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HAZOP 与SIL 选型与验证,作为化工人,你咋能不知道呢?

2016-04-26 夏末 化工707

化工707安全专栏(116期)


居安咨询——行业领先的工艺安全服务提供商



导语


目前,石油、化工是我国的重要支柱产业之一,关系到国民经济能源、材料等许多方面,也是危险性极高的行业。石油化工行业装置流程复杂,工艺条件苛刻,介质大都具有易燃、易爆、有毒、腐蚀等特性,属于高危险行业。系统设计、实施和操作过程中任何一个小的失误都有可能带来严重的甚至是灾难性的后果。


  近年来,危险与可操作性分析(HAZOP,HazardandOperabilityAnalysis)作为生产装置及工艺流程安全系统评价方法,被国内外众多石油石化公司、化工生产企业和设计施工单位普遍接受,并应用于装置、设备生命周期始终。中国石油下属多家油田、炼化企业相继开展了装置的HAZOP分析工作。通过HAZOP分析可以系统地识别工艺装置或设施中的各种潜在危险和危害,并通过提出合理可行的措施减轻事故发生的可能性及后果。


HAZOP分析方法搜索


  HAZOP方法是英国帝国化学工业公司(ICI)为解决除草剂制造过程中的危害,于1960年代发展起来的一套以引导词为主体的危害分析方法,1974年,该方法正式对外发表。HAZOP对工艺系统进行 危害辨识和分析,是有效预防各种事故发生的重要方法和手段,它可以系统地识别工艺装置或设施中的各种潜在危险和危害,并通过提出合理可行的措施达到减轻事故发生可能性及后果的目的,从而有利于保障石油、化工企业安全生产的顺利进行。


  HAZOP是基于这样一个基本概念,即各个专业具有不同知识背景的人员所组成的分析组一起工作比他们独自工作更具有创造性和系统性,能识别更多的问题。HAZOP方法通过分析生产运行过程中工艺状态参数的变动,操作控制中可能出现的偏差,以及这些变动与偏差对系统的影响,找出出现变动或偏差的原因,分析可能导致的后果,明确现有的保护措施,并针对超出可接受水平的变动与偏差的后果提出建议措施。


HAZOP分析具体步骤:


  ①划分节点。对连续工艺过程,HAZOP分析的第一步即是将生产过程根据工艺流程划分为合理的分析节点,这样有利于分析工作的深入、完善。



分析常见节点举例


  ②选择工艺参数,确定偏差。选择适用于所选分析节点的工艺参数,如:流量、温度、压力、液位、界位、腐蚀侵蚀、破裂泄漏、维修、采样、污染等。


  ③确定风险矩阵,分析偏差的原因和后果。根据各个公司事故统计情况和风险接受程度,制定本公司适用的风险矩阵。针对节点内某一设备工艺参数的偏差,结合现有资料和小组成员的经验,分析导致这一偏差发生的原因,以及参数发生偏离后可能导致的后果,并根据风险矩阵,确定风险等级。

HAZOP分析逻辑流程图



偏差原因的逻辑推测举例



可能引起偏差的原因举例



风险评估流程


  ④提出建议措施。通过分析,审查现有安全措施是否足够,若事故风险等级高、后果严重且影响恶劣,小组成员就有必要提出合理可行的建议措施。



提出的建议举例说明

SIL分析方法


安全仪表系统搜索


  按照IEC61511中的定义,安全仪表系统是由传感器、逻辑控制器和执行器组成的、能够行使一项或多项安全仪表功能的仪表系统。安全仪表系统是一种自动安全保护系统,它已发展成为工业自动化的重要组成部分。


  很多人容易把基本过程控制系统(BPCS,BasicProcessControlSystem)和安全仪表系统混淆。BPCS是执行常规正常生产功能的控制系统,它是主动的、动态的,是用来满足生产需要的,因此,它必须根据系统的设定要求和生产过程的扰动状态不断地动态运行,才能保持生产过程的连续稳定运行。一旦其运行终止,则整个生产过程也就随之失去控制。而SIS系统则监视生产过程的状态,判断是否出现危险条件,防止风险的发生或者减轻风险发生后造成的后果。它是被动的、休眠的,在BPCS正常运行时,SIS一般是处于静态的,它在很长一段时间里都会处于“休眠”状态。


安全生命周期搜索


  在IEC61508和IEC61511中都提出了安全生命周期(SLC,SafetyLifeCycle)的概念。安全生命周期的定义为:在安全仪表功能(SIF,SafetyInstrumen-tedFunction)实施中,从项目的概念设计阶段到所有安全仪表功能停止使用之间的整个时间段。



  安全仪表系统整体的安全生命周期从其概念开始,经历若干中间阶段一直到安全系统停用,包括了为达到必需的安全完整性水平而进行的一切活动。换句话说,安全生命周期包括了安全仪表系统在概念、设计、运行、测试、维修及停用各阶段的所有活动,以达到高水平的功能安全。


  在一定时间、一定条件下,安全相关系统执行其所规定的安全功能的可能性,被称为安全完整性等级(SIL,SafetyIntegrityLevel),其数值代表着安全仪表系统使过程风险降低的数量级。安全完整性等级贯穿于安全系统生命周期的始终。安全系统的安全完整性等级不仅是安全系统安全性能的度量标准,而且是安全系统生命周期中的主线,将安全系统整体生命周期的各个阶段联系起来




安全完整性与SIL等级的关系


SIL选择方法搜索


  安全仪表系统必须满足系统风险分析后所要求的SIL,SIL不仅是安全仪表系统安全性能的衡量标准,而且是整体安全生命周期中的主线,其选择应该恰到好处,过高会造成成本的浪费,过低会使风险不可接受。IEC61508中,SIL4是最高的,SIL1是最低的。


  SIL选择的方法主要有两类,定性的和定量的。定性方法通过大致的风险后果和可能性分类来描述风险,主要有风险矩阵和风险图法。


  (1)风险矩阵。同后果法一样,风险矩阵是基于分类的方法,这种分类可以是根据定性的描述,也可以根据量化的指标。用户必须创建一个矩阵,它为风险的后果和可能性制定了大范围的分类。后果和可能性分别构成矩阵二维坐标(行x、列y)中的一个,同时每一个矩阵元素为一个SIL。


  (2)风险图。风险图最初是为德国工业标准开发的,在欧盟中得到了广泛应用。该种方法与风险矩阵中只考虑后果和可能性不同,风险图考虑了四个参数来确定SIL等级:危险事件的后果(C)、处于危险区域的频度(F)、避开风险状况的概率(P)和不期望事件的概率(W)。


  SIL的确定是从左面的起点到右面的方格绘制一条路径,按照C、F、P的分类,决定这三者的哪一行被选中,具体被选中的行中哪一个方格被选中则取决于W的分类。


SIL分析程序搜索


  SIL分析小组在进行SIL评估工作时,假定已经完成了安全生命周期中的概念过程设计阶段、工艺危害分析及风险评估阶段(HAZOP)、保护层分析阶段(LOPA)等,且分析结果是真实的、可靠的。经分析后,若独立保护层起到了安全保护措施的作用后,减轻事件的剩余风险仍超出了公司可接受的水平,则要提出切实可行的附加保护层SIS。在确定了


  SIS系统所要实现的SIF功能的SIL等级后,接下来的工作就是要如何设计SIS来实现SIF了。


  在目标SIL确定后,就要制定安全要求规范,其中包括两个主要部分:功能要求规范和完整性要求规范。功能要求规范定义了每一个安全仪表功能应该做什么;完整性规范定义了每一个安全仪表功能能够多好地被执行


  在SIS系统设计完成且各个SIF的子系统结构确定后,需要检验所设计的SIS系统在一定的检修周期和检修覆盖率等条件下的可靠性,就是需要进行SIL验证工作。SIL验证可选用的方法常见的有可靠性框图法、故障树法和基于马尔科夫模型的计算法等。


  安全功能分配好之后,就由工程公司或设计院进行安全仪表系统的详细设计。当承包商选定之后,由承包商最终完成安全仪表系统的集成、安装、调试。当承包商完成与业主的交接后,业主依据承包商提供的操作及维护手册对安全仪表系统进行使用、维护和定期测试


HAZOP 与SIL 选型与验证专项培训


  安全仪表系统(SIS)的SIF 功能分配,安全完整性等级(SIL)的确定,设计,安装,验收,维护,涵盖了装置的生命周期。完成这项工作需要工艺设计人员,工艺危害分析人员,安全仪表设计人员,安全仪表安装人员,安全仪表验收调试人员,安全仪表的维护人员。需要的知识包括化工艺知识,以及工艺危害分析的知识,安全仪表设计选型,安全仪表的测试维护。没有一个人掌握以上所有知识,但普通的SIL 培训 48 31440 48 15287 0 0 2904 0 0:00:10 0:00:05 0:00:05 3062为了涵盖以上知识,在有限的时间内,只能蜻蜓点水,每个知识都介绍一点,介绍的基础是IEC61508和IEC61511,应此培训结束以后,除了一些基本概念以外,大多数学员没有掌握最需要的SIL定级与SIL 验证的方法。这些是学员最想学习的,但被其他内容稀释了。


本培训将立足与SIL 选择与SIL 验证,培训时间安排3天,具体内容包括:

 

☞ 第1天:


 HAZOP 实战方法介绍

 用于SIL 定级的HAZOP特点与方法介绍

 独立保护层的定义,特点

 保护层分析讲解与练习


☞ 第二天


 SIS, SIF, 联锁,SIL 的基本介绍

 SIL定级:矩阵法

 SIL定级:风险图法

 SIL定级:LOPA 法

 3种定级方法的比较


☞ 第三天


 IEC61511(GB/T21109)安全生命周期架构

✽ 安全要求规格书(SRS)

 SIL的验证计算用到基本定义,符号解释

 结构约束(IEC61508/IEC61511)

 PFDavg计算

 系统能力

 SIL 验证练习


  企业:化工, 石化, 医药中间体,化工类设计院


  部门:安全, 维修, 技术


  适合参加培训人员: 安全人员, 仪表人员,工艺人员。



本次培训讲师:唐彬


  唐彬:于睿咨询首席顾问,拥有超过20年的石化,化工,工程,安全咨询工作经验。曾经服务于中石化天津分公司,美国气体化工与化学品公司(APCI),伊尔姆环境资源管理咨询有限公司(ERM),杜邦咨询。服务于杜邦咨询期间,主要负责工艺安全管理模块。协助中石油总部完成PSM个要素的建立和完善。


  唐先生专长于工艺安全管理各要素,尤其是PHA分析,帮助万华化学,中国石油,中国海油培养多名PHA分析师,独立主持万华化学工业园石化项目HAZOP分析,中国海油惠州炼化多套炼油项目HAZOP分析,海油垦利油田群开发项目HAZOP分析,等超过100多套项目的HAZOP分析与超过10套装置的SIL 定级。目前也是国家化学品协会HAZOP培训班兼职老师


培训时间


   2016年5月18-20日  天津


报名联系人:


  梅经理:181 2102 6959;kevin.mei@rison-sh.com


  蔡经理:134 7280 8792;nicole.cai@rison-sh.com


  何经理:138 1665 6869;jason.ho@rison-sh.com



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