石化安全仪表系统完整性等级的计算机辅助制定

安全仪表系统在过程工业中起着保障生产安全、降低风险的重要作用.而作为衡量其可靠性的安全完整性等级,在选择上还存在着费力和随意性等缺点.概述了IEC61508国际标准中关于安全仪表系统完整性等级的概念原理、制定原则以及现有方法,提出以计算机辅助分析确定完整性等级的方法.引入计算机软件开发和数据库技术,为石化工业安全仪表系统等级制定提供了1套可行的工具.分析软件采用模块化方式,较之人工评价提高了效率和规范性.     

基于FFTA-LOPA的化工装置安全仪表系统SIL确定方法

为了优化确定化工装置安全仪表系统（SIS）安全完整性等级（SIL）,分析了现有确定SIL的不足,针对化工装置的失效数据缺失和不确定性特点,提出模糊事故树-保护层（FFTA-LOPA）模型计算安全仪表系统SIL。以某低密度聚乙烯反应釜为例,建立了该反应釜爆炸事故树,运用模糊理论定量分析顶上事件发生的概率,最终确定其安全仪表系统安全完整性等级为SIL 1。结果表明:该方法结合两种风险分析理论,分析结果与实际和理论统计结果符合性较好,具有一定地准确性和实用性,可以为定量确定系统SIL提供理论指导。     

安全仪表系统的应用及发展

探讨安全仪表系统在过程工业中的必要性与重要性,以ISA/S84.01安全仪表系统生命周期为基本框架,介绍安全仪表系统的基本组成和生命周期各阶段的主要工作,阐述安全仪表系统与过程控制系统的异同。研究安全仪表系统设计过程中风险分析与安全完整性水平等的关键技术;总结了目前安全仪表系统所呈现出的新特点、新趋势;指出安全仪表系统未来发展的方向;同时认为安全仪表系统作为一种有效的安全保障措施,应当以风险与危害分析为基础,按照最低合理可行原则,根据对象的不同特点,确定适当的安全完整性水平。该应用研究成果对于安全仪表系统的设计与应用具有一定的指导意义。     

安全仪表系统等级划分与HAZOP分析的结合应用

介绍了安全仪表等级的划分和HAZOP分析,并用此方法分析了苯酐装置。大多数现役或在建苯酐装置的氧化反应器存在较大的火灾、爆炸危险性,一旦在操作、控制和管理上稍有疏忽,就可能发生火灾、爆炸事故。HAZOP方法针对指定系统进行结构化和系统化的审查,辨识系统中潜在的危害和潜在操作问题,基于HAZOP给出安全仪表等级是今后安全设计的一条新路。     

安全仪表系统的研究与应用

本文探讨了安全仪表系统在工业过程中起着保障生产安全、降低风险的重要作用;从使用者的角度论述了过程控制系统与安全仪表系统的区别,说明安全仪表系统需要完全独立安装的重要性;最后应用实例说明选择不同的安全完整性等级对企业的成本和收益的影响。SIL越高,对经济支出和管理的要求就越高,如何选择SIL应取决于原有设备的安全程度和加装安全相关系统后希望达到的安全程度。     

重大危险源安全仪表系统的分类研究

从原理、结构、应用功能、安全完整性等级的不同角度时重大危险源常用的安全仪表系统进行分类研究,尤其将重大危险源类别与安全仪表系统的安全完整性等级对应起来,为安全仪表系统的功能安全评估打下基础.重大危险源安全仪表监控系统多为SIL1、SIL2等级,少数为SIL3等级.极少数为SILA等级;实际应用中,重大危险源的安全仪表系统多为符种原理、不同结构及不同厂家的产品的组合系统,国内自动化产品本身尤其是不同产品系统集成后均末经过安全完整性等级的评估和认证;自动化产品生产厂家不应只关注逻辑控制器的安全完整性,应从系统角度同时考虑提高传感器和执行机构的安全完整性.     

安全仪表系统的开发与要求

综述安全仪表系统的发展过程;对其主要组成、特点以及其各自要求进行研讨;给出安全仪表系统开发的简化流程;探讨安全仪表系统的经济性分析和仪表选择方法;对安全仪表系统整体生命周期中的计划编制、设计、实施、运行、维护和确认等各阶段活动的关键要求进行了讨论和研究。该研究对安全仪表系统的深入理解有指导作用,并为安全仪表系统的分析、设计、实施、运行和维护等活动提供参考。     

安全仪表系统的性能维护及指标值计算

安全仪表系统（SIS）作为保障工业生产安全的重要措施,需要在危险发生时正确地执行其安全功能,采取有效措施维持安全仪表系统在运行阶段的性能是保障系统功能安全的关键。详细阐明了SIS在运行阶段应遵循风险评估分析、安全功能分配文件、安全要求规范、安全分析报告、安全完整性等级符合性等重要文档中的要求,给出了维持SIS安全完整性的主要活动,并在加强旁路、禁止和超驰控制管理,对SIS失效的响应、记录和分析,进行定期检查、维护和功能测试以及安全仪表系统的变更管理等方面提出了要求。提出了SIS的安全性能指标及目标值的简易计算方法,给出失效率更新流程、计算方法和功能安全测试间隔调整技术。所提的技术方法为如何保证安全仪表系统运行阶段的安全性能提供了有力指导,其可操作性强,便于在实际工程中进行应用。     

基于SIL评估的LNG加气站安全仪表系统问题分析及改进建议

为分析LNG加气站安全仪表系统的功能完备性与可靠性,以3座典型的三级LNG加气站为研究对象,全面开展安全仪表功能辨识、安全完整性等级(SIL)定级与验证,进而提出针对性的改进建议.结果表明:3座LNG加气站的安全仪表系统均存在功能不完备、设备组件缺少失效数据的问题;为满足风险控制要求,三级LNG加气站需设置15个安全仪...     

Addressing the challenges of implementing safety instrumented systems in multi-product batch processes

Adapting the requirements of IEC 61511 to a batch system can be frustrating, particularly for multi-product units. While a Safety Instrumented System (SIS) for continuous operation is often a straightforward detect-decide-act loop, implementing a SIS for a batch system may involve multiple safety functions, time- or state-dependence, intricate calculations, or complex installations. Relationships between the SIS elements and the basic process control system (BPCS) must be tightly managed, providing both for the safety of the unit and its ability to operate without spurious trips or other hindrances. These issues are further complicated when multiple products requiring different functions or setpoints are produced in the same SIS-protected batch unit.This paper will discuss the challenges particular to the design, operation, and maintenance of a SIS in multi-product batch operations and present practical options for successfully resolving the concerns. A key insight into successful adaptation is treating the batch SIS as a “permission” system for the BPCS to operate. Although many items can be addressed through clever engineering practices, sustainable success relies on proactive, robust management of the safety lifecycle.     

Integration of safety instrumented system with automated HAZOP analysis: An application for continuous biodiesel production

Integration of a human-machine interface (HMI) with hazard and operability (HAZOP) analysis is proposed in this work. This concept can potentially lead to the identification of some unexpected deviations, and radically decreases the time necessary for hazard identification. A continuous biodiesel production was simulated. This can be divided into two cases, covering both conventional and reactive distillation. Soybean oil (trioleic, trilinoleic and tripalmitic) at 1000 kg/h as raw material is converted to 99 wt% pure biodiesel. The HMI was designed to improve these processes by combining automatic HAZOP analysis. With this approach, users can receive sufficient information from the simulation to analyze the optimum operation and safety. Severity levels are also provided to classify the actions in the process. Severity levels 1 and 2 are concerned with operating conditions, which are 58-64 °C, and 50-150 kPa. If the analysis shows severity level 3, the safety instrumented system (SIS) will automatically manage the operation in order to reduce/restrain the amount of damage at this level. This proposed system could minimize the damage and also improve the overall quality of the process.     

基于检验测试策略的PFD模型建立与分析

为制定合理检验测试策略,提高安全仪表系统(SIS)在低要求运行模式下的安全性,提出要求平均失效概率(PFDavg)通用计算模型,引入检验测试分布因子和共因失效修正因子,表征部分和完全检验测试对SIS安全性的影响.结果表明:该模型适用于所有同构koon架构系统,可应用于周期性、非周期性部分检验测试及共因失效影响较大的场景...     

基于人因可靠性的间歇装置SIL分析与改进

IEC 61508和IEC 61511等标准针对连续工艺装置提出了安全仪表系统安全完整性等级评估方法。但对于间歇装置的SIL评估,受人因因素影响水平并未明确,且没有提出相应计算模型。以某六氟磷酸锂间歇生产装置典型SIS为例,采用HAZOP结合LOPA方法对其进行风险分析,在明确间歇生产装置存在人员中毒、窒息及燃烧爆炸风险的基础上,确定并验证其安全仪表系统的SIL,再依据间歇生产装置人工依赖性高,即部分安全仪表系统未接入自动联锁且需人工手动触发的特点,建立人因可靠性模型,来分析人因可靠性对安全仪表系统SIL的影响,并进行改进研究。研究结果表明:人因因素对安全仪表系统SIL有显著影响;可通过改变SIS元件冗余结构、测试策略并结合改进人因管理措施来提高SIL。     

IEC61511标准及在石化行业安全管理中的应用

功能安全的定量评定技术已成为确保石化行业安全生产的重要手段。针对石化行业普遍存在的功能安全问题,笔者以国际电工学会(IEC)专门制定的功能安全评定标准IEC61508及IEC61511为指导,介绍其标准制定的背景、目的、体系结构以及如何利用标准开展石化行业安全联锁系统(Safety Instrumented System,SIS)的安全与误跳车定量分析。通过对SIS开展定量安全评估,可发现联锁功能存在的安全不足与误跳车现象,对于提高我国石化行业安全生产水平具有重要的促进作用,标准中有关寿命周期功能安全管理方法及重要的工程经验也对提高我国石化安全生产水平具有借鉴作用。     

高要求模式SIS异型冗余结构PFH计算模型*

为了满足石油化工生产中对高要求操作模式下采用异型设备的安全联锁回路进行SIL定级的需求,避免因误用同型PFH公式导致SIL等级评估误差。考虑各通道差异性及其失效顺序的遍历性,以MonteCarlo仿真值为多元线性回归模型观察样本,以改进共因失效部分多样性修正因子确定方法,提出异型KooN冗余结构每小时危险失效平均频率(PFH)的计算公式;比较该模型独立失效部分与异型1oo2结构Markov模型PFH结果,并分别将该模型和传统同型PFH公式应用于海上采油平台高完整性压力保护系统(HIPPS)异型关断阀子系统的比较分析。研究结果表明:在不同检测周期内,所提出的PFH计算模型与Markov模型PFH计算结果相对误差均保持在10-3数量级;但当检测周期大于3 a时,使用同型PFH公式会出现对HIPPS子系统SIL等级的误判,造成井口压力联锁保护功能过保护或欠保护。研究结果有助于生产单位准确评估联锁保护风险和设备维护投入。     

A neuro-fuzzy algorithm for assessment of health,safety, environment and ergonomics in a large petrochemical plant

Process plants such as petrochemical units have been continuously trying to improve Health, Safety, Environment and Ergonomics (HSEE) programs. This study proposes an adaptive network-based fuzzy inference system (ANFIS) for assessment of HSEE programs in a petrochemical plant. The proposed neuro-fuzzy approach is applied to a set of operators in the petrochemical unit to show its applicability and superiority. To achieve the objectives of this study, standard questionnaires with respect to HSEE are completed by operators. The average results for each category of HSEE are used as inputs and accomplishment of HSEE programs is used as output for the algorithm. Moreover, this algorithm is used to rank operators performance with respect to HSEE. Finally, the algorithm identifies efficient operators with respect to HSEE. This is the first study that introduces an intelligence algorithm for assessment and improvement of HSEE program in a petrochemical plant.