功能安全仪表在化工领域应用浅析

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摘要：摘要： 本文主要对功能安全仪表进行了简要介绍，重点讲解了功能安全在化工领域的现状，以及在政府安监部门的监管要求下化工领域正逐步完善。文中也提出了当前形势下功能安全在化工领域应用的一些优点，同时也指出单纯一味地过度强调功能安全的作用，在频繁改造的同时会

　　摘要： 本文主要对功能安全仪表进行了简要介绍，重点讲解了功能安全在化工领域的现状，以及在政府安监部门的监管要求下化工领域正逐步完善。文中也提出了当前形势下功能安全在化工领域应用的一些优点，同时也指出单纯一味地过度强调功能安全的作用，在频繁改造的同时会对化工行业带来新的风险。功能安全管理需要循序渐进，需要适合中国化工国情，只有安全管理水平、人员素质、技术水平都达到一定高度，功能安全才能发挥其最大效用。

　　关键词： 功能安全;SIS;SIF;安全生命周期;HAZOP分析;LOPA分析;SIL等级;功能安全管理

　　一、功能安全管理概述

　　1、引言

　　近年来，特别是化工行业，功能安全、SIS、SIL等级等词语非常火爆，化工行业频发重大安全生产事故，给社会和人民财产安全造成了巨大影响。因此高可靠性安全仪表系统SIS得到大范围推广和应用。

　　2、安全规范标准要求

　　针对功能安全方面主要是参考两个标准，一个是IEC61508：2010，国内相对应的规范是GB/T20438-2017，这是现行功能安全的通用规范，主要适用于制造商。另一个是IEC61511-2016，国内相对应的规范是GB/T21109-2007，具体应用在过程工业领域的安全仪表系统。

　　3、政府安全监管要求

　　(1)安委办〔2008〕26号文

　　2008年9月，国务院安委会颁布了《关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见》。文件提出：安全监管部门组织建设项目安全设施设计审查时，要严格审查高温、高压、易燃、易爆、和使用危险工艺的新建化工装置是否设计集散控制系统，大型和高度危险的化工装置是否设计紧急停车系统。

　　(2)安監总管三〔2009〕116号文

　　2009年6月，国家安监总局颁发的《首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》是对安委办〔2008〕26号文的实施细则，该文件列举了氧化、硝化、加氢、氯化等15种反应定义为危险工艺，并给出了推荐的控制要求及方案。

　　(3)国家安全监管总局令第40号

　　2011年8月，国家安全监管总局第40号《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》中，对重大危险源的自动化设计提成了新的明确的要求。一级或者二级重大危险源，装备紧急停车系统;涉及毒性气体、液化气体、剧毒液位的一级或者二级重大危险源，配备独立的安全仪表系统(SIS)。

　　(4)安监总管三〔2014〕116号文

　　2014年11月，国家安全监管总局颁发了《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》。该文件是在总结前面安全监管文件指导意见基础上，提出了对化工行业发展具有深远影响的要求：

　　(一)从2018年1月1日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。

　　(二)涉及“两重点一重大”在役生产装置或设施的化工企业和危险化学品储存单位，在全面开展过程危险分析基础上，通过风险分析确定安全仪表功能及其风险降低要求，并尽快评估现有安全仪表功能是否满足降低要求。

　　二、功能安全介绍

　　1、典型事故案例

　　(1)印度博帕尔毒气泄漏事故

　　1984年12月3日MIC(异氰酸甲酯)泄漏;死亡人数超过10万人，被称为十大人为环境灾害之首，史上最严重的工业化学事故。此事故对工业界产生了深远的影响，直接推动了安全管理的部分标准的落地。

　　(2)德克萨斯炼油厂爆炸事故

　　2005年3月23日英国石油公司炼油厂异构化装置爆炸，导致15人死亡和170人受伤，美国近20年来最严重的灾难事故。事故影响，在未来5年投入10亿美元，对炼油厂进行升级维修，关键装置安装先机的过程控制系统，加强员工培训，修订靠近加工区的临时建筑的安置标准。

　　(3)邦斯菲尔德油库大爆炸事故

　　2005年12月11日邦斯菲尔德油库发生爆炸，43人受伤，经济损失高达8.94亿英镑。事故直接原因为液位计故障卡住，报警失效，高液位开关联锁失效，导致溢流，罐区未安装可燃气体报警器等。英国独立事故调查委员会15个机构做的事故调查报告，直接推动了系统评估安全完整性等级的发展。

　　2、功能安全基本概念

　　(1)保护层：借助控制、预防或减轻以降低风险的任何独立机制。典型的有洋葱模型。

　　(2)基本过程控制系统(BPCS)：对来自过程的、系统相关设备的、其他可编程系统的或某个操作员的输入信号进行响应，并产生使过程和系统相关设备按要求方式进行的系统。如DCS集散控制系统、FCS总线控制系统、PLC可编程控制系统、SCADA数据采集与监视控制系统等。

　　(3)安全仪表系统(SIS)：用来完成一个或多个安全仪表功能的仪表系统。安全仪表系统由传感器，运算器和最终元件组合而成。如紧急停车系统(ESD)、安全联锁系统(SIS)、燃烧控制系统(BMS)、火气保护系统(F&G)、高压保护系统(HIPPS)等。

　　(4)安全仪表功能：由安全仪表系统执行的安全功能，对于特定的危险事件，能使过程进入或保持一个安全状态。具有特定的SIL，用以达到功能安全的安全功能。

　　(5)安全完整性等级(SIL)：在规定的条件下，规定的时间内安全相关系统成功完成所要求的安全功能的可能性。一种离散的等级(1，2，3，4四种可能等级之一)，安全完整性等级4是最高的，1是最低的。对于化工行业最高用到SIL3。

　　(6)要求时的失效概率：要求执行其安全功能时，系统不能执行的统计概率。要求是指一个状态或事件，要求SIF采取相应动作，防止危险事件发生或者减轻危险事件后果。

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