安全仪控系统设计指引

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1、安全仪控系统设计指引目录页次1安全仪控系统与安全等级缘由41.1What?èSISàSIFàSIL41.1.1安全仪控功能的操作模式41.1.2需求模式的安全等级41.1.3连续模式的安全等级51.2Why,WhereandWhen?èISA和IEC61508/6151151.2.1美国：滥觞51.2.2欧盟IEC：集大成51.3How?èIEC61508/61511和安全生命周期62招标书SIS/SIL工作划分及需求72.1SIS/SIL工作划分及报价风险72.2招标书SIS/SIL软件需求72.3招标书SIS测试周期及SIL验算参数82.3

2、.1工厂岁修及SIS测试周期82.3.2SIL验算参数82.3.2.1SIS测试周期与PFDavg关系82.3.2.2SIS任务时间、测试效率与PFDavg关系82.3.2.3Beta系数与PFDavg关系92.3.2.4MTTR与PFDavg关系103SIS/SIL项目执行要点103.1SIS/SIL开工澄清会议103.2Phase1:风险评估(HazardandRiskAssessment)113.2.1SIL分级准则(SILClassificationCriteria)113.2.2SIL风险评估(HazardandRiskAssessm

3、ent)113.3Phase2:保护层安全功能分配123.4Phase3:SIS安全需求规范(SISSafetyRequirementsSpecification)123.5Phase4:SIS设计(SISDesignandEngineering)133.5.1SIS设计及SIL验算133.5.1.1故障率相关基本定义133.5.1.2硬件容错备援需求143.5.1.3SIS架构-Voting143.5.1.4故障率数据的来源153.5.1.5SIL验算报告153.6SIS测试及测试程序163.6.1SIS在线测试163.6.2SIS在线测试：

4、P&ID已有相关设施者173.6.3SIS在线测试：P&ID未标示相关设施者173.6.4SIS测试程序184SIL计算理论204.1FailureMode&EffectAnalysis(FMEA)204.2ReliabilityBlockDiagram(RBD)204.3MarkovAnalysis214.4FaultTreeAnalysis(FTA)215缩写、SIS法规清单及参考书目225.1机关及术语缩写225.2SIS法规清单235.3SIS参考书目241安全仪控系统与安全等级缘由1.1What?èSISàSIFàSIL安全仪控系统(

5、SafetyInstrumentedSystems:SIS)指的是一个仪控系统，包含传送器、可程控器(logicsolver)、控制阀或pump，可用来达成某一个或多个安全仪控功能(SafetyInstrumentedFunction:SIF)。Shell把SIF叫做InstrumentedProtectiveFunction(IPF)。所谓的安全仪控功能，就是具有安全等级(SafetyIntegrityLevel:SIL)的逻辑连锁，可藉以避免工厂不幸的工安事件发生。SIL就是一个SIS的安全境界指标，它的定义取决于安全仪控功能的操作模式(m

6、odeofoperation)：需求模式(demandmode)或连续模式(continuousmode)。1.1.1安全仪控功能的操作模式根据IEC61508-43.5.12节的定义，安全仪控功能的需求频率不大于每年一次，且不大于SIS测试的一半频率，方可视为需求模式，否则须视为连续模式。例如，某一SIF需求频率是每年一次，且该SIS每年测试两次，即可适用需求模式。相对于IEC61508-4的定量定义，IEC61511-13.2.43.1节的操作模式定义则偏向定性描述，有助于了解需求模式及连续模式的特性。根据IEC61511-1的定义，在SI

7、S故障时且【制程操作异常或DCS故障】时，危险才会发生的SIF操作模式，称之为需求模式。反之，只要该SIS故障，不管制程或DCS是否异常，皆有潜在危险存在的SIF操作模式，称之为连续模式。飞机的自动导航系统是典型的「连续模式」，而石化业一般而言属于需求模式。1.1.2需求模式的安全等级基本上SIL和成功率(availability)，都是用来描述当制程发生异常时，所需要SIS正常发挥跳车功能的需求程度。接受一个SIL1的SIS，意味着该灾害风险很低，使用一个可能有10%失败率(90%成功率)的SIS是可接受的。举一个SIL1SIS，用在油槽高液

8、位跳脱的例子来说。90%成功率代表有10次高液位发生时，有可能发生1次SIS失败，而导致油槽溢流。这样的风险是可承受的吗？若不能，则须使用更高等级的S