解析SIS系统中提到的SIL验算过程及步骤.doc

在安监总管三〔2014〕116号《国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》中就提出了对安全仪表系统安全功能评估的要求。（评估现有安全仪表功能是否满足风险降低要求）

苏应急也在今年（2019）提出了相应的要求：安全仪表系统安全完整性（SIL）等级评估和验算报告（苏应急〔2019〕53号《本质安全诊断治理基本要求》）。其余地区要求在此不一一列出。

什么是验算？

对于装置进行了HAOZP和LOPA之后，我们得到了对应SIF需达到需要降低多少风险，通过验算，确认经过设计、安装之后所构成的SIF是不是达到了当初所要求的风险降低能力。（扩展阅读保护层分析（LOPA分析））

验算步骤如下：

SIL验算步骤

相关概念：

DCd：危险失效诊断覆盖率。DCd=λDD/λD

DCs：安全失效诊断覆盖率。：DCs=λSD/λS

β：共因失效。单一故障源导致一个系统内的多个部件失效。该故障源可能是系统内的，也许是系统外的。

λsd：显性安全故障

λsu：隐性安全故障

λdd：显性危险故障

λdu：隐性危险故障

HFT：硬件故障裕度（HardwareFaultTolerance）对硬件危险故障的容忍度。HFT=N-M

MooN：“N”个独立通道构成的安全仪表系统或其部分，它被连接成其中“M”个通道足以执行仪表安全功能。

MTTR：平均恢复时间MeanTimeToRestore。传统上，MTTR指平均维修（Repair）时间。

SFF：安全失效分数

SIF：安全仪表功能

SIS：安全仪表系统

SIL：安全完整性等级

TI：检验测试（功能测试）的时间间隔。

计算公式：

PFD计算公式

PFDSIS=∑PFDSi+∑PFDAi+∑PFDLi+∑PFDPsi

PFDSIS：SIS中特定SIF的PFDavg

PFDS：特定SIF传感器的PFDavg

PFDA：特定SIF最终元件的PFDavg

PFDL：逻辑控制器的PFDavg

PFDPS：电源的PFDavg

计算示例

在项目中，我们采用exida软件进行计算，本次示例中采用笔算（不获取PFDavg曲线）。

HIPPS-SIL验算实例

如上图所示，HIPPS（高完整性压力保护系统）中，压力传感器2oo3，阀门1oo2。

相关数据如下：

SIL验算相关数据

结构约束

从上文得知，压力变送器为2oo3，HFT=1，SFF=90.3%，B类，满足SIL3；阀门为1oo2，HFT=1，SFF=61.6%，A类，满足SIL3。见下图（来自GB/T20438.2-2017）：（扩展阅读：一文搞清SIL证书中的子系统类型：A类、B类

B类子系统@GB/T20438.2-2017

A类子系统@GB/T20438.2-2017

计算此SIF回路的PFDavg，PFDSIF=PFDS+PFDA+PFDL

PFDS、PFDL采用上面给出的公式，注意这里没有给出危险的系统性失效率。

根据公式

2oo3计算公式

带入数据得：PFDS=8.89E-06

根据公式

1oo2计算公式

带入数据得：PFDL=6.32E-05

PFDSIF=PFDS+PFDA+PFDL=（8.89E-06）+（2.55E-05）+（6.32E-05）=9.76E-05

RRF=1/PFDSIF=10244.81

满足SIL3能力。

作者：王天泽，FSEng（德国TVRheinland），目前主要从事HAZOP、LOPA、SIL验算、报警管理、自控仪表设计工作。本文首发自控猫、爱自控