探讨合成氨装置安全仪表系统中的SIL评估

随着化工装置规模的不断扩大以及控制水平的不断提高,装置的安全将更多地依靠安全仪表系统(SIS)进行保障。SIS是一种安全保护系统,联锁的需求来源于多个方面,设备的可靠性是一个很重要的因素,需要对系统的安全完整性等级(SIL)进行评估。以典型合成氨装置的SIS为例,依据IEC 61511标准对合成氨装置的SIS进行定量分析。探讨了合成氨装置SIS定量评估过程中风险矩阵与控制,SIF识别,DCS与SIS的阀门共用等问题。     

SIL评估技术在甲醇装置中的应用

依据IEC 61511标准,介绍了对某770kt/a整合甲醇装置的安全仪表系统(SIS)进行安全完整性等级(SIL)评估的过程,评估结果均能满足专利商规定的安全完整性等级要求。对引进国外专利商工艺包在设计过程中SIS的SIL评估过程中存在的诸如风险控制、安全联锁功能(SIF)识别、安全联锁逻辑结构的选择,DCS与SIS的共用以及独立保护层设置等问题进行了探讨,并提出了相应的解决方法。通过总结甲醇装置SIL等级定量评估经验,为在工程设计阶段实施SIS的SIL等级定量评估工作提供借鉴。     

安全仪表功能回路设计及SIL验算

简要介绍了安全仪表功能(SIF)回路安全完整性等级(SIL)定级的方法;分别介绍了IEC 61508和ISA TR84.00.02中SIL验算的方法;以普通仪表和经过安全完整性等级认证的仪表为例,计算其平均失效概率(PFDavg),得出SIF回路的SIL。比较普通仪表和经过安全完整性等级认证的仪表组成的SIF回路,结合实际设计和应用情况,给出安全仪表系统(SIS)设计的建议。     

SIS安全联锁功能可用性分析

安全完整性等级(SIL)是衡量安全仪表系统(SIS)安全防护能力的重要指标,SIS的配置高,对装置生产安全具有有效的防护能力。反之,虽然SIL等级满足了安全要求,但由于误停车率过高(可用性差),将使生产无法正常进行,而引起巨大的经济损失。目前,SIS自动投用率普遍偏低,误停车率高是其中一个主要原因。阐述运用马尔可夫模型求解SIF平均误停车时间间隔(MTTFS)指标和平均误停车概率(PFSavg)指标,以实例说明在分析SIF中综合考虑SIL和平均误停车性能指标,对保障SIF的自动投用,提高生产安全保障能力的重要性。     

SIL分析在海上油气平台中的应用

结合某海上油气平台安全完整性等级(SIL)分析项目实例,简要介绍了海洋石油领域SIL分析常用的修正风险图表分析法的基本原理、方法和主要步骤。该项目根据修正风险图表法,分析并确定了受保护的设备(EUC),识别了保护EUC的安全仪表系统(SIS),确定出其相应的安全仪表功能(SIF),并对SIF的危害事件进行辨识,然后根据后果分析得出了SIF的SIL等级。结果表明:该项目SIL分析共评估了18个SIF的SIL等级,其中有8个SIF为SIL1,8个SIF为SIL2,2个SIF为SIL3,没有属于SIL4的SIF。     

关键过程误停车率与安全仪表功能回路的设计

介绍了ISA-TR84.00.02规范中对关键过程误停车率(STR)的计算方法 ,给出了能承受的STR判断方法。根据具体案例,分别对普通仪表和经过安全完整性等级(SIL)认证的仪表组成的安全仪表功能(SIF)回路的STR进行了计算,对比了不同的"Moo N"结构的SIF回路的STR。分析接线箱、浪涌保护器、安全栅、继电器对SIF回路STR的影响,结合工程实际,给出SIF回路设计的建议。     

基于因果表的安全仪表功能分析方法探讨

IEC 61508和IEC 61511是流程工业中安全仪表系统(SIS)需要执行的基本标准,对SIS的评估、分析、设计、实施、应用等均起着指导作用。介绍了按照IEC 61508,IEC 61511标准定义的安全仪表功能(SIF)的基本含义和要求;对石油化工装置中常见的各种联锁按照IEC 61511标准的要求来如何描述进行了说明,通过实例对因果表在联锁分析过程中的主要方法和转换进行了详细的论述;明确了在分析过程中应该从仪表保护功能的主要动作、危险产生的后果、安全联锁的直接原因和间接原因等,来定义符合IEC 61511标准的SIF。     

安全仪表系统SIL定级及LOPA的应用研究

安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级(SIL)定级是安全仪表系统(SIS)设计的基础，在IEC 61511中定义了SIL定级的多种方法。对比分析了SIL定级应用较多的方法，如安全层矩阵法、修正风险图表法以及保护层分析法(LOPA),总结出LOPA分析方法的优点，并结合海上某采油平台上典型SIF回路的SIL定级过程介绍了保护层分析法(LOPA)的实际工程应用。     

安全完整性等级验证方法的比较

目前安全仪表系统的可靠性建模方法主要是简易公式法和马尔科夫法(Markov),首先简要介绍了两种方法,其次采用两种方法验证某装置丙烯塔火炬减排安全仪表功能(SIF)的安全完整性级(SIL),最后对计算结果进行比较和分析。结果显示:对于SIL等级较高的工况,回路结构复杂,SIF的失效状态较多,此时公式法的计算结果准确性降低,而马尔科夫法计算较为准确,但是建立模型比较耗时。     

SIL技术在镇海炼化的应用

安全完整性等级(SIL)技术是一项用于评估安全联锁系统安全完整性的新兴技术,针对装置当前联锁及其保护设置,依据IEC61511系列标准,对联锁不足、存在拒动作可能的联锁回路进行定量计算和评估,对联锁过度和误动作可能性较大的联锁回路提出相应的改进意见,减小误跳车发生的可能性,提高装置安全水平.建立了与中国石化镇海炼化分公司相适应的联锁系统安全完整性评估方法,纠正了标准应用中存在的误区.利用评估获得的结果对装置的联锁系统进行了优化,联锁的可靠性与安全性得到了提高,具有应用推广的价值.     

安全完整性等级在天然气处理装置中的应用

简要介绍了天然气处理装置应用安全完整性等级评估的必要性,讨论了安全完整性评估的基本方法。选择风险图表法对SIL评估的过程作了详细的论述,并形成了一种针对风险图表法的SIL评估流程。结合生产实例,展示了安全完整性等级评估的过程与结果。结果显示：根据有针对性的建议措施可以有效提高装置的安全性和可靠性。     

海洋石油平台安全仪表系统安全完整性等级的确定

危险与可操作分析(HAZOP)和保护层分析(LOPA)是过程工业用于风险分析和安全评价的常用方法。介绍采用HAZOP和LOPA的方法,对海洋石油平台的生产分离器进行风险分析;根据分析结果确定需要的安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级(SIL),确定其是否需要设置安全仪表系统(SIS)的保护。     

SIS仪表维护及操作旁路的设计应用

在旁路状态下,安全仪表系统(SIS)的安全仪表功能(SIF)及其安全完整性等级(SIL)都受到限制,旁路的设计和操作管理成为SIS中的关注焦点。从工程设计角度出发,针对仪表维护旁路开关和操作旁路开关的设计和设置原则等,进行了探索。以航煤加氢装置的3个典型联锁控制为例,提出了不同的旁路开关设计方案。应用表明:设计方案效果良好,保证了装置SIS的顺利投用与运维。     

SIL验证与安全仪表系统的优化设计

安全仪表功能(SIF)回路是为了降低特定场景的安全风险而设置的,定级报告中SIF回路的功能描述是工艺设计的完整逻辑要求,包含关键动作及附件动作。安全完整性等级(SIL)验证属于概率学领域研究范畴,影响失效率的因素多且复杂。如果SIL验证无法通过,将造成大量的设计变更,浪费工程投资,影响工期。设计人员应关注SIL定级报告中关键动作的识别、要求平均失效概率以及SIF回路架构的约束。按照文中方法优化测量元件、逻辑控制器、执行元件及辅助元件的设计,可增加通过验证的概率。在没有预验证及安全要求规格书时,可以参考文中典型可通过SIL验证的SIF回路的经验架构进行优化设计,以减少工程变更。     

基于SIL评估的输气站场安全仪表系统现状分析与改进

为分析输气站场安全仪表系统的完整性和可靠性,以某典型输气站场为例,在分析现有安全仪表系统不足的基础上,充分结合危险与可操作性（HAZOP）分析、保护层（LOPA）分析和马尔科夫模型等方法,建立一套适合输气站场的安全仪表（SIF）回路辨识、安全完整性等级（SIL）定级和SIL验证的流程,并针对不满足SIL验证的SIF回路提出改进措施。结果表明,该站场内需设置11个SIF回路,其中1个应达到SIL2等级,10个应达到SIL1等级;由于安全功能认证证书缺失,缺乏相关失效概率数据,无法对部分已设置的SIF回路进行SIL验证工作。应从改进冗余表决结构、缩短测试周期和改进设备选型等方面对SIF回路进行改进;输气站场应选用获得安全功能认证的组件,并收集企业、行业和国际通用数据库,建立准确的失效数据。研究结果可为今后同类型站场安全仪表系统的设计和运营提供实际参考。     

煤气化装置的SIL验算及敏感性分析

以某合成氨、尿素生产装置安全仪表系统的SIL评估为背景,介绍了煤气化装置中SIF回路SIL可靠性验算/验证工作,详细叙述了SIL验算方法及企业取值建议,描述了验算工作流程,对验算结果进行案例展示,并对未通过验算的SIL回路进行敏感性分析,制定最优改进措施。针对在役装置,要对各个SIF回路的功能测试周期、测试方法与结果进行验证,以确保SIS在整个生命周期内符合完整性要求。     

在役装置安全仪表功能回路SIL评估及应用

安全完整性等级(SIL)评估是评价安全功能是否具有可靠执行的能力.介绍了SIL等级划分、硬件结构约束的概念,以重点危险化工工艺气化装置为例完整阐述SIL评估过程,评估采用LOPA方式开展回路定级,从硬件结构约束、平均失效概率两个维度验算回路是否满足要求,最后讲述SIL评估在仪表及控制系统日常管理中的应用,通过实施SIL...     

SIS在过程工业应用中的典型问题探讨

介绍了电气、电子、可编程电子安全相关系统功能安全标准IEC61508以及过程工业安全仪表系统的功能安全标准IEC61511,以风险降低的目标要求为着眼点,在安全生命周期的架构下,确立了SIS工程实践的技术和功能安全管理体系,确保SIS实现风险降低的"绩效"水平。围绕IEC61508/IEC61511,试图探讨在SIS工程实践中需要重视并解决好的几个典型问题。包括:危险和风险分析、安全要求规格书、SIS设备(子系统)的选型与结构设计、安全仪表功能(SIF)的SIL评估,典型的功能安全管理活动,以及如何对现有装置的SIS系统进行安全评估。实施IEC61508/61511,基于"绩效"的SIS工程实践,就是试图在安全监控措施的投入成本和风险降低的收益之间找到一个平衡点。     

天然气处理装置中SIL软件化评估方法应用研究

天然气处理装置需要配备一系列的安全防护措施,包括安全仪表系统(SIS),目前主要采用常规的安全完整性等级(SIL)评估方法来确定设计上SIS或在役装置SIS系统配置是否满足装置安全生产的需求。分析了SIL评估的特点以及它与危险与可操作性分析(HAZOP)、资产完整性管理的关系,论证了开展SIL评估的意义。同时,提出了一种SIL评估方法,并将这种方法转化成SIL评估软件进行了探讨和规划。应用结果表明,理论上,将常规SIL方法加以改良,使这种方法软件化是可行的,而一旦这种针对性较强的SIL评估软件得以应用,将大大降低天然气净化处理装置SIL评估所投入的人力和财力,评估结果也将更为客观和可信。     

LDPE装置反应器联锁系统可靠性计算方法研究

为评估低密度高压聚乙烯(LDPE)装置反应器紧急泄压安全联锁系统的安全完整性等级,利用FMEA方法深入研究电磁阀的失效模式及影响,确定安全完整性等级及误跳车计算的逻辑结构。针对评估中遇到的复杂逻辑,提出新方法弥补现有NooM结构可靠性定量计算中的不足。通过评估,确定反应系统的安全完整性等级,为联锁的安全与否提供了重要依据。