化工安全控制系统（SIS）系列：Siemens Simatic SIS_（9）.SIS系统的安全生命周期管理.docx

PAGE1

PAGE1

SIS系统的安全生命周期管理

安全生命周期的概念

在化工安全控制系统（SIS）的设计和实施过程中，安全生命周期（SafetyLifecycle）是一个重要的概念。安全生命周期是指从系统的初始概念设计到最终退役的整个过程，涵盖了所有与系统安全相关的设计、实施、操作和维护活动。SIS的安全生命周期管理旨在确保系统在整个生命周期中始终符合预定的安全要求，从而最大限度地减少潜在的安全风险。

安全生命周期的阶段

SIS的安全生命周期通常可以分为以下几个阶段：

概念设计阶段（ConceptualDesign）

详细设计阶段（DetailedDesign）

实施阶段（Implementation）

操作阶段（Operation）

维护阶段（Maintenance）

退役阶段（Decommissioning）

每个阶段都有特定的目标和任务，需要遵循严格的标准和规范。

概念设计阶段

在概念设计阶段，主要任务是确定系统的基本安全要求和初步设计。这一阶段的关键活动包括：

风险评估（HazardandRiskAnalysis）

安全完整性等级（SIL）确定

初步安全要求规范（PreliminarySafetyRequirementsSpecification,SRS）

风险评估

风险评估是概念设计阶段的核心活动之一，主要目的是识别和评估系统潜在的风险。常用的风险评估方法包括：

危险与可操作性研究（HAZOP）

故障树分析（FTA）

事件树分析（ETA）

危险与可操作性研究（HAZOP）

HAZOP是一种系统化的风险评估方法，通过分析系统的设计和操作过程中的潜在危险和可操作性问题，来识别和评估风险。HAZOP通常由一个多学科团队进行，包括工艺工程师、安全工程师、操作员等。

HAZOP分析步骤：

定义系统范围：明确系统的设计和操作边界。

选择分析节点：将系统划分为若干个分析节点。

识别偏差：使用引导词（如无、更多、更少、其他等）来识别每个节点的潜在偏差。

评估后果：分析每个偏差可能导致的后果。

确定风险等级：根据后果的严重性和可能性，确定风险等级。

提出建议措施：针对高风险偏差，提出相应的安全措施。

安全完整性等级（SIL）确定

安全完整性等级（SIL）是衡量SIS系统性能的一个重要指标。SIL等级的确定基于风险评估的结果，通常分为SIL1、SIL2、SIL3和SIL4四个等级。每个等级对应不同的安全要求和性能指标。

SIL确定步骤：

风险矩阵：根据风险评估的结果，使用风险矩阵来确定每个危险的情况。

SIL选择：根据风险矩阵的结果，选择合适的SIL等级。

验证SIL：在系统设计和实施过程中，验证系统是否满足选定的SIL等级。

初步安全要求规范（PreliminarySRS）

初步安全要求规范（PreliminarySRS）是系统设计的基础文件，明确了系统的安全目标、功能要求和技术要求。PreliminarySRS的编写需要综合考虑风险评估和SIL确定的结果。

PreliminarySRS内容：

系统安全目标：明确系统需要达到的安全目标。

功能要求：描述系统需要实现的安全功能。

技术要求：规定系统的技术性能指标，如响应时间、可靠性和维护要求。

安全参数：定义系统的安全参数，如安全阀的动作条件和动作时间。

安全措施：列出需要实施的安全措施，如冗余设计、故障检测和诊断等。

例子

假设我们正在设计一个化工反应器的安全控制系统。以下是概念设计阶段的详细步骤：

风险评估

定义系统范围：

反应器的设计范围：包括反应器本体、进料系统、出料系统、温度控制系统等。

操作范围：包括启动、正常运行、紧急停车和维护等。

选择分析节点：

反应器进料系统

反应器温度控制系统

反应器压力控制系统

反应器紧急停车系统

识别偏差：

进料系统：

偏差：无进料

偏差：过多进料

温度控制系统：

偏差：温度过高

偏差：温度过低

压力控制系统：

偏差：压力过高

偏差：压力过低

紧急停车系统：

偏差：未能及时停车

评估后果：

无进料：可能导致反应器内反应停止，影响生产计划。

过多进料：可能导致反应器内反应过快，温度和压力失控，引发安全事故。

温度过高：可能导致反应器内物料分解，产生有毒气体，引发爆炸。

温度过低：可能导致反应器内反应不完全，产品质量不合格。

压力过高：可能导致反应器破裂，引发泄漏和爆炸。

压力过低：可能导致反应器内物料挥发，影响反应效果。

未能及时停车：可能导致事故扩大，造成更大的损失。

确定风险等级：

过多进料：高风险，需要SIL3等级。

温度过高：高风险，需要SIL3等级。

压力过高：高风险，需要SIL3等级。

其他偏差：中低风险，需要SIL1或SIL2等级。

提出建议措施：

进料系统：增加进料流量计和自动控制系统