安全完整性等级SIL应用研究与实践
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通过 ＳＩＬ 评估方法，可 以 科 学 地 评 估 安 全 仪 表 系统的可靠性，科学 地 制 定 维 护 检 验 周 期 或 改 造 方 案，最大限度地保障 工 艺 装 置 在 检 修 周 期 内 的 安 全 运行。
并 有 可 能 造 成 环 境 污 染 和 人 员 伤 亡 ，经 济 损 失 较 大 ” 的工况［３］，要求安 全 完 整 性 级 别 设 计 达 到 ＳＩＬ２ 级。 根据评估得知，某天 然 气 处 理 厂 工 艺 流 程 中 类 似 工 况安全完 整 性 级 别 实 际 没 有 达 到 ＳＩＬ２ 级 标 准，安 全保障措施程度不够。建议参照下文提出方案通过 技术改造提高 ＳＩＬ 级 别。 文 中 提 到 的 技 改 方 案，基 本上是利用现有仪 表 设 备 资 源，在 投 资 较 少 的 情 况 下，通过局部软硬件 技 术 改 造 使 必 要 的 联 锁 控 制 回 路从原设计 ＳＩＬ１ 或 低 于 ＳＩＬ１ 级 水 平 提 高 到 ＳＩＬ２ 级 ，从 而 可 以 增 强 装 置 操 作 运 行 的 安 全 性 。
石 油 与 天 然 气 化 工
第４１卷 第１期 ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＯＦ ＯＩＬ ＆ ＧＡＳ
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压干气失控泄 入 设 计 压 力 为 ４．０ ＭＰａ的 中 压 燃 料 气系统，否则有造成 该 系 统 设 备 管 线 等 爆 裂 的 潜 在 危险。因此，有必要 提 高 工 艺 流 程 安 全 仪 表 系 统 的 ＳＩＬ 级别。
从 工 艺 操 作 安 全 方 面 考 虑 ，不 允 许９．４ＭＰａ高
３ＳＩＬ 评估应用［４－５］
本文仅以某天然气处理厂工艺流程中部分有代 表性联锁 控 制 回 路 的 ＳＩＬ 评 估 结 果 与 改 造 方 案 为 例，阐 述 ＳＩＬ 评 估 方 法 的 应 用。 按 照 标 准 ＳＹ／Ｔ １００４５－２００３《工 业 生 产 过 程 中 安 全 仪 表 系 统 的 应 用 》中 “装 置 若 发 生 事 故 ，对 装 置 和 产 品 有 较 大 影 响 ，
按照ＩＥＣ ６１５１１标准规定，将 ＳＩＬ 分为４级，即 ＳＩＬ１、ＳＩＬ２、ＳＩＬ３、ＳＩＬ４，其 中 ＳＩＬ４ 等 级 最 高。ＳＩＬ 是描述安 全 仪 表 系 统 功 能 可 靠 性 的 一 种 表 征，ＳＩＬ 等 级 越 高 ，安 全 仪 表 系 统 失 效 的 风 险 概 率 越 低 ，同 时
意味着构成的安全仪表系统投资越高。
１ＳＩＬ 评估作用
由于 构 成 控 制 系 统 涉 及 的 软 硬 件 部 件 较 多，无 论标称多么可靠的 控 制 系 统，都 不 可 能 做 到 万 无 一 失，因此根据需要对 某 些 重 要 或 敏 感 点 位 的 控 制 回 路 增 加 保 护 层 级 ，降 低 失 效 概 率 便 成 为 必 然 要 求 。
２．２ 老项目的 ＳＩＬ 评估 老项 目 经 过 一 定 周 期 运 行，安 全 仪 表 系 统 相 关
部件老化、使用寿 命 缩 短，随 之 可 靠 性 下 降，失 效 概 率增 加、风 险 相 对 变 高，对 应 的 ＳＩＬ 等 级 也 变 低。 如何确定当前状况下 的 实 际 ＳＩＬ 等 级，仅 靠 相 关 专 业工程师们的知识 能 力 来 确 定 是 很 困 难 的，此 时 有 必要借助专业 ＳＩＬ 评 估 机 构，通 过 获 取 当 前 工 况 条 件和各类必要数据，应 用 定 量 计 算 方 法 并 附 加 综 合 因素评估计 算，得 出 当 前 ＳＩＬ 等 级，辅 以 人 工 分 析 判断，确定是否进行 必 要 的 提 高 ＳＩＬ 改 造。 如 果 确 定需要改造，再通过 定 量 计 算 方 法 确 定 改 造 哪 些 环 节可以使系统的安全性恢复到需求水平。
２．１ 新项目的 ＳＩＬ 评估 新 建 工 程 项 目 ，特 别 是 工 艺 流 程 复 杂 ，工 艺 介 质
为 高 压 、易 燃 易 爆 、腐 蚀 、有 毒 等 工 况 ，构 成 的 控 制 方 案相对复杂，对 安 全 性 要 求 也 比 较 高。 为 了 弥 补 设 计缺陷，通 过 第 三 方 采 用 ＳＩＬ 评 估 方 法，对 整 个 工 艺 流 程 进 行 系 统 分 析 审 查 ，其 中 ，包 括 对 安 全 仪 表 系 统分析审 查，确 定 ＳＩＬ 采 用 是 否 妥 当。 由 此，可 以 使 设 计 方 案 得 以 修 正 和 完 善 ，尽 可 能 消 除 隐 患 ，避 免 项 目 实 施 过 程 不 必 要 的 返 工 、拖 延 工 期 和 浪 费 投 资 。
石 油 与 天 然 气 化 工
第４１卷 第１期 ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＯＦ ＯＩＬ ＆ ＧＡＳ
１０７wenku.baidu.com
安全完整性等级ＳＩＬ 应用研究与实践
袁树海 宋 彬 李范书 夏太武
（中 国 石 油 西 南 油 气 田 公 司 天 然 气 研 究 院 ）
保证 改 造 方 案 达 到 ＳＩＬ２ 的 前 提 是，文 中 涉 及 的安全仪表系统设 备 必 须 获 得 权 威 机 构 的 ＳＩＬ２ 等 级认证，如 ＴＵＶ 认证。
４结 论
ＳＩＬ 评估结果：① 可 以 定 量 给 出 受 保 护 对 象 需 求的安全完整性等级；② 可以定量描述原设计或已 有保护措施的安全完整性等级；③ 可以判定原设计 或 已 有 保 护 措 施 是 否 过 当 、是 否 欠 缺 ，并 给 出 技 术 改 造建议及建议方案；④ 提出构成安全仪表系统相关
实际生产 过 程 中 ＳＩＬ 不 是 任 由 设 计 者 或 使 用 者随意确定的。针对各控制对象的联锁保护方案采 用哪一等级的 ＳＩＬ 是 正 确 的、合 适 的，需 要 工 艺、设 备、自控、安全工程 师 以 及 操 作 人 员、管 理 人 员 参 与 确定。首先根据标准针对控制对象进行多重因素评 估，根据工艺流程、工 况 条 件 进 行 综 合 分 析，由 此 确 定失效或事故后果造成的损失或危害可以接受的程 度；最后确 定 合 适 的 ＳＩＬ 等 级，也 就 是 确 定 安 全 仪 表 系 统 构 成 的 繁 简 程 度 ，最 终 由 自 控 工 程 师 去 实 现 ， 使安全仪 表 系 统 的 ＳＩＬ 等 级 与 受 保 护 对 象 需 求 的 必要性相 适 应。 采 用 的 ＳＩＬ 等 级 既 不 偏 低 也 不 偏 高 ，做 到 投 资 物 有 所 值 、恰 到 好 处 。
摘 要 介绍了 ＳＩＬ 评 估 依 据、作 用、方 法 及 应 用 案 例。 根 据 新 老 项 目 需 求 不 同 简 述 了 ＳＩＬ 评估的不同目的和作用；结合工程实践提出了 ＳＩＬ 评估的必要性；引用相关标准论述了构建 ＳＩＳ系 统的合理性与有效性；列举实际工程 案 例 阐 述 了 ＳＩＬ 评 估 的 基 本 应 用 方 法；最 后 阐 明 了 ＳＩＬ 评 估 应用的发展趋势。
根据 现 有 仪 表 设 备 配 置，进 行 如 下 改 造 可 使 安 全级别从 原 设 计 ＳＩＬ１ 级 提 高 到 ＳＩＬ２ 级。 改 造 前 提是 ＰＶ－４３０１调节阀采用气开式高压单座气动调 节阀。
改造后的燃料气系统压力联锁控制回路参见图 ２。联锁控制回路传 感 器 ＰＴ－ ＊＊ 单 独 配 置；ＰＶ－ ４３０１调节阀膜头气路增设电磁 阀，使 其 具 备 双 重 作 用。正常工作时 ＰＶ－４３０１ 调 节 功 能 不 变，如 果 电 磁阀受控动作，ＰＶ－４３０１ 膜 头 气 源 被 切 断，调 节 阀 自动复位至关闭状态，作为 ＳＤＶ－４３０１的冗余联锁 阀。联锁状态 下 ＳＤＶ－４３０１、ＰＶ－４３０１ 同 时 作 为 切 断 阀 ，隔 离 高 压 与 中 压 燃 料 气 通 道 ，对 中 压 和 低 压 系统增加了保护层，从 而 可 以 提 高 局 部 工 艺 流 程 联 锁控制回路的安全性。
２ＳＩＬ 评估方法
一般 ＳＩＬ 评估首先 是 针 对 某 工 程 对 象，在 危 害 与可操 作 性 分 析 （Ｈａｚａｒｄ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ－ ＨＡＺＯＰ）已经识别的 局 部 风 险 对 象 或 环 节 基 础 上， 应用 ＳＩＬ 对其作进一 步 量 化 分 析 评 估；然 后 确 定 是
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安全完整性等级 ＳＩＬ 应用研究与实践 ２０１２
否有必要配置具有相 适 应 的 ＳＩＬ 控 制 方 案，若 有 必 要继续评估已有 ＳＩＬ 等 级 或 设 计 需 求 ＳＩＬ 等 级，据 此构建可 以 达 到 需 求 ＳＩＬ 等 级 的 安 全 仪 表 系 统 或 安全 联 锁 控 制 方 案。 实 际 工 程 需 求，如 果 未 进 行 ＨＡＺＯＰ分析，直接采用 ＳＩＬ 评估也是可行的，但必 须建立在对工艺流程某些重要或敏感点位充分熟悉 或辨识基础上。
根据图 １ 分 析，同 时 根 据 ＳＹ／Ｔ １００４５－２００３ 标准中第７．４．２．２ 条 “用 于 ＳＩＳ 的 传 感 器 应 和 用 于 基础过程控 制 系 统 （ＢＰＣＳ）的 传 感 器 分 开”的 要 求， 该系统 联 锁 控 制 回 路 硬 件 设 计 不 满 足 ＳＩＬ１ 级 水 平。受控工艺介质为高压干气，从９．４ ＭＰａ操 作 压 力下通 过 ＰＶ－４３０１ 调 节 阀 限 流 降 压 至 ３．０ ＭＰａ （设计压力４．０ ＭＰａ），然后进入中压燃料气罐，工艺 介质最高压降达６．４ ＭＰａ。
关 键 词 仪 表 控 制 安 全 风 险 ＳＩＳ ＳＩＬ ＨＡＺＯＰ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－３４２６．２０１２．０１．０２６
随着自动化仪 表 技 术 的 出 现，特 别 是 以 半 导 体 技术为基础的工业 自 动 化 仪 表 的 发 展，为 流 程 性 工 业装置自动控制带来了革命性的变化。但由于初期 产品性能可靠性等 诸 多 原 因，导 致 其 在 工 业 应 用 中 产生了很多负面 影 响。 尽 管 如 此，工 业 自 动 化 仪 表 控制显著提高产品性能和人工控制无法替代的积极 作用还是为人所接 受，同 时 对 于 不 断 提 高 自 动 化 控 制系统可靠性的研究与探索也在不断进行。作为工 业自动化控制领域 的 一 个 系 统 分 支，即 安 全 仪 表 系 统（Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ－ＳＩＳ）随 之 产 生，并 在大型工业装置或复杂工艺流程上得以推广应用。 ＳＩＳ在流程装 置 上 配 置 得 是 否 妥 当，是 否 能 有 效 发 挥安 全 保 障 作 用，一 直 为 用 户 质 疑 和 关 注。１９９８ 年，国际电工 技 术 委 员 会 （ＩＥＣ）针 对 自 动 化 仪 表 产 品开发 应 用 提 出 了ＩＥＣ ６１５０８－１９９８（ＧＢ ２０４３８－ ２００６《电气／电子／可 编 程 电 子 安 全 相 关 系 统 的 功 能 安全》）标 准［１］；２００３ 年 提 出 了 ＩＥＣ ６１５１１－２００３ （ＧＢ ２１１０９－２００７《过 程 工 业 领 域 安 全 仪 表 系 统 的 功能安全》）标准［２］，其中对框架、定义、系统、硬件 和 软件，以及 安 全 完 整 性 等 级 （Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｌｅｖｅｌ －ＳＩＬ）提 出 了 更 为 明 确 的 要 求 。
以下介绍 一 燃 料 气 系 统 压 力 联 锁 控 制 ＳＩＬ 改 造案例。改造前燃料气系统压力联锁控制回路参见 图１。 燃 料 气 源 来 自 ９．４ ＭＰａ高 压 干 气，经 ＰＶ－ ４３０１阀 自 动 调 节 减 压 至 ３．０ ＭＰａ，作 为 中 压 燃 料 气，其中自动调 节 减 压 控 制 回 路 设 联 锁 控 制。 当 在 自动调节失控状态下，联锁控制阀 ＳＤＶ－４３０１切断 高压干气，避免高压干气串至 ３．０ ＭＰａ中压燃料气 系统。设计 压 力 变 送 器 ＰＴ－４３０１ 信 号 为 调 节、联 锁控制共用。
并 有 可 能 造 成 环 境 污 染 和 人 员 伤 亡 ，经 济 损 失 较 大 ” 的工况［３］，要求安 全 完 整 性 级 别 设 计 达 到 ＳＩＬ２ 级。 根据评估得知，某天 然 气 处 理 厂 工 艺 流 程 中 类 似 工 况安全完 整 性 级 别 实 际 没 有 达 到 ＳＩＬ２ 级 标 准，安 全保障措施程度不够。建议参照下文提出方案通过 技术改造提高 ＳＩＬ 级 别。 文 中 提 到 的 技 改 方 案，基 本上是利用现有仪 表 设 备 资 源，在 投 资 较 少 的 情 况 下，通过局部软硬件 技 术 改 造 使 必 要 的 联 锁 控 制 回 路从原设计 ＳＩＬ１ 或 低 于 ＳＩＬ１ 级 水 平 提 高 到 ＳＩＬ２ 级 ，从 而 可 以 增 强 装 置 操 作 运 行 的 安 全 性 。
石 油 与 天 然 气 化 工
第４１卷 第１期 ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＯＦ ＯＩＬ ＆ ＧＡＳ
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压干气失控泄 入 设 计 压 力 为 ４．０ ＭＰａ的 中 压 燃 料 气系统，否则有造成 该 系 统 设 备 管 线 等 爆 裂 的 潜 在 危险。因此，有必要 提 高 工 艺 流 程 安 全 仪 表 系 统 的 ＳＩＬ 级别。
从 工 艺 操 作 安 全 方 面 考 虑 ，不 允 许９．４ＭＰａ高
３ＳＩＬ 评估应用［４－５］
本文仅以某天然气处理厂工艺流程中部分有代 表性联锁 控 制 回 路 的 ＳＩＬ 评 估 结 果 与 改 造 方 案 为 例，阐 述 ＳＩＬ 评 估 方 法 的 应 用。 按 照 标 准 ＳＹ／Ｔ １００４５－２００３《工 业 生 产 过 程 中 安 全 仪 表 系 统 的 应 用 》中 “装 置 若 发 生 事 故 ，对 装 置 和 产 品 有 较 大 影 响 ，
按照ＩＥＣ ６１５１１标准规定，将 ＳＩＬ 分为４级，即 ＳＩＬ１、ＳＩＬ２、ＳＩＬ３、ＳＩＬ４，其 中 ＳＩＬ４ 等 级 最 高。ＳＩＬ 是描述安 全 仪 表 系 统 功 能 可 靠 性 的 一 种 表 征，ＳＩＬ 等 级 越 高 ，安 全 仪 表 系 统 失 效 的 风 险 概 率 越 低 ，同 时
意味着构成的安全仪表系统投资越高。
１ＳＩＬ 评估作用
由于 构 成 控 制 系 统 涉 及 的 软 硬 件 部 件 较 多，无 论标称多么可靠的 控 制 系 统，都 不 可 能 做 到 万 无 一 失，因此根据需要对 某 些 重 要 或 敏 感 点 位 的 控 制 回 路 增 加 保 护 层 级 ，降 低 失 效 概 率 便 成 为 必 然 要 求 。
２．２ 老项目的 ＳＩＬ 评估 老项 目 经 过 一 定 周 期 运 行，安 全 仪 表 系 统 相 关
部件老化、使用寿 命 缩 短，随 之 可 靠 性 下 降，失 效 概 率增 加、风 险 相 对 变 高，对 应 的 ＳＩＬ 等 级 也 变 低。 如何确定当前状况下 的 实 际 ＳＩＬ 等 级，仅 靠 相 关 专 业工程师们的知识 能 力 来 确 定 是 很 困 难 的，此 时 有 必要借助专业 ＳＩＬ 评 估 机 构，通 过 获 取 当 前 工 况 条 件和各类必要数据，应 用 定 量 计 算 方 法 并 附 加 综 合 因素评估计 算，得 出 当 前 ＳＩＬ 等 级，辅 以 人 工 分 析 判断，确定是否进行 必 要 的 提 高 ＳＩＬ 改 造。 如 果 确 定需要改造，再通过 定 量 计 算 方 法 确 定 改 造 哪 些 环 节可以使系统的安全性恢复到需求水平。
２．１ 新项目的 ＳＩＬ 评估 新 建 工 程 项 目 ，特 别 是 工 艺 流 程 复 杂 ，工 艺 介 质
为 高 压 、易 燃 易 爆 、腐 蚀 、有 毒 等 工 况 ，构 成 的 控 制 方 案相对复杂，对 安 全 性 要 求 也 比 较 高。 为 了 弥 补 设 计缺陷，通 过 第 三 方 采 用 ＳＩＬ 评 估 方 法，对 整 个 工 艺 流 程 进 行 系 统 分 析 审 查 ，其 中 ，包 括 对 安 全 仪 表 系 统分析审 查，确 定 ＳＩＬ 采 用 是 否 妥 当。 由 此，可 以 使 设 计 方 案 得 以 修 正 和 完 善 ，尽 可 能 消 除 隐 患 ，避 免 项 目 实 施 过 程 不 必 要 的 返 工 、拖 延 工 期 和 浪 费 投 资 。
石 油 与 天 然 气 化 工
第４１卷 第１期 ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＯＦ ＯＩＬ ＆ ＧＡＳ
１０７wenku.baidu.com
安全完整性等级ＳＩＬ 应用研究与实践
袁树海 宋 彬 李范书 夏太武
（中 国 石 油 西 南 油 气 田 公 司 天 然 气 研 究 院 ）
保证 改 造 方 案 达 到 ＳＩＬ２ 的 前 提 是，文 中 涉 及 的安全仪表系统设 备 必 须 获 得 权 威 机 构 的 ＳＩＬ２ 等 级认证，如 ＴＵＶ 认证。
４结 论
ＳＩＬ 评估结果：① 可 以 定 量 给 出 受 保 护 对 象 需 求的安全完整性等级；② 可以定量描述原设计或已 有保护措施的安全完整性等级；③ 可以判定原设计 或 已 有 保 护 措 施 是 否 过 当 、是 否 欠 缺 ，并 给 出 技 术 改 造建议及建议方案；④ 提出构成安全仪表系统相关
实际生产 过 程 中 ＳＩＬ 不 是 任 由 设 计 者 或 使 用 者随意确定的。针对各控制对象的联锁保护方案采 用哪一等级的 ＳＩＬ 是 正 确 的、合 适 的，需 要 工 艺、设 备、自控、安全工程 师 以 及 操 作 人 员、管 理 人 员 参 与 确定。首先根据标准针对控制对象进行多重因素评 估，根据工艺流程、工 况 条 件 进 行 综 合 分 析，由 此 确 定失效或事故后果造成的损失或危害可以接受的程 度；最后确 定 合 适 的 ＳＩＬ 等 级，也 就 是 确 定 安 全 仪 表 系 统 构 成 的 繁 简 程 度 ，最 终 由 自 控 工 程 师 去 实 现 ， 使安全仪 表 系 统 的 ＳＩＬ 等 级 与 受 保 护 对 象 需 求 的 必要性相 适 应。 采 用 的 ＳＩＬ 等 级 既 不 偏 低 也 不 偏 高 ，做 到 投 资 物 有 所 值 、恰 到 好 处 。
摘 要 介绍了 ＳＩＬ 评 估 依 据、作 用、方 法 及 应 用 案 例。 根 据 新 老 项 目 需 求 不 同 简 述 了 ＳＩＬ 评估的不同目的和作用；结合工程实践提出了 ＳＩＬ 评估的必要性；引用相关标准论述了构建 ＳＩＳ系 统的合理性与有效性；列举实际工程 案 例 阐 述 了 ＳＩＬ 评 估 的 基 本 应 用 方 法；最 后 阐 明 了 ＳＩＬ 评 估 应用的发展趋势。
根据 现 有 仪 表 设 备 配 置，进 行 如 下 改 造 可 使 安 全级别从 原 设 计 ＳＩＬ１ 级 提 高 到 ＳＩＬ２ 级。 改 造 前 提是 ＰＶ－４３０１调节阀采用气开式高压单座气动调 节阀。
改造后的燃料气系统压力联锁控制回路参见图 ２。联锁控制回路传 感 器 ＰＴ－ ＊＊ 单 独 配 置；ＰＶ－ ４３０１调节阀膜头气路增设电磁 阀，使 其 具 备 双 重 作 用。正常工作时 ＰＶ－４３０１ 调 节 功 能 不 变，如 果 电 磁阀受控动作，ＰＶ－４３０１ 膜 头 气 源 被 切 断，调 节 阀 自动复位至关闭状态，作为 ＳＤＶ－４３０１的冗余联锁 阀。联锁状态 下 ＳＤＶ－４３０１、ＰＶ－４３０１ 同 时 作 为 切 断 阀 ，隔 离 高 压 与 中 压 燃 料 气 通 道 ，对 中 压 和 低 压 系统增加了保护层，从 而 可 以 提 高 局 部 工 艺 流 程 联 锁控制回路的安全性。
２ＳＩＬ 评估方法
一般 ＳＩＬ 评估首先 是 针 对 某 工 程 对 象，在 危 害 与可操 作 性 分 析 （Ｈａｚａｒｄ ａｎｄ Ｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ－ ＨＡＺＯＰ）已经识别的 局 部 风 险 对 象 或 环 节 基 础 上， 应用 ＳＩＬ 对其作进一 步 量 化 分 析 评 估；然 后 确 定 是
１０８
安全完整性等级 ＳＩＬ 应用研究与实践 ２０１２
否有必要配置具有相 适 应 的 ＳＩＬ 控 制 方 案，若 有 必 要继续评估已有 ＳＩＬ 等 级 或 设 计 需 求 ＳＩＬ 等 级，据 此构建可 以 达 到 需 求 ＳＩＬ 等 级 的 安 全 仪 表 系 统 或 安全 联 锁 控 制 方 案。 实 际 工 程 需 求，如 果 未 进 行 ＨＡＺＯＰ分析，直接采用 ＳＩＬ 评估也是可行的，但必 须建立在对工艺流程某些重要或敏感点位充分熟悉 或辨识基础上。
根据图 １ 分 析，同 时 根 据 ＳＹ／Ｔ １００４５－２００３ 标准中第７．４．２．２ 条 “用 于 ＳＩＳ 的 传 感 器 应 和 用 于 基础过程控 制 系 统 （ＢＰＣＳ）的 传 感 器 分 开”的 要 求， 该系统 联 锁 控 制 回 路 硬 件 设 计 不 满 足 ＳＩＬ１ 级 水 平。受控工艺介质为高压干气，从９．４ ＭＰａ操 作 压 力下通 过 ＰＶ－４３０１ 调 节 阀 限 流 降 压 至 ３．０ ＭＰａ （设计压力４．０ ＭＰａ），然后进入中压燃料气罐，工艺 介质最高压降达６．４ ＭＰａ。
关 键 词 仪 表 控 制 安 全 风 险 ＳＩＳ ＳＩＬ ＨＡＺＯＰ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－３４２６．２０１２．０１．０２６
随着自动化仪 表 技 术 的 出 现，特 别 是 以 半 导 体 技术为基础的工业 自 动 化 仪 表 的 发 展，为 流 程 性 工 业装置自动控制带来了革命性的变化。但由于初期 产品性能可靠性等 诸 多 原 因，导 致 其 在 工 业 应 用 中 产生了很多负面 影 响。 尽 管 如 此，工 业 自 动 化 仪 表 控制显著提高产品性能和人工控制无法替代的积极 作用还是为人所接 受，同 时 对 于 不 断 提 高 自 动 化 控 制系统可靠性的研究与探索也在不断进行。作为工 业自动化控制领域 的 一 个 系 统 分 支，即 安 全 仪 表 系 统（Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ－ＳＩＳ）随 之 产 生，并 在大型工业装置或复杂工艺流程上得以推广应用。 ＳＩＳ在流程装 置 上 配 置 得 是 否 妥 当，是 否 能 有 效 发 挥安 全 保 障 作 用，一 直 为 用 户 质 疑 和 关 注。１９９８ 年，国际电工 技 术 委 员 会 （ＩＥＣ）针 对 自 动 化 仪 表 产 品开发 应 用 提 出 了ＩＥＣ ６１５０８－１９９８（ＧＢ ２０４３８－ ２００６《电气／电子／可 编 程 电 子 安 全 相 关 系 统 的 功 能 安全》）标 准［１］；２００３ 年 提 出 了 ＩＥＣ ６１５１１－２００３ （ＧＢ ２１１０９－２００７《过 程 工 业 领 域 安 全 仪 表 系 统 的 功能安全》）标准［２］，其中对框架、定义、系统、硬件 和 软件，以及 安 全 完 整 性 等 级 （Ｓａｆｅｔｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｌｅｖｅｌ －ＳＩＬ）提 出 了 更 为 明 确 的 要 求 。
以下介绍 一 燃 料 气 系 统 压 力 联 锁 控 制 ＳＩＬ 改 造案例。改造前燃料气系统压力联锁控制回路参见 图１。 燃 料 气 源 来 自 ９．４ ＭＰａ高 压 干 气，经 ＰＶ－ ４３０１阀 自 动 调 节 减 压 至 ３．０ ＭＰａ，作 为 中 压 燃 料 气，其中自动调 节 减 压 控 制 回 路 设 联 锁 控 制。 当 在 自动调节失控状态下，联锁控制阀 ＳＤＶ－４３０１切断 高压干气，避免高压干气串至 ３．０ ＭＰａ中压燃料气 系统。设计 压 力 变 送 器 ＰＴ－４３０１ 信 号 为 调 节、联 锁控制共用。