SIL定級與驗證知識十問十答

自2016年1月1日起，我國的安監(jiān)局逐步對于兩重點一重大項目要求新項目要求進行SIL定級與驗證。安全儀表系統(tǒng)SIS的SIF功能分配，安全完整性等級SIL的確定、設(shè)計、安裝、驗收和維護，涵蓋了工業(yè)裝置的生命周期。昌暉儀表制造有限公司整理了SIL專業(yè)知識供大家參考。

1、進行SIL定級需具備哪些前提條件，需準(zhǔn)備哪些資料，定級工作流程一般是怎樣的？ 
①SIL定級準(zhǔn)備資料： 
HAZOP分析報告；風(fēng)險可接受標(biāo)準(zhǔn)；因果表；其他資料同HAZOP分析。 
②SIL分析需要依據(jù)以下步驟順序執(zhí)行： 
設(shè)置安全目標(biāo)（風(fēng)險矩陣及風(fēng)險可接受標(biāo)準(zhǔn)） 
填寫SIF回路屬性（觸發(fā)機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)，后果等） 
分析初始事件，匹配初始風(fēng)險； 
獨立保護層分析匹配； 
確認是否需要配置SIF回路； 
為配置的SIF回路指定其所需的SIL等級 
③關(guān)鍵點解析： 
風(fēng)險可接受標(biāo)準(zhǔn)的制定需要結(jié)合企業(yè)的現(xiàn)狀 
HAZOP報告的質(zhì)量為影響SIL定級的關(guān)鍵因素 
SIL定級中初始事件及修正因子影響結(jié)果的準(zhǔn)確度 
SIL定級中“IPL”三個特性的細節(jié)把握為重中之重 
在役裝置中現(xiàn)場調(diào)研及MOC變更梳理不可缺少 

2、如何定義和理解SIF？SIF的數(shù)量如何定義的？ 
①SIF定義：標(biāo)準(zhǔn)中的安全儀表功能 
②SIF為一個回路的概念，強調(diào)的實現(xiàn)一個完整的保護功能，通常包含觸發(fā)元件+邏輯處理器+執(zhí)行元件三大部分。 
③SIF回路通常與場景相關(guān)，例如，液位高高LAHH-001及LALL-001，盡管為同一觸發(fā)元件（液位變送器），但其保護場景完全不同，所以為兩個不同的SIF回路。 
④關(guān)鍵點解析： 
SIF回路的功能需要在設(shè)計階段需要考慮，在SRS功能安全規(guī)格書中體現(xiàn) 
SIF回路需要仔細甄別，例如啟動條件、DCS控制、手動按鈕ESD等。 
SIF回路要全面，除考慮正常的聯(lián)鎖設(shè)置外，還需結(jié)合HAZOP高風(fēng)險場景 

3、經(jīng)過HAZOP分析后，哪些節(jié)點偏離需要進一步做SIL定級。比如，風(fēng)險等級高、極高的偏離，有聯(lián)鎖的控制點？ 
①哪些節(jié)點的偏離需要HAZOP，需要結(jié)合該偏差對應(yīng)場景的風(fēng)險程度 
②程序文件里均明確對中等及以上風(fēng)險場景進一步進行LOPA分析 
③關(guān)鍵點解析： 
若要SIL定級時不存在遺漏的情況，通常需要結(jié)合聯(lián)鎖表及HAZOP分析中高風(fēng)險場景結(jié)合分析。常規(guī)的做法：聯(lián)鎖表為基礎(chǔ)，HAZOP高風(fēng)險場景為補充。 

4、SIL報告對每個回路進行SIL定級之后，如何確定一個回路中每個環(huán)節(jié)（比如傳感器+控制器+執(zhí)行器）是否滿足SIL等級要求？ 
①SIF回路滿足其SIL等級，要求SIF回路（包含觸發(fā)機構(gòu)、邏輯處理器、最終元件）的PFD值和HFT同時滿足其要求。 
②SIL定級后一定要進行SRS分析，對每個回路的HFT、延遲、失效模式、旁路需求進行分析。 
③關(guān)鍵點解析： 結(jié)合國外良好的實踐，SIL定級后設(shè)計階段各元件的選取，通常采取SRS分析+SIL預(yù)驗算（儀表短名單+多種方案組合）的模式開展。  

5、我們在SIL定級中遇到過經(jīng)過第三方評估后定級為SIL A等級，該等級是如何定義的？是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)？評級為SIL A的對SIF各部件配置要求是怎樣的？ 
①定級結(jié)果為A的SIF回路無SIL等級，RRF為1-10之間。A的定義為:保留該SIF回路的功能，對其SIL等級不做要求。 

6、SIL報告中對事件發(fā)生的頻率是怎么確定的？很多事件都是隨機事件。 
①每種事件的失效都有對應(yīng)的失效模式，因此概率是可以統(tǒng)計的。 
②事件概率的可以參考：GB/AQ、CCPS、EXIDA、OREDA等權(quán)威數(shù)據(jù)庫。 
③對于在役裝置，應(yīng)結(jié)合裝置現(xiàn)場中事故及事件記錄進行分析。 
④未來的發(fā)展方向為企業(yè)自身數(shù)據(jù)庫的建立，因此失效數(shù)據(jù)的收集為首要問題。

7、若是傳感器要求SIL2等級，傳感器可以采用PFD滿足SIL2等級的產(chǎn)品，除此方法外，應(yīng)還可以采用冗余方式的傳感器（比如三取二，二取二，二取一等），在不同的冗余方式下，傳感器的PFD應(yīng)如何計算。 
①PFD驗算重點是失效數(shù)據(jù)的選取及RBD模式的建立，不同的表決機制對應(yīng)不同的RBD模型，其可靠性是完全不同的。 
②關(guān)鍵點解析：  
單個2003或者2002的RBD通常比較簡單，對一些復(fù)雜場景多層嵌套的環(huán)節(jié)需要結(jié)合工藝場景分析。 
除對PFD的驗算外，該應(yīng)MTTF平均誤動作跳車概率進行分析，通常強健設(shè)計對現(xiàn)場的表決機制進行修正分析，保證可靠性及可用性的雙重指標(biāo)。 
PFD及MTTF建議采用國際上通用的markov馬爾科夫的方法進行，普通的RBD公式法及FTA事故樹的方法已經(jīng)不推薦使用。 

8、若執(zhí)行器是開關(guān)閥，開關(guān)閥具體哪幾個部件的PFD需要滿足SIL等級的要求，比如電磁閥、執(zhí)行機構(gòu)、閥體等。 
①開關(guān)閥的電磁閥、執(zhí)行機構(gòu)、閥體都需要進行PFD值計算。尤其國外項目，需要提供單項的SIL證書。 
②開關(guān)閥可以采用PFD滿足SIL2等級的產(chǎn)品，應(yīng)也可以采用冗余的方式來滿足SIL等級要求，比如將一個開關(guān)閥+一個電磁閥，改為一個開關(guān)閥+兩個電磁閥，或是改為兩個開關(guān)閥，這三種情況如何進行PFD計算，如何進行驗證? 
IRC答復(fù)： 
不同的配置最后影響的是RBD模式，因此只要借助專業(yè)軟件，例如SISsuite，按不同要求進行配置即可。 

9、若執(zhí)行器是調(diào)節(jié)閥，同時配有電磁閥通過接收 ESD系統(tǒng)的信號實現(xiàn)聯(lián)鎖。調(diào)節(jié)閥具體哪幾個部件的PFD需要滿足SIL等級（比如電磁閥、電氣閥門定位器、執(zhí)行機構(gòu)、閥體等）？ 
①首先要確定的是：調(diào)節(jié)閥作為關(guān)斷閥是否是標(biāo)準(zhǔn)允許的，按照IEC的要求調(diào)節(jié)和關(guān)斷共用（SIL1及以上）是不允許的。 
②關(guān)鍵點解讀：目前 GB50770 為中國特色的標(biāo)準(zhǔn)，對IEC 61511/61508 的解讀為模糊的，SIL1為宜共用，這種情況下調(diào)節(jié)閥的關(guān)鍵執(zhí)行部件：電磁閥、執(zhí)行機構(gòu)及閥體必須是需要認證的，比如閥門定位器及回訊是不需要的。 

10、儀表的PFD數(shù)值的主要來源是什么？如何驗證其準(zhǔn)確性？誰來對其準(zhǔn)確性負責(zé)？ 
①PFD的數(shù)值的來源為：SIL證書、失效數(shù)據(jù)庫、工廠實際數(shù)據(jù)等三方面。 
②IEC 61508中首先推薦企業(yè)自身統(tǒng)計的符合企業(yè)自身的實際失效概率（其準(zhǔn)確性最高）。其次可以使用該元件的SIL等級證書中所提供的失效概率。以上均不能提供的話，可采用通用數(shù)據(jù)來進行計算。

SIL定級風(fēng)險矩陣  

SIL定級風(fēng)險圖