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中石油西南设计院公司工艺安全SIL技术及标准培训斯堪伯奥科技（北京）有限公司2011年2月安全相关术语和定义什么是安全？什么是安全？什么是风险？什么是安全？什么是安全？“无危则安，无缺则全”风险的定义Thecombinationofthelikelihoodanditsnegativeconsequenceofaspecifiedundesiredevent特定的不期望事件发生概率和它的不利后果的综合(IChemE1992)特定的不期望事件发生概率和它的不利后果的综合。(IChemE1992)风险ALARP（尽可能合理降低）准则内部员工社会公众内部员工社会公众风险不可接受区域1.0x10-3/年1.0x10-4/年ALARP风险合理降低区域1.0x10-5/年1.0x10-6/年风险可接受区域安全相关术语•危害•频率•概率概率•后果•事故•事故•事件安全•安全•风险安全一些定义……危害一种有可能造成伤害或损失的物理状态或安全事故性伤害或破坏的控制（不存在不可接受的风险的一种状态）作法险频率某一事件或动风险可能的危害后果和概率的综合衡量某一事件或动作行为在一定时间内所发生的次数，通常事故一种未期料的造表示为发生多少次每年后果对某一事件发生结种未期料的造成伤害和损失的事件概率某一事件发生的可对某事件发生结果的衡量某一事件发生的可能性，有时也粗略用频率表示法规和标准Regulations&StandardsRegulations&Standards挪威经验和作法IEC61508/OLFGuidelineNo.70--/////IEC61508X挪威法规要求欧盟经验和作法美国经验和作法OSHA3132OSHA1910.119OSHA3133API750API750工艺安全相关法规和标准•IEC61882危害与可操作性（HAZOP）指南•APIRP14C生产系统的井上安全系统的分析、设计、安装和测试的推荐作法•APIRP520炼化厂泄压设备的尺寸、选择与安装•APIRP521泄压和减压系统指南•ISO10418石油天然气工业–生产装置的井上工艺安全系统的分析、设计、安装和测试–要求和指南•IEC61508/61511电力/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全HazardandOperability（HAZOP）危害与可操作性What？是什么？危害可操作性分析（HAZOP）AformalisedsystematicandmultidisciplinaryexaminationofasystemaplantoraAformalised,systematicandmultidisciplinaryexaminationofasystem,aplantoraprocedure.一种规范化的系统化的及多学科的对系统设施或程序的分析方法种规范化的、系统化的及多学科的对系统、设施或程序的分析方法。Identifiespossiblemal-operationof-ormal-functioningsubsystemsorequipmentunitsaswellaspossibleconsequencesforpersonnelenvironmentandmaterialunitsaswellaspossibleconsequencesforpersonnel,environmentandmaterialassets.对子系统或设备的可能的误操作或故障的识别以及对人员环境和财产产生的可能后对子系统或设备的可能的误操作或故障的识别以及对人员、环境和财产产生的可能后果的识别。相关法规和标准•IEC61882危害与可操作性（HAZOP）指南•APIRP14C海上生产平台的井上安全系统的分析、设计、安装和测试的推荐作法•APIRP520炼化厂泄压设备的尺寸、选择与安装•APIRP521泄压和减压系统指南•ISO10418石油天然气工业–海上生产、装置的井上工艺安全系统的分析、设计、安装和测试–要求和指南•IEC61508/61511电力/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全危害可操作性分析（HAZOP）•二十世纪七十年代在英国的流程工业中形成发展起来•自1980年在国际石油天然气工业中大量应用•经常用于编制提交给政府机关的证明安全状况的文件工业事故和安全立法及法规667080900005758595Aberfan职业安全健康法FlibhSeveso危险源控制指令SEVESOIIFlixboroughSevesoSeveso危险源控制指令重大危险源控制法规COMAHupdateHeraldofFreeEnterprisePiperAlpha近海安全报告法规IMOFSA国际海事安全法规EstoniaFreeEnterprise铁路国际海事安全法规CorporatekillingKingsCross铁路安全报告法规ClaphamHow？如何做？系统一般功能的解释选择节点（功能管线或容器）选择节点（功能、管线或容器）解释节点的所有的控制,仪表及其他相关特性H功能/设计意图选择参数应用引导词HAZOP分应用引导词工艺偏差分析可能的原因无识别无识别分析流程图分析可能的原因分析后果无识别确认或已提供适合的保护措施图危害识别所有引导词被应用记录否是否所有参数被应用节点完成是否否是是所有节点都被覆盖整个系统完成否是是HAZOP方法描述工艺参数：引导词:工艺偏差：•流量•压力•温度液位•不/没•多/高少/低•低流量•高压力•高温•液位•组成•污染•维护•少/低•以及•部分•高温•低液位•高液位低温•维护•反应•吸收•相反•其它•低温•流质变化•逆向流量什么可能出错？怎么出错？后果？•维修•启动和关闭•压力分界点怎出错后果有什么安全措施？力分界点基本输入•PFD工艺描述及流程图基本输入艺描述及流程图•P&ID配管仪表图•GAdrawings总体布置图•Specifications设计规格书•Procedures操作程序•etc.其他Who？谁来做？HAZOP的组织和开展When？何时做？HAZOP和SIL分析技术实施阶段立项可研基本设详细设建设施试车及试生产生产运行改建扩建废弃处设计设计施工及开车处理Limit？不足与缺陷？不足与缺陷不足与缺陷•不能有效解决工艺系统间的问题•不能有效解决工艺系统间的问题•时间长劳动强度大•效果取决于参会人员的经验•效果取决于参会人员的经验•过分依赖于HAZOP组长经验•定性的方法不能衡量后果的严重程度和可能性大小定性的方法不能衡量后果的严重程度和可能性大小•业主期待过高而忽视自身的安全管理HAZOP分析准则（设计及操作原则）HAZOP分析准则（设计及操作原则）•单个故障（可能是技术的或操作的)不足以引发一次不希望事件的发生；•对于关键的作业/系统必须建立两套独立的防护屏障来防止不希望事件的发生；•工艺安全系统用于探测在生产和辅助系统中出现的工艺偏差，一旦探测到偏差，启动纠正功能。HAZOP分析准则（风险控制原则）HAZOP分析准则（风险控制原则）合理最低可行原则（ALARP）主要原则1.消除风险因素或要素2.降低不希望事件发生的可能性3.减轻不希望事件的影响后果HAZOP分析准则（建议原则）HAZOP分析准则（建议原则）降低风险和改善可操作性：降低风险和改善可操作性：y优化设计优化设计y降低风险（可操作性）降低风险可操作性-管理-标志及标签-培训-体系及操作规程SIL技术相关术语和定义SIS（SafetyInstrumentedSystem）系统示例BPCSSISIndustrialEthernetProfisafeProfibusDPEngineeringStationOperatorStationESDactionPSTripPointAlarmhighPressureESDactionPressureSVPCVPT1PT2HighPressureAlarmProcessControlNormalPressurePrLowlevel注图片摘自西门子《过程自动化的安全集成公杂志注：图片摘自西门子《过程自动化的安全集成》公开杂志SIS系统典型的应用•HIPS:HighIntegrityProtectionSystem高完整性保护系统•HIPPS:HighIntegrityPressureProtectionSystem高完整性压力保护系统•PSD:ProcessShutdownSystem工艺关断系统•ESD:EmergencyShutdownSystem紧急关断系统•ESD:EmergencyShutdownSystem紧急关断系统•F&G:FireandGasSystem火气系统BMSBMtSt燃烧器管理系统•BMS:BurnerManagementSystem燃烧器管理系统•FFS:FireFightingSystem消防系统•WHCP:WellHeadControlPanel井口控制系统井控制系统SIS系统SIF（安全仪表功能）定义逻辑处理器传送传感器执行机构传送Loop1Loop2LogicSolverLoop3注：图片摘自西门子《过程自动化的安全集成》公开杂志安全仪表功能（SIF）定义（最低5个基本要素）传感器（Sensor）逻辑处理器（LogicSolver）可靠性（SIL）逻辑处理器（LogicSolver）执行机构（FinalElement）可靠性（SIL）动作响应时间（Timing）SILSIL安全等级完整性安全完整性等级（SIL–SafetyIntegrityLevel）安全完整性等级ygy需求时平均失效概率10-5-10-4需求时平均失效概率SIL4SIL310-4-10-3SIL332SIL210-3-10-2SIL110-2-10-1安全仪表功能回路（SIF）SIL等级传感器或逻辑处理器执行元件或子系统信号信号传感器或触发事件逻辑处理器或子系统执行元件或子系统SIL2（示例）SIL2（示例）流程工业安全仪表系统（SIS）标准应用IEC61508和61511之间的关系安全仪表系统国内现行标准：安全仪表系统国内现行标准：•GB/T20438-2006电气/电子/可编程电子安全相关•GB/T20438-2006，电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全•GB/T21109-2007，过程工业领域安全仪表系统的功GB/T211092007，过程工业领域安全仪表系统的功能安全•SH/T3018-2003，石油化工安全仪表系统设计规范石油化安仪表系统设计规范•SY/T10045-2003，工业生产过程中安全仪表系统的应用（与ANSI/ISA84.01-1996等效）SIS系统国内现行作法的不足：•应用滞后：SIS系统相关标准是近年来逐步发展完善起来的，正式发布时间较晚，国内更为滞后，油气设施建设速度远快于标准的发展速度，不同时期的要求不一致，造成理解和设计标准不统一；•安全可用：系统设计过程中过于强调了SIS系统的安全性，忽略了对系统可用性的分析和考虑，实际上反映出应如何平衡考虑SIS系统安全功能的可用性的分析和考虑，实际上反映出应如何平衡考虑SIS系统安全功能的安全性和可用性问题。在SIS设计过程中应考虑可操作性、可维修性和可测试性要求；经验不足系统集成商在进行SIS系统次设计集成编程调试过程•经验不足：系统集成商在进行SIS系统二次设计、集成、编程、调试过程中由于缺乏安全仪表方面的专项培训，其设计思路和过程控制程序实际上是继续按照基本过程控制系统建设思路和习惯进行的。国外项目均需要有安全系统认证工程师负责项目的控制和实施；•管理缺陷：在设计、项目实施和运行管理过程中缺乏功能安全管理和安全生命周期的概念，未进行有效的功能安全评估致使安全功能设置出全生命周期的概念，未进行有效的功能安全评估。致使安全功能设置出现随意性、片面性，缺乏思路清晰、目的明确、技术要求统一的针对油气设施的安全功能要求。SIL技术解决了什么问题？•SIL定级来实现安全功能目标化管理•SIL定级来实现安全功能目标化管理•SIL分析来衡量设