總結(jié)歸納當(dāng)前進(jìn)行SIL驗(yàn)證中存在的問(wèn)題有:計(jì)算不全面、驗(yàn)證SIF涉及設(shè)備未經(jīng)梳理、配置情況判斷不正確、數(shù)據(jù)選擇不當(dāng)、建議提出的科學(xué)性等。
計(jì)算不全面
確定SIF的回路構(gòu)成,從傳感單元到邏輯單元到最終的執(zhí)行單元此過(guò)程中涉及的所有子系統(tǒng)均需整理清晰。
示例:工廠XX裝置設(shè)置安全儀表功能回路:當(dāng)反應(yīng)器溫度TT0101(1oo1)達(dá)到設(shè)定值,高聯(lián)鎖關(guān)進(jìn)料閥XV0101。
經(jīng)調(diào)研,TT0101是熱電阻溫度傳感元件,閥門(mén)XV0101為氣動(dòng)開(kāi)關(guān)球閥,熱電阻及閥體經(jīng)過(guò)SIL認(rèn)證,提供有認(rèn)證手冊(cè),如驗(yàn)證工作僅考慮TT0101,邏輯單元、進(jìn)料閥XV0101,可靠性框圖如下所示。
![SIF回路可靠性框圖 SIF回路可靠性框圖](/upload/202103/05/202103051750578508.png)
SIF回路可靠性框圖
上述回路中能夠影響回路的正常運(yùn)行,使其在觸發(fā)時(shí)達(dá)到安全狀態(tài),僅考慮TT0101、SIS控制器及閥門(mén)XV0101是不全面的,與安全儀表系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行是不相符的。
傳感單元:熱電阻信號(hào)需經(jīng)過(guò)變送器或模擬量輸入安全柵將信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,經(jīng)調(diào)研,當(dāng)前回路使用了模擬量輸入安全柵進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換,若安全柵故障,會(huì)影響傳感信號(hào)的傳輸,直接影響回路的正常觸發(fā)。因此,在驗(yàn)證計(jì)算的工作中,也應(yīng)當(dāng)將其考慮其中。
邏輯單元:除CPU外,還應(yīng)考慮輸入/出卡件、輸入/出端子板。執(zhí)行單元:除進(jìn)料閥XV0101閥體本身外,還應(yīng)考慮從邏輯單元輸出途徑繼電器、電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等,如閥門(mén)是閥體及執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體經(jīng)過(guò)認(rèn)證的,則使用一體認(rèn)證數(shù)據(jù)即可,因此在驗(yàn)證過(guò)程中,對(duì)于使用認(rèn)證數(shù)據(jù)的設(shè)備,應(yīng)判斷認(rèn)證數(shù)據(jù)包括的具體部件,以免漏算或重復(fù)計(jì)算。
按照上述分析,實(shí)際的SIL驗(yàn)證工作繪制的可靠性框圖如下所示。
![SIL驗(yàn)證工作繪制的可靠性框圖 SIL驗(yàn)證工作繪制的可靠性框圖](/upload/202103/05/202103051800430859.png)
說(shuō)明:各安全功能回路對(duì)應(yīng)的可靠性框圖中,元件的前后順序不代表實(shí)際安裝順序。
驗(yàn)證SIF涉及關(guān)鍵設(shè)備及表決關(guān)系的梳理
1、關(guān)鍵設(shè)備的梳理
示例:某工廠氣化爐設(shè)置有氧煤比RFFC101A1/A2/A3高高(2oo3),達(dá)到設(shè)定值,聯(lián)鎖啟動(dòng)氣化爐停車安全儀表功能回路。其中聯(lián)鎖停氣化爐的動(dòng)作為:停高壓料漿泵P1,關(guān)閉料漿進(jìn)料閥XV102,關(guān)閉氧氣上切閥XV103和氧氣下切閥XV104,延遲幾秒打開(kāi)氮封閥XV106,關(guān)閉合成氣出口閥HV104,打開(kāi)料漿管線吹掃閥XV121,打開(kāi)氧氣管線的氮?dú)獯祾唛yXV120。
為比對(duì)關(guān)鍵設(shè)備選擇對(duì)回路驗(yàn)證計(jì)算的差異,現(xiàn)假設(shè)聯(lián)鎖動(dòng)作相關(guān)執(zhí)行設(shè)備的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得其PFD值如下表所示(當(dāng)前假設(shè)各閥門(mén)的PFD數(shù)據(jù)包括了電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥體)。
在進(jìn)行SIF驗(yàn)算時(shí),如果執(zhí)行單元直接按照聯(lián)鎖動(dòng)作的描述進(jìn)行計(jì)算,不進(jìn)行梳理,則執(zhí)行單元為8oo8,按照上表中數(shù)據(jù)計(jì)算其PFD值為:1.09×10-1,執(zhí)行單元的SILpfd=SIL0,可靠性框圖分別如下所示。
關(guān)鍵設(shè)備未經(jīng)梳理的SIL驗(yàn)證可靠性框圖
當(dāng)按照當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)具體分析,氣化爐氧煤比高的后果為爐內(nèi)過(guò)氧超溫,影響產(chǎn)品質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致下游去往洗滌塔區(qū)域爆炸,造成人員傷亡,如能及時(shí)的切斷氧氣的進(jìn)料,即可以阻止過(guò)氧超溫等一系列后果,則對(duì)于當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),SIL驗(yàn)證計(jì)算的過(guò)程中,執(zhí)行單元應(yīng)只計(jì)算切斷氧氣所需動(dòng)作的相關(guān)閥門(mén)即可,即:XV103和XV104,則執(zhí)行單元的PFD值要遠(yuǎn)小于按照8oo8表決關(guān)系時(shí)的計(jì)算值。
2、正確表決關(guān)系的確認(rèn)
在上例中,梳理出關(guān)鍵動(dòng)作為關(guān)閉氧氣上切閥XV103和氧氣下切閥XV104,那么執(zhí)行單元是否按照2oo2進(jìn)行計(jì)算。
如執(zhí)行單元按照2oo2表決情況進(jìn)行計(jì)算,則PFD值為:8×10-3,執(zhí)行單元的SILpfd=SIL2,可靠性框圖分別如下所示。
根據(jù)工藝的實(shí)際配置情況,氧氣上切閥XV103和氧氣下切閥XV104為串聯(lián)使用,其中任何一個(gè)閥門(mén)能按照要求正常關(guān)斷,都可以切斷氧氣的進(jìn)料,保護(hù)此風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。因此,實(shí)際在驗(yàn)證的工作中,執(zhí)行單元應(yīng)該為1oo2的表決關(guān)系,則PFD值為:1.6×10-5,執(zhí)行單元的SILpfd=SIL4,可靠性框圖分別如下所示。
實(shí)際計(jì)算SIL驗(yàn)證可靠性框圖
現(xiàn)將以上可靠性框圖所示的執(zhí)行單元計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)匯總?cè)缦卤硭尽?/span>
可以看出,對(duì)于同一SIF回路,在驗(yàn)證過(guò)程中,不同的分析人員可能計(jì)算出不同的結(jié)果,關(guān)鍵動(dòng)作及表決關(guān)系的正確梳理將直接影響SIL驗(yàn)證等級(jí)的計(jì)算結(jié)果。
除去上述所述的SILpfd外,執(zhí)行單元的表決關(guān)系不一樣。如按照關(guān)鍵設(shè)備梳理框圖進(jìn)行實(shí)際計(jì)算,執(zhí)行單元的HFT=0,按照實(shí)際計(jì)算SIL驗(yàn)證框圖進(jìn)行實(shí)際計(jì)算,執(zhí)行單元的HFT=1,這也將直接影響執(zhí)行單元所能實(shí)現(xiàn)的SILac,從而影響整個(gè)安全儀表功能能實(shí)現(xiàn)的SIL等級(jí)。
數(shù)據(jù)選擇不當(dāng)
SIL驗(yàn)證工作中數(shù)據(jù)的合理選取是工作的重點(diǎn)工作之一,數(shù)據(jù)的主要來(lái)源有以下三方面:
●直接使用數(shù)據(jù)-如SIF回路中包含的設(shè)備(如變送器、閥門(mén)、控制器)經(jīng)SIL認(rèn)證,當(dāng)核實(shí)上述設(shè)備的使用及維護(hù)保養(yǎng)條件滿足產(chǎn)品要求的各項(xiàng)條件時(shí),可直接使用產(chǎn)品安全手冊(cè)(safetymanual)中的數(shù)據(jù);
●通用數(shù)據(jù)選擇-如SIF回路中包含的設(shè)備是未經(jīng)過(guò)認(rèn)證產(chǎn)品或驗(yàn)算報(bào)告(認(rèn)證證書(shū))提供數(shù)據(jù)不完整,且業(yè)主和供應(yīng)商均無(wú)法提供足夠樣本數(shù)量的故障記錄或以往使用的證據(jù),在一定條件下可使用通用數(shù)據(jù);
●FME(D)A法-如SIF回路中包含的設(shè)備是未經(jīng)過(guò)認(rèn)證產(chǎn)品或驗(yàn)算報(bào)告(認(rèn)證證書(shū))提供數(shù)據(jù)不完整,但業(yè)主/供應(yīng)商可提供足夠樣本數(shù)量的故障記錄或以往使用的證據(jù)時(shí),則可使用FME(D)A的方法計(jì)算設(shè)備的失效率,此方法不在本文中具體描述,具體可查看FME(D)A相關(guān)文獻(xiàn)資料。
上述三種方法在各自的使用過(guò)程中,也仍存在較多需注意的地方,本文接下來(lái)將說(shuō)明各直接使用數(shù)據(jù)及使用通用數(shù)據(jù)時(shí)所應(yīng)關(guān)注的。
●直接使用數(shù)據(jù)方法應(yīng)注意的問(wèn)題
●證書(shū)數(shù)據(jù)的完整性
一個(gè)正規(guī)的SIL證書(shū)至少應(yīng)包含以下幾方面內(nèi)容:
√認(rèn)證產(chǎn)品名稱、廠家及型號(hào);
√認(rèn)證參考的標(biāo)準(zhǔn)號(hào);
√產(chǎn)品認(rèn)證等級(jí);
√認(rèn)證數(shù)據(jù)(除認(rèn)證等級(jí)SI1~4外,還須有具體的失效率數(shù)據(jù)或PFD值);
√認(rèn)證產(chǎn)品類別:TYPEA/B;
√系統(tǒng)完整性能力:適用于SIL1~4。
●證書(shū)數(shù)據(jù)的可信性
當(dāng)前,在市面上可見(jiàn)著各類機(jī)構(gòu)多種多樣的SIL認(rèn)證證書(shū),但質(zhì)量參差不齊,見(jiàn)過(guò)不少數(shù)據(jù)極好的證書(shū),但實(shí)際產(chǎn)品使用確頻繁故障,因此,評(píng)估機(jī)構(gòu)在進(jìn)行SIL驗(yàn)證的過(guò)程中,也需對(duì)業(yè)主提供的認(rèn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行合理篩選。
●證書(shū)中數(shù)據(jù)的正確選取
√業(yè)主提供的認(rèn)證證書(shū)并非現(xiàn)場(chǎng)使用的產(chǎn)品匹配的證書(shū)(認(rèn)證數(shù)據(jù)應(yīng)精標(biāo)明對(duì)應(yīng)產(chǎn)品型號(hào));
√應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用情況,進(jìn)行數(shù)據(jù)的選取
例:如ASCO8320系列電磁閥SIL認(rèn)證證書(shū)中均是ASCO8320系列電磁閥的失效率數(shù)據(jù),但是可以看出有四種不同的數(shù)據(jù),那應(yīng)該按照此電磁閥在工藝中的實(shí)際配置及選型情況來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的選取,在進(jìn)行SIL驗(yàn)證調(diào)研的過(guò)程中,應(yīng)該就此電磁閥是勵(lì)磁/非勵(lì)磁,是否具備PVST功能進(jìn)行確認(rèn),從而從認(rèn)證數(shù)據(jù)中選取符合當(dāng)前實(shí)際的最佳數(shù)據(jù)。
同理于:閥門(mén)的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)失效率數(shù)據(jù)不同時(shí),應(yīng)根據(jù)具體的SIF回路動(dòng)作進(jìn)行數(shù)據(jù)的選??;控制器中拆分為AI/DI,DO,CPU也應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況使用數(shù)據(jù),如:對(duì)于傳感單元為開(kāi)關(guān)量時(shí),應(yīng)使用輸入卡為DI的數(shù)據(jù)等,除此之外,可能還會(huì)細(xì)致到是H-trip或L-trip對(duì)應(yīng)不同的失效率數(shù)據(jù)。
√仔細(xì)確認(rèn)證證書(shū)包含的對(duì)象
如對(duì)于溫度超高聯(lián)鎖保護(hù)功能,收集傳感設(shè)備認(rèn)證數(shù)據(jù)時(shí),就需確認(rèn)該數(shù)據(jù)是檢測(cè)元件的還是同時(shí)包含了變送器的數(shù)據(jù),從而避免驗(yàn)證過(guò)程中部分?jǐn)?shù)據(jù)的漏算。
使用通用數(shù)據(jù)方法應(yīng)注意的問(wèn)題在使用各大數(shù)據(jù)庫(kù)中的通用數(shù)據(jù)時(shí),需考慮儀表的類型或原理來(lái)選取合理數(shù)據(jù),常見(jiàn)選擇情況如下:
●當(dāng)前使用的液位計(jì)是雷達(dá)液位計(jì)、差壓液位計(jì)、磁翻板等;
●溫度傳感需考慮是RTD(熱電阻)、熱電偶,如是熱電阻的情況下,還需進(jìn)一步確認(rèn)是2線,3線或4線;
●電磁閥需考慮是2-way,3-way或4-way等;
●閥門(mén):第一步:需確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥體是一體的還是分開(kāi)的;第二步,閥體及執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)按照其不同的類型進(jìn)行數(shù)據(jù)的選取,如:閥體分成截止閥、球閥、蝶閥、閘閥、旋塞閥等;執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為:氣缸、活塞等。