[发明专利]安全仪表系统SIL等级评估单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全仪表系统SIL等级评估单元，属于石油石化行业安全仪表系统可靠性评估领域。

背景技术

安全仪表系统SIS是由仪表构成的安全相关系统，也称之为仪表型安全相关系统，或执行安全功能的仪表系统。SIS一词源于国际电工协会在2003年颁布的IEC61511标准，其中文译名安全仪表系统源于中国石化行业标准SH/T3018-2003。安全仪表系统是专门用于危险场所联锁和紧急事故停车的控制系统。它和普通工艺过程控制的DCS和PLC的本质区别在于，其功能是在事故和故障状态下（包括装置事故和控制系统本身发生故障时），使装置能够安全停车，并处于安全状态下，从而避免灾难的发生，即避免对装置人员的伤害及对环境的影响等，因而安全仪表系统本身必须是故障安全型（Fail to Safe）的，系统的硬件和软件的可靠性都要求很高。

随着石油石化装置大型化，对自动化水平的要求也越来越高。装置要在满负荷下长期稳定运行,对于设备、仪表和控制系统都是一个挑战。石油石化装置高温、高压，涉及物料易燃、易爆，安全联锁系统的设计必须做到安全可靠。石油石化装置典型事故案例分析表明，绝大多数事故的发生都与安全联锁系统的设置有关。尽管大多数装置均安装了安全联锁系统，但由于安全联锁系统设置的针对性、合理性、有效性等方面的问题造成当灾难性事故发生时安全联锁系统却失去了作用。如何确保装置合理、有效地设置安全仪表系统，实现安全联锁系统的功能安全，保障装置安全生产，已经成为目前迫切需要解决的问题。

IEC61508和IEC61511标准的颁布实施后，国际上对于安全仪表系统可靠性研究有了很大的发展。有很多利用IEC61508和IEC61511标准对安全仪表系统进行SIL（Safety Integrity Level）等级评估的机构，如德国TUV、美国的EXIDA和FM Global及英国的SIRA等机构。欧盟针对安全仪表系统进行SIL等级评估开始了一些研究项目，如欧洲协作项目SIPI61508。该项目通过安全仪表系统改善过程工业的安全水平，为欧盟提供统一的实施IEC61508标准指南。一些国外DCS和SIS生产商也开展安全仪表系统等级的相关研究，如Honeywell、Siemens等公司。

世界著名的企业，如壳牌石油、道化学公司、美孚石油等，亚洲新加坡石化公司、马来西亚国家石油公司等都采用标准理念，开展了安全仪表功能可靠性技术研究，取得了良好的经济、社会效益。

我国安全仪表系统功能安全理念应用起步较晚，大型石油石化企业没有像Shell那样的企业内部工程规范，相应的风险评估和SIS应用缺乏美国OSHA29CFR1910.119和欧洲Seveso II Directive那样的相关法律法规基础，不过，经过业界的努力，功能安全理念越来越受到重视，并努力将SIL等级要求纳入到工程实践中。国内目前已经有一些单位在进行安全仪表系统SIL等级评估研究。如机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、上海仪器仪表自控系统检验测试所、浙江工业大学化工机械研究所和中国石化青岛安全工程研究院等。

发明专利CN201010577606.3涉及一种安全仪表系统的功能安全评估方法，包括：安全仪表系统对受控系统进行功能安全控制；对安全仪表系统进行初始风险分析；确定安全完整性等级；验证安全仪表系统是否达到所确定的安全完整性等级；改变安全仪表系统的组成结构或组成设备。可根据所研究的具体情况改变安全仪表系统的组成结构、组成设备,以适应不同的应用环境和应用要求，并据此可以分析不同情况下，安全仪表系统的共因失效特征的变化情况。

安全仪表系统SIL等级评估技术是一种基于风险的SIL等级的验证技术，其涉及危险分析和风险分析，其核心技术主要有：SIF（安全仪表功能）功能辨识、SIL等级分配、SIL等级验证、误动率STR计算、检验测试周期TI确定等级。在评估过程中涉及危险、风险分析、可靠性建模分析及大量数据计算，这个过程靠人工是无法完成的。目前国内尚没有针对石化装置，具有SIF功能辨识、SIL等级分配、SIL等级验证、误动率STR计算、检验测试周期TI确定等功能的计算机系统报道。

本发明提出一种安全仪表系统SIL等级评估单元，属于消防技术领域，有针对性的解决了该问题。

发明内容