特种设备安全防护及其功能安全保障关键技术

孙丰震

摘要：特种设备是保障在人民生产、群众日常生活需要的基础设施，，在国民经济发展中占有重要地位。特种设备通常在高压、高温、高速或高空的极限环境下工作，，如果发生爆炸、起火火灾、从高处跌坠落等事故，，将导致巨大的生命人员伤亡、经济损失和不良的社会环境影响，，甚至危及公共安全。所以，应采取相关措施维护特种设备安全。基于此，本文针对特种设备安全防护及其功能安全保障关键技术进行了一定程度的探讨。

关键词：特种设备安全防护;功能安全保障;关键技术

引言：随着社会的不断发展，特种设备在人们日常生活中的应用越来越多。但随着特种设备的其使用广泛，各种由该类型特种设备导致的安全问题也层出不穷，为了能够使人民的生命健康以及财产安全得到保护，对特种设备进行安全防护，并在此过程当中定期进行检测、检查、检修更加重要。为此，本文探究了特种设备安全防护及其功能安全保障关键技术，以期降低特种设备的安全风险。

一、特种设备的内涵分析

“特种设备”是指对人身和财产安全有较大危险性的锅炉、压力容器（含气瓶）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、场（厂）内专用机动车辆，以及法律、行政法规规定适用《中华人民共和国特种设备安全法》的其他特种设备是一种在我国定义某些设备的特殊用语，特指工业和人民日常生活中所普遍采用的某些装置。这些特种设备往往具有承受高温、高压、高速的特点，存在很大的潜在风险。一旦发生事故，将造成严重的人员伤亡和财产损失。仅2019年，中国就发生了130起特种设备安全事故，导致119人死亡;因此，特种设备的安全监管尤为重要，有效的管理措施以及监督体系是预防特种设备安全事故的有效措施。在中国，特种设备由政府专门机构统一监管，并建立了由各级监管机构、行业协会、检验机构和使用单位等多方参与的监管体系。政府已经颁布了一系列法律法规来保持监管系统中的有效运行，并从2003年开始尝试预防不安全行为。尽管如此，该系统并未像预期的那样工作。从历年安全事故统计报告来看，监管因素造成的安全事故所占比例最大。

二、特种设备基于功能安全的安全防护技术

1、安全泄压装置基于功能安全的设计优化

想要设计一个优秀的特种设备安全防护系统，首先要了解安全工作的主要内容和参与者的角色设置。通过分析，我们可以明确防护系统中每个设备的工作内容、角色设置和必要性。然后，我们需要明确当前需要解决的安全问题，这也是本文的研究目的。通过分析这些存在的安全问题，总结出完善安全体系的具体要求，为以后的设计工作提供指导。例如，安全阀和爆破片是承压设备发生爆炸前的最后一道屏障，在降低设备安全风险方面发挥重要作用，但安全阀、爆破片在实际使用中都存在大量的超压不起跳、不爆破的现象，安全功能作用不能预期执行。对安全阀、爆破片进行优化设计，提升其功能安全水平，可以避免此类危险失效事故的发生。针对安全阀，对安全阀的各个设计要素SIL等级影响作了系统分析，重点开发了具备泄漏在线监测功能的安全阀，可实现对安全阀泄漏失效的实时监测，从而降低安全阀的失效率，提高其安全完整性等级。

2、完善测试认证功能安全产品方法及装备

具有一定安全完整性等级的安全防护系统或其部件产品称为功能安全产品，功能安全产品的安全完整性等级，需要通过测试认证确定。目前国内还缺乏专业、权威的功能安全产品测试认证机构，少数大型跨国公司在我国建有安全产品和生产厂区，他们的产品也只能拿到国外进行认证。此前，我们对国际上现有的功能安全评估、测试评价模式进行了全面调研，重点针对安全仪表系统的最终执行元件（紧急切断阀）这一典型产品，建立了其功能安全评估规范、测试规程和判定指标，开发了紧急切断阀的功能安全测试装置，设计了水循环系统测试平台，完成了专用的动作寿命测试、故障插入测试的测试装置的硬件、软件架构设计、UI设计等，基本实现了功能安全产品的安全完整性等级测试认证。

3、建立合理的监督体系

在传统的监管体系中，未制定有效的问责机制，在追查事故责任时无法获得详细的工作记录，往往导致调查结果不清，处罚依据不明。在以互惠共享社会网络为代表的中国社会关系背景下，建立在独立系统和数据库连接基础上的信息透明和数据共享机制，不能满足实际工作的要求。随着这种传统监管体系的运用，低效的安全管理、监管人员的工作倦怠以及许多其他安全监管问题层出不穷。为了解决这些安全监管问題，进一步降低特种设备安全事故的发生频率，有必要建立高效、准确的事故责任追踪机制，提高安全监管系统中监管信息的透明性和数据共享的效率，这意味着原有的监管体系需要升级改造。区块链技术为此类升级提供了可能性，包括一个分布式、不可更改的数字账本，可以在多个区块系列中记录工作信息。该分布式数字台账具有查询数据、固有的透明机制和高效的数据共享机制，符合特种设备安全监管的要求和技术特点。

本文针对特种设备安全监管的现状进行了全面的需求分析，得出了改进传统安全监管体系的具体要求。在这些需求的驱动下，可以设计一种基于区块链技术的特种设备安全监管系统架构，认为区块链的“交易”是信息的更新;每个监管人员在获得许可后进入监管系统的特定渠道，并通过更新区块链的智能合约，记录自己的工作信息。一旦工作信息被记录下来，它就变得不可更改。区块数据由所有工作信息组成，可以为事故责任追究提供基础数据。当这些可查询数据与分析引擎集成时，可以实现快速高效的事故责任追踪。这种安全监管体系具有有效的问责机制，使每个参与者都能认真对待自己的工作，其透明度机制限制了需要多个参与者的工作中不同参与者之间的共谋，并且由于区块链技术的共享机制，不同参与者之间的信任也得到了加强。

结束语：在现行特种设备规范中，，关于安全防护体系概念的理解有待统一，，对于功能安全概念的掌握还不深入，，且往往没有明确安全完整性等级和功能安全性要求。所以，，建立规范制度建立的首要任务就是以《特种设备安全防护系统功能安全术语和定义》为基本规范，，统一生产安全仪表体系、安全附件、紧急停车系统等各行业不同说法，引导采用功能安全的概念和安全防护的措施，并加强相关部门的监管，预防特种设备事故，保障人身和财产安全。

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