的基础，还提供了工程实施的准则，涵盖逻辑控制器的硬件集成、软件组态、安装、调试以及开车运行等多个方面。它是确保SIS系统准确性和可靠性的关键文件。SRS是SIL验算重要输入文件之一。4、安全仪表系统（SIS）的逻辑联锁图安全仪表系统逻辑联锁图通常包括输入部分(温度、压力等)、输出部分（现场阀门、开关、继电器等）、逻辑运算（如AND、OR、NOT等）以及它们更复杂的表决关系，如1oo1、1oo2等。在实际SIL验算中，逻辑联锁图是确保SIL验算数据完整、可靠的重要组成部分。5、收集设备失效数据失效数据来源有：a、工厂统计收集的失效数据；b、设备厂商提供的SIL认证数据或统计数据；c、行业通用数据（OREDA、PDS等）。行业内通常使用设备厂商提供的第三方认证的SIL证书。6、计算平均失效概率PFDavgSIL验算常用的计算方法有可靠性框图、故障树、马尔可夫模型等。其中马尔可夫算法需要大量的计算，使用SIL验算软件可快速计算。SILkit是行业内领先的SIL验算软件，可自动生成符合规范及标准要求的SIL验算报告。7、确认结构约束和系统能力的SIL等级注意：SIL验算除了计算计算平均失效概率PFDavg满足目标SIL等级，还需要考虑硬件结构的完整性等级和系统性安全完整性（系统能力SC）是否满足目标SIL等级要求。8、调整和优化讨论在SIL验证不满足要求时可采取的调整措施和优化策略。9、验证报告和审查指导如何编写详尽的验证报告，并介绍验证审查的要点。第8、9项可参加培训班交流讨论。必须掌握的概念1、安全仪表功能（SIF）：由安全仪表系统（SIS）实现的安全功能，具有特定的安全完整性等级（SIL）的安全联锁回路。2、安全完整性等级（SIL）：用于衡量SIF的安全完整性要求的等级，分为四个等级，SIL4为最高，SIL1为最低。通俗的讲，就是SIF（保护层）实现安全可靠性（满意度）的指标。3、验证（Verification）：通过检查和提供客观证据，确认要求已满足的过程。是一个审计过程。4、硬件故障裕度（Hardware Fault Tolerance, HFT）：在硬件组件出现故障或错误时，功能单元继续执行要求功能的能力。1oo2、2oo2、2oo4、2oo3的HFT各是多少？5、系统性能力（Systematic Capability, SC）：组件的系统性安全完整性满足规定的SIL要求的置信度的度量。这个指标在SIL验算中相对不太容易非常明确的确定6、要求时的平均失效概率（Average Probability of Failure on Demand, PFDavg）：在规定时间段内，当要求时，设备（系统）不能响应的平均概率。7、每小时的失效概率（Probability of Failure per Hour, PFH）：每小时设备（系统）故障的平均次数。8、误停车率（Spurious Trip Rate, STR）：在单位时间内，设备误动作引起的工艺停车或混乱的预期次数。9、检验测试间隔（Test Interval, TI）：两次成功的检验测试之间的时间间隔。10、失效率（Failure Rate, ）：时间点后的时间段内发生失效的设备总量与完好设备的总量的比值。11、结构约束（Architecture Constraint, AC）：确保SIF达到特定SIL等级所需的硬件结构要求。12、共因失效（Common Cause Failure, CCF）：由单一事件导致的多个设备或组件同时失效。13、诊断覆盖率（Diagnostic Coverage, DC）：能够通过诊断测试检测到的失效占总失效的比例。14、平均恢复时间（Mean Time to Restore, MTTR）：从失效停止工作到校正后再次工作之间的平均时间。15、安全失效分数（Safe Failure Fraction, SFF）：安全失效与总失效的比例。1-du/总16、风险降低因子（Risk Reduction Factor, RRF）：安全仪表功能要求时危险失效平均失效概率（PFDavg）的倒数，用于度量安全仪表功能提供的风险降低程度。17、故障树分析（Fault Tree Analysis, FTA）：一种用于估算设备和组件失效导致事故可能性的方法。18、马尔可夫方法（Markov Method）：一种用于定量分析SIS可靠性的数学方法。19、PFD计算：基于设备失效概率和维修时间等参数，计算SIF在规定时间内不能成功执行其功能的概率。20、SIL验算报告：记录SIL验算过程、结果和建议的文档。21、SIL验算输入：包括工程设计资料、SIF清单、SIF组成、SIF安全关键设备清单等，用于进行SIL验算的必要信息。22、SIL验算审查：对SIL验算过程和结果进行的检查和评估，确保验算的准确性和完整性。23、安全失效率 (S)：安全失效是指那些不会导致安全仪表系统（SIS）进入危险状态的失效。这个参数衡量了在单位时间内安全失效发生的概率。24、危险失效率 (D)：与安全失效相对，危险失效是指那些可能导致安全仪表系统（SIS）进入危险状态的失效。这个参数同样衡量了单位时间内危险失效发生的概率。25、安全检测到的失效率 (SD)：这部分安全失效是可以通过系统内的诊断测试检测到的。26、安全未检测到的失效率 (SU)：这部分安全失效是无法通过系统内的诊断测试检测到的。27、危险检测到的失效率 (DD)：这部分危险失效是可以通过系统内的诊断测试检测到的，允许系统在失效发生前采取措施。28、危险未检测到的失效率 (DU)：这部分危险失效是无法通过系统内的诊断测试检测到的，它们可能在任何时候发生，且不易预防。29、部分行程测试（Partial Stroke Test, PST）：PST是一种测试方法，用于在线测试最终执行元件（如阀门）在没有完全打开或关闭的情况下的响应能力。30、需求率（Demand Rate, DR）：DR是指在单位时间内对SIF提出操作要求的频率。