石化工业仪表安全系统安全完整性等级的评估

摘要：随着经济的快速发展，石油化工装置也朝着大型化和复杂化发展。随着社会的进步，人们对环境和安全的要求也随之提高。石化工业的安全仪表是石油化工装置安全的重要保障，在石油工业内开展安全仪表系统安全整性等级的评估，可以有效地减少事故发生的频率。本文就安全仪表系统的内涵进行阐述，分析安全仪表的生命周期安全要求。

关键词：石油工业；安全仪表系统；等级评估

引言

随着社会的发展，石化工业实现了大规模的发展，石化工业的规模越大，石油化工装置过程也就越复杂。由于高温、高压和易燃、易爆等原因，导致石油化工业中的火灾、爆炸、泄露等重大安全事故不断的发生。因此，为了保证企业的安全运营，在石化工业中采用安全仪表系统，对于减少这些事故的发生以及维护工作人员的人身安全具有重要作用。

1.安全仪表系统内涵

安全仪表仪态（Safety Instrumented System ，SIS）指的是在生产装置开车、运行、维护操作以及停车的期间，对装置设备、人员健康以及环境提供安全的保护系统，当设备在运行的过程中出现故障和危险的时候，安全仪表系统可以按照预先设定的程序立即做出正确的反应，并向设备发出相应的逻辑信号，使生产装置停止运作，及时地阻止危险的发生和进一步扩散，把危害降到最低。

安全仪表系统主要有传感器、逻辑运算器、最终执行元件以及其他相应的软件构成。安全仪表在石油工业中的运用，既可以降低事故发生的频率，又能对整个生产系统进行监控，在发生安全故障的时候，及时地采取保障措施，防止或阻止危险的发生。同时，又能避免潜在的风险，保障人身安全，减少设备损失，有效地避免环境污染。

2.对安全仪表系统安全生命周期的分析

2.1对危险和风险的评估

石油化工业生产是一个比较复杂的生产过程，在生产的过程中，潜在着许多的风险，其复杂性也各不相同。这些设备的风险主要包括被控设备的风险、在给定范围内能够接受的风险、采取防范措施后残余的风险。对于这些存在的风险，可以通过仪表、相关安全仪表、其他技术以及相关的安全系统进行控制，将风险降到最低。风险预测是对一个未知事件的概率和未知事件的结果进行评估。安全仪表系统可以对不同的风险做出预测，当确定了允许存在的风险以后，就可以在安全仪表系统和其他相关系统、其他技术安全相关系统以及外部风险降低设备之间分配安全完整性要求。在这个过程中，一般采用的是低模型，根据这个模型，只要确定了允许的风险目标以后，可以根据风险的等级，列出风险事件可能出现的频率和造成后果等級，降低不允许出现的风险，对风险进行预防和控制。同时，在这个过程中，还可以对安全仪表划分风险，达到降低目标量的目的。

2.2安全仪表系统的安全要求规范

仪表功能的安全要求，可以根据安全仪表功能的分配和在安全计划编制过程来确定。安全仪表的安全功能主要包括所有仪表具有的功能、对仪表安全功能的过程安全的定义、确定和考虑共同失效的原因、对任何单个过程的安全定义，当这些状态同时发生的时候，就会产生单一的危险。

2.3对安全仪表系统的设计要点

安全仪表系统在设计的过程中，需要注意以下几点：

第一，在可行的条件下，把安全仪表系统的安全功能和非安全功能区分开，把安全仪表系统中的基本控制系统设置为一个单独的独立系统。

第二，在安全仪表设计的过程中，要遵守可操作性、可测试性以及可维修性的要求。

第三，安全仪表系统的设计，要保障过程安全状态的设置在设置以后，就会一直保持不变，直到启动复位的时候为止。

第四，对于安全仪表系统的设置，要考虑使用手动的方式来启动终端元件。

安全仪表系统在设计的时候，要满足故障检测时的行为要求。当安全仪表系统在运行的过程中，子系统在检测到危险故障时，根据诊断测试和检验测试的结果，可以让一个安全状态达到规定动作，或者是让系统在故障修复的过程中，继续保持过程的安全运行。这些动作为操作员在相应报警的过程中，把报警作为安全仪表系统的一部分。在低要求的模式下，无冗余的仪表安全子系统中检测到危险时候结果会产生：用来达到或保持某一个安全状态的规定动作和平均修复故障的时间，在这个过程中，要有其他的措施和约束来保证系统的正常运行，如果不能再平均恢复时间范围内修复故障的，就要执行另一个动作，让系统设备达到安全的状态下。

要达到硬件故障的裕度和安全完整性的结构约束要求。所谓的硬件故障裕度，指的是在系统出现故障或者错误的情况下，故障单元继续执行一个要求功能的能力。硬件故障的裕度和执行安全功能的子系统安全失效分数对硬件安全功能的最高完整性有着制约的作用。对于安全仪表系统的安全功能来说，传感器、逻辑控制器以及终端元件都应该具有最低的硬件故障裕度。

3.对安全仪表系统功能的安全评估

安全仪表系统功能的安全评估，其目的主要是调查和判断安全仪表系统和相关系统能达到的安全等级。功能安全评估应该分析进行的危险，降低风险，对系统的安全功能进行分配，最终确定要求的保护层和编制安全的规范。其计算的方法是通过对安全仪表系统的影响和危险后果的分析，计算出安全仪表系统的失效分数以及要求的平均失效分数，再根据安全仪表的子系统结构形式、检测时间、操作要求以及平均修理时间的要求，计算出安全仪表子系统的平均失效概率，最终根据相关公式得出计算的结果。安全仪表系统的系统功能的平均失效概率是由安全仪表系统的子系统的平均时效概率组合确定的，最后计算出安全仪表系统的目标量。

4.总结

安全仪表系统在现代过程工业生产中，可以有效的降低风险，保障设备长期安全的运行，在石油工业中发挥着越来越重要的作用。同时，石油化工业仪表的安全系统功能是当前石化工业需要迫切解决的问题，需要工作人员共同努力，加强对安全仪表系统安全安全完整性等级评估的研究，为石化工业的安全生产提供有效的保障。

参考文献：

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[2]陈存银.石化装置安全仪表系统完整性等级设计方法及应用[D].北京化工大学，2013.

[3]王伟平，包士毅，丁振宇， 高增梁.基于Web的石化装置安全完整性等级评估管理系统的开发[J].压力容器，2009，04：54-59.

作者简介：温怀海（1975.7—），男，广东梅州人，大学本科，高级工程师，石油工程仪表自控设计专业，任职于中石化石油工程设计有限公司。