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控制阀用于安全仪表系统的符合性评估和SIL认证 文/李宝华 引言 安全是是永恒的主题，安全生产对于工业企业意义重大，正得到更多的重视。基于不同技术的具有“安全保护”功能的系统被广泛应用，安全设计理念也从“故障安全”扩展到“功能安全”。针对特定的危险事件，为达到或保持手设备（Equipment Under Control, EUC）或工艺过程（Process）的安全状态，由电气、电子、可编程电子（E/E/PE）安全相关系统（Safety-Related System, SRS）或由传感器、逻辑控制器、最终元件组成的安全仪表系统（Safety Instrumented System, SIS）、其它技术安全相关系统或外部风险降低设施实现的功能定义为安全功能。功能安全作为整体安全的一部分，是指安全功能的安全性，即安全相关系统或安全仪表系统以及其他保护层正确行使安全功能、实现降低风险的能力。 过程工业中的安全仪表系统SIS（如紧急停车系统ESD、安全联锁系统SIS、燃烧器管理系统BMS、火灾或气体安全系统FGS、高压保护系统HIPPS，等等）由传感器、逻辑控制器、最终元件组成，用来行使一项或多项安全仪表功能SIF，对某个具体的潜在危险事件采取对应的保护措施，控制、预防、减轻危险时间造成的影响。SIS是安全相关系统在过程工业的分支，而不同于以过程控制为目标的基本过程控制系统（Basic Process Control System, BPCS）。SIS和BPCS典型应用示意图参见图1，SIS在安全保护层的位置见图2。 SIS以整体安全生命周期的架构，规定了各阶段的技术活动和功能安全管理活动的内容；以安全完整性等级（SIL）为指针，提出了基于可靠性分析、确定安全仪表功能的失效概率、评估执行安全仪表功能的可靠程度的标准。SIS的应用还形成了安全仪表设备基于经验使用和按照相关标准符合性评估及认证的准入原则，以及系统硬件配置和软件组态规则、系统集成和调试、运行和维护、功能安全评估和验证的工作流程。 最终元件是SIS的重要组成，包括控制阀、电磁阀等执行元件以及用于处理来自逻辑控制器最终指令的所有元件和连接，执行实现某种安全状态所必须的实际动作（也有与BPCS混合应用的情况），用于安全仪表系统时，接受相关安全要求，以安全仪表系统时，接受相关安全要求，以安全的方式进行设计、维护、检验、测试和操作的论证，辨识安全仪表功能和可靠性评估以及适合性验证，通过SIL认证以及保证在选用控制阀后不对系统造成结构约束。由于功能安全是针对系统而言，独立的仪表产品/控制阀不存在单独的功能安全问题，对单个产品的要求是在可靠性基础上的安全性（安全功能），当其成为SIS一个功能单元后，必须是从整个系统的安全性去考虑SIS的功能安全。 相关标准 经济活动和工业发展推动着安全标准的制定，尤其是基础类安全标准。在控制系统安全标准方面：基于产品安全的核心是物理安全（Physical Safety）,有IEC61010系列物理安全标准《测量和控制使用的电气设备的安全要求》（GB/18272.1～8），与控制阀相关的是标准的第205部分《执行器》；基于网络安全的核心是信息安全（Security），有IEC62443系列信息安全标准《工业过程测量和控制安全 网络和系统安全》；基于安全相关系统的核心是功能安全（Functional Safety），有IEC61508系列功能安全标准《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》 ；基于安全相关系统的核心是功能安全（Functional Safety），有IEC61508系列功能安全标准《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》 ；以上这些都是综合性基础标准，并引出一系列分支标准。 IEC/TC65在1998年发布IEC61508 《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》的第1、3、4、5部分，2000年发布第2、6、7部分，等同采用IEC61508的中国国家标准为GB/T20438-1～7-2006。标准系列的1至4是标准部分：1、一般要求；2、电气/电子/可编程电子安全相关系统的要求；3、软件要求；4、定义和缩略语；标准系列的5至7是信息解释部分；5、确定安全完整性等级的方法示例；6、IEC60508-2和IEC60508-3应用指南；7、技术和措施概述。此外，IEC/TC65在2005年发布IEC/TR61508-0-2005，等同采用该标准的中国国家标准为GB/Z29638-2013（指导性标准）《功能安全概念及GB/T20438系列概况》 ，回答了安全功能是什么、安全功能和安全相关系统、功能安全示例、安全完整性等级，以及GB/T20438（IEC61508）标准说明，作为GB/T20438（IEC61508）系列标准的