基于功能安全标准的安全仪表系统可靠性评估软件.docx

基于功能安全标准的安全仪表系统可靠性评估软件庄腾宇，李玉明，姜巍巍，李荣强（中国石化安全工程研究院，山东青 基于功能安全标准的 安全仪表系统可靠性评估软件 庄腾宇，李玉明，姜巍巍，李荣强 （中国石化安全工程研究院，山东青岛 266071） 摘 要 ： 介绍了以功能 安 全 国 际 标 准 IEC61508 和 IEC61511 工 程 应 用 要 求 为 依 据 ，集 安 全 仪 表 系统的安全仪表功能安全完整性等级 （SIL）分 配 、安 全 要 求 规 范（SR S）制 定 、SIL 验 证 、 可靠性数据管理等多功能为一体的安全仪表系统 可靠性专用评估软件。 关键词：安全仪表系统 安全完整性等级 可 靠性评估软件 1 评估软件结构 在安全生命周期中需要重点关注两个问题。 第一，对于安全仪表系统来说，安全完整性等级应 该达到什么程度？第二，安全仪表系统的设计是否 达到了该系统应达到的安全完整性等级？这两个 问题其实就是安全仪表功 能安全完整性等级 （SIL）的选择以及验证过程。 目前常用的 SIL 选择方法有风险矩阵法、风 险图法以及保护层分析法（LOPA）。三者均基于分 类的方法—既可以进行定量的分类，也可以进 行定性的分类。关于 SIL 验证，由于 IEC61508 是 一种基于性能的国际标准，因此它注重的是 SIL 验证的结果，并没有限定 SIL 验证的方法。 基于这种思想，在开发的评估软件中安全仪 表功能（SIF）选择方法设定了风险矩阵、风险图、 LOPA 3 种；而 SIL 验证方法设定了可靠性框图、 马尔可夫模型、故障树 3 种。用户在评估软件中可 以建立不同的工程项目，并且每个工程项目可以 等同采用 IEC61508、IEC61511 的国家 标 准 GB/T20438《电气 / 电子 / 可编程电子安全相关系 统的功能安全》、GB/T21109 《过程工业领域安全 仪表系统的功能安全 》已于 2007 年开始实施，国 家标准 《石油化工安全仪表系统设计规范》 报批 稿也已经完成，有望 2011 年发布实施。 按照功能安全标准的要求，安全仪表系统在 其安全生命周期内，需要进行过程危险和风险分 析、安全仪表功能安全完整性等级确定、安全要 求规范制定、安全完整性等级验证等相关工作。 中国石化安全工程研究 院在充分消化吸收 IEC61508 与 IEC61511 两个标准的基础上，总结 相关课题和项目的经验，自主开发了安全仪表系 统可靠性评估软件。 26 SAFETY HEALTH ENVIRONMENT 收稿日期：2011- 06- 17 作者简介：庄腾宇，助理工程师，2009 年毕业于 天津工业大学，现在中国石化安全工程研究院 从事过程功能安全工作。 安 全 技 术庄腾宇,等.基于功能安全标准的安全仪表系统可靠性评估软件2011 年第 11 卷第 8 期有任意数量的 SIF。针对每个 SIF，可进行 SIL 选择、安全要求规范（SRS）制定、SIL 验证，用来实现 一套完整的评估以及验证过程。评估软件的项目评估流程如图 1 所示。的项目；对项目进行添加、删除、修改等。2.2 SIF 安 全 技 术 庄腾宇,等.基于功能安全标准的安全仪表系统可靠性评估软件 2011 年第 11 卷第 8 期 有任意数量的 SIF。针对每个 SIF，可进行 SIL 选 择、安全要求规范（SRS）制定、SIL 验证，用来实现 一套完整的评估以及验证过程。评估软件的项目 评估流程如图 1 所示。 的项目；对项目进行添加、删除、修改等。 2.2 SIF 管理 针对不同的危险事件，对项目涉及到的安全 功能进行分配，辨识并定义 SIF，建立每一个 SIF 的信息档案，如名称、编号、所属的 PID 图、实现 的功能、物理结构等。 2.3 风险图确定 SIF 的 SIL 风险图法是通过危险与风险分析进行 SIL 选 择的最常用方法之一，是一种半定量的方法。本软 件可实现：风险图参数校正功能；针对人身伤害的 SIL 选择功能；针对环境破坏的环境完整性等级 （EIL）选择功能；针对财产损失的财产完整性等级 （AIL）选择功能；综合考虑以上三者，提出安全仪 表功能所必须要到达的 SIL 的功能。 2.4 风险矩阵确定 SIF 的 SIL 风险矩阵法是一种半定量的方法，是进行 SIL 选择的常用方法之一。本软件可实现如下功能：风 险矩阵的校正；针对人身伤害的 SIL 选择；针对环 境破坏的 SIL 选择；针对财产损失的 AIL 选择；综 合考虑以上三者，提出安全仪表功能的 SIL。 2.5 保护层分析 - LOPA 以表格的形式给出一个详细的记录界面以分 析危险，从而确定是否需要 SIF 以及需要时每个 SI