SIL验算应用场景的探讨

基本控制过程系统各组件PFD验算实例

LOPA应用导则中关于逻辑运算器PFD比 BPCS 回路其它部件的 PFD 至少低两个数量级组，则可使用方法 B， 允许两个回路都作为同一场景下的 IPL。同时要求分析人员应能具备相关的专业知识，如SIL验证能力等；本文将采用PDS手册的通用数据验算BPCS控制回路的各个部件PFD值，分析逻辑运算器和其它部件的PFD值，是否达到LOPA应用导则的要求？

PDS手册(安全仪表系统可靠性数据)提供了与最新可用数据源一致的数据以及一些新设备的数据。是作为“安全仪表系统完整性管理” 研究项目的一部分进行的。备注：PDS手册由用户发起的研究项目，挪威研究理事会和 PDS论坛参与者赞助。

验证软件采用杭州豪鹏科技自主研发的SIL验证软件，该验证软件经过测试，与权威第三方认证公司（如tuv、exida、BV等）的证书数据计算结果完全一致，是国内领先的SIL验证软件，并且是tuv特灵顿培训的示例软件。国内有非常多的第三方公司使用该软件开展SIL验证工作。

1、PDS手册通用数据

以下数据来自于PDS手册：

第一部分传感器数据,PDS认为70%为可信数据。

组件	λDU(平均)1	λDU(70%)可信	评论
压力开关	2000	4800
接近开关	3000	–	可用数据不足
压力变送器	300	500
液位变送器	600	1200
温度变送器	300	600

第二部分逻辑运算器数据,PDS认为70%的可用数据不足，引用平均值数据（可信度不高）。

组件组	组件	λDU(平均)1	λDU(70%)可信值
工业PLC系统	模拟输入(单)	700.00	可用数据不足
	CPU(1oo1)	3500.00	可用数据不足
	数字输出(单)	700.00	可用数据不足
可编程安全系统	模拟输入(单)	160.00	可用数据不足
	CPU(1oo1)	480.00	可用数据不足
	数字输出(单)	160.00	可用数据不足
硬接线安全系统	跳闸放大器/模拟输入(单)	40.00	可用数据不足
	逻辑系统(1oo1)	30.00	可用数据不足
	数字输出(单)	30.00	可用数据不足

第三部分是最终执行元件数据，采用70%可信数据。

组件	λDU(平均)1	λDU(70%)可信
先导/电磁阀	800	1100
控制阀（不包括先导阀）（频繁操作）	2200	3500
控制阀（不包括先导阀） （仅限关闭服务）	3500	5500

2、假设控制回路其它参数

操作模式：低要求操作模式；

运行时间（Lt）：10年；

系统启动时间（Tsd）：24小时；

系统恢复时间（MTTR）:24小时

功能测试周期(TI):12个月

功能测试覆盖率（CTI）:95%

系统重启时间24小时

因BPCS控制回路很少用到冗余，本实例采用1oo1表决结构，暂不考虑共因失效。

3、计算传感器、逻辑运算器、最终执行元件PFD值

3.1传感器选择“液位变送器”，du(危险不可检测)的 70%可信值为1200fit，计算PFD平均值为7.6E-3，豪鹏科技SIL验证软件计算结果如下图所示：

说明：MTTFS为平均误动作率，因本例中没有安全失效(SU\SD)的数据，无法计算出相应数据。 SIL（结构约束）因没有SFF失效分数，无法计算。

3.2逻辑运算器工业PLC系统的PFD平均值为 3.07E-2

说明：因本例只是通过危险失效率（DU）简单计算PFD，故采用SIL验证软件的“简单模式”的计算。

3.2.1 逻辑运算器可编程安全系统PFD平均值为5.72E-3

3.2.2逻辑运算器硬接线安全系统的PFD为6.38E-04

上图为硬接线安全系统PFD的曲线

硬接线安全系统PFD值已经达到SIL3,理论上可以满足LOPA应用导则的要求。

3.3最终执行元件选择“控制阀（不包括先导阀） （仅限关闭服务）”，du(危险不可检测)的 70%可信值为5500fit，计算PFD平均值为3.42E-2（SIL-1）

4、验算结果统计分析

1、控制回路如采用工业PLC系统：

可以发现工业用PLC系统的PFD值很大，与最终执行元件的PFD值相近，如采用工业PLC系统则无法满足LOPA应用导则中的逻辑运算器PFD小于其它部件2个数量级的要求。

2、采用可编程安全系统

可编程安全系统的PFD值明显小于工业PLC系统，但是仍没有达到LOPA应用导则所要求的低于其它部件PFD二个数量级。

3、硬接线安全系统

如果采用硬连线安全系统，那么逻辑运算器的PFD可以低于其它组件的二个数量级。对照LOPA应用导则的第一个要求已经满足。

小结：

国家安监总局发布的“安监总管三[2014]116号”文件中对安全仪表系统(SIS)的评估提出了具体要求。主要内容如下：

①充分认识加强化工安全仪表系统管理工作的重要性

②加强化工安全仪表系统管理的基础工作

③进一步加强安全仪表系统全生命周期的管理（重点）

④高度重视其他相关仪表保护措施管理

⑤从源头加快规范新建项目安全仪表系统管理工作

⑥积极推进在役安全仪表系统评估工作

新建“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。在役装置2019年底前完成安全仪表系统评估和完善工作。

另外：老旧装置及新建项目如未配套安全仪表系统和未进行SIL定级则将不核发新的《安全生产许可证》

SIL验证是安全仪表系统生命周期管理的重要环节。

文章写的很详细，用图表直接明了的显示，这点很棒，方便这种SIL验算的菜鸟，可以对SIL验算的有一定了解，谢谢楼主

希望可以多多发一些这样的深入探讨的帖子，好文一起分享，嘿嘿

Mabel_yp80t 发表于 2020-3-3 08:58
希望可以多多发一些这样的深入探讨的帖子，好文一起分享，嘿嘿

谢谢支持

看文章中的截图应该用的是HAZOPkit这款软件，我们公司也在用HAZOPkit，再结合楼主的文章，更方便我们去仔细理解SIL验算这个知识点，谢谢