日本在线www-日本在线播放一区-日本在线不卡免费视频一区-日本在线不卡视频-成人影院久久久久久影院-成人影院一区二区三区

1　引言

安全生產(chǎn)與群眾的生命安全息息相關(guān)，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工藝越來越精密，工藝過程越來越復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)也隨之加大。

下面列舉幾例事故：

·2011年8月29日上午10時(shí)06分，中石油大連石化分公司儲油罐發(fā)生爆炸火災(zāi)。爆炸發(fā)生后，引發(fā)大火并伴有濃濃的黑煙。

·2017年11月19日大連某石化發(fā)生硫化氫中毒事故，3死6傷。

·2011年7月16日14時(shí)25分，中石油大連石化公司廠區(qū)內(nèi)1000萬噸常減壓蒸餾裝置換熱器發(fā)生泄漏并引起大火。

以上事故只是石化生產(chǎn)事故的冰山一角。

從出現(xiàn)事故的成因分析，有設(shè)計(jì)原因、有工程質(zhì)量原因、有操作和維護(hù)原因、有管理原因，這些原因引發(fā)了人們的思考，究竟需要什么措施才能夠保障石化生產(chǎn)過程中的安全。

2　什么是風(fēng)險(xiǎn)？

在IEC61511中提到，風(fēng)險(xiǎn)是損害發(fā)生的概率和該損害嚴(yán)重性的組合。如果要把風(fēng)險(xiǎn)量化的話，那么可以得出一個(gè)公式：風(fēng)險(xiǎn)=頻率×后果。頻率是發(fā)生的概率，后果是發(fā)生的結(jié)果嚴(yán)重性。風(fēng)險(xiǎn)的影響是多種多樣的，有人員的傷亡、生產(chǎn)的損失、設(shè)備的損壞、環(huán)境的影響、企業(yè)形象等等，這些后果我們可以人為的界定哪些是可接受風(fēng)險(xiǎn)，哪些是不可接受風(fēng)險(xiǎn)。

那么風(fēng)險(xiǎn)是如何形成的？風(fēng)險(xiǎn)的形成是有先后順序的，如從一個(gè)化工企業(yè)生產(chǎn)來看，物料的運(yùn)輸、加熱、分離等工藝過程就是危險(xiǎn)源。事故的發(fā)生都由觸發(fā)事件觸發(fā)危險(xiǎn)，如人員操作不當(dāng)、設(shè)備故障失效等觸發(fā)事件。從危險(xiǎn)發(fā)生到事故有一個(gè)中間過程，如監(jiān)管不當(dāng)、密封不嚴(yán)，最后造成嚴(yán)重的后果。

3　什么是安全？什么是功能安全？

在石化生產(chǎn)過程中，安全分為職業(yè)安全和過程安全。

職業(yè)安全關(guān)注的是人員從事工作或受雇傭時(shí)，保護(hù)其人員安全、健康、福利保障方面不受侵害。

功能安全是將工程和管理融合在一起，專注于在使用或生產(chǎn)化學(xué)和石油產(chǎn)品有關(guān)的過程中，預(yù)防災(zāi)難性意外事故的發(fā)生，特別是爆炸、火災(zāi)以及有毒物質(zhì)的釋放。

功能安全在IEC61511中定義為：作為涉及工藝過程和基礎(chǔ)過程控制系統(tǒng)整體安全的一部分，依賴于安全儀表系統(tǒng)和其他保護(hù)層正確的實(shí)施其功能。所以功能安全也是整體安全中的一部分。

在一般的石化場站中，緊急停車系統(tǒng)、火氣系統(tǒng)都屬于功能安全的應(yīng)用。

圖1 整體安全內(nèi)的功能安全

4　功能安全是一道重要保護(hù)屏障

功能安全依賴于過程工業(yè)中應(yīng)用的安全儀表系統(tǒng)（SIS）。安全儀表系統(tǒng)（SIS）將不可接受風(fēng)險(xiǎn)通過檢測工藝生產(chǎn)過程中出現(xiàn)安全隱患時(shí)，運(yùn)行控制器內(nèi)部安全邏輯，控制被控設(shè)備執(zhí)行安全措施，最終達(dá)到可接受風(fēng)險(xiǎn)的程度。

降低風(fēng)險(xiǎn)有多層機(jī)制，這些保護(hù)機(jī)制形成保護(hù)層保護(hù)工業(yè)現(xiàn)場防止事故發(fā)生。這些保護(hù)層形成環(huán)來保護(hù)工業(yè)現(xiàn)場，被稱為陶氏洋蔥模型，如圖2所示。

圖2 功能安全保護(hù)層

良好的設(shè)計(jì)和工業(yè)基礎(chǔ)過程控制系統(tǒng)能夠減小風(fēng)險(xiǎn)的概率，關(guān)鍵報(bào)警人員響應(yīng)、安全儀表系統(tǒng)能夠防止出現(xiàn)危險(xiǎn)，泄壓設(shè)備、消防設(shè)施和全場緊急響應(yīng)能夠減小事故的嚴(yán)重性。

在石化生產(chǎn)過程中，并不是出現(xiàn)故障就一定會發(fā)生危險(xiǎn)，如某管道門站發(fā)生天然氣泄漏，在最初階段只有少量泄漏的天然氣并不會構(gòu)成威脅，隨著時(shí)間的推移，泄漏量越來越多，當(dāng)遇到火星或電磁信號等情況時(shí)，極有可能會發(fā)生火災(zāi)，更嚴(yán)重的會發(fā)生爆炸，造成嚴(yán)重事故。

所以，在石化生產(chǎn)過程中，功能安全是發(fā)生事故的最后一道屏障，在工藝、設(shè)備出現(xiàn)故障、控制系統(tǒng)紊亂、人員來不及響應(yīng)時(shí)，安全儀表系統(tǒng)能夠在不需要工作人員干預(yù)的情況下，自動(dòng)的執(zhí)行安全措施，防止事故的產(chǎn)生，防止人員安全受到傷害、防止財(cái)產(chǎn)損失、防止環(huán)境污染。

5　安全儀表系統(tǒng)（SIS）

按照IEC61511安全儀表系統(tǒng)（SIS）定義，安全儀表系統(tǒng)是用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)安全功能的儀表系統(tǒng)。由傳感器、邏輯控制器以及最終元件的任意組合構(gòu)成的。

安全儀表系統(tǒng)分為幾種類型：儀表保護(hù)系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖、安全相關(guān)系統(tǒng)、緊急停車系統(tǒng)、燃燒器管理系統(tǒng)、火氣系統(tǒng)、高完整性保護(hù)系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)保護(hù)的對象不同、保護(hù)的形式不同，但是結(jié)構(gòu)是一樣的，都是由傳感器、邏輯控制器以及最終元件組成。

安全儀表系統(tǒng)是依托于自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展而來，但是安全等級要高于過程控制系統(tǒng)，用安全完整性等級（SIL）來表示。在IEC61508中，規(guī)定了4個(gè)安全完整性等級（SIL1~4）。在工程設(shè)計(jì)階段，就需要確定安全要求，分析過程危險(xiǎn)，哪些設(shè)備具有安全相關(guān)功能，指定到哪些系統(tǒng)執(zhí)行安全功能，確定安全完整性等級。

安全儀表系統(tǒng)原則上與過程控制系統(tǒng)是分開的，是兩套相互獨(dú)立的系統(tǒng)。安全儀表系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場不會干預(yù)正常的生產(chǎn)過程，不會連鎖過程控制系統(tǒng)中的傳感器與執(zhí)行器，當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)安全隱患時(shí)，安全儀表系統(tǒng)迅速執(zhí)行關(guān)斷、停車等命令，保障人員生命安全和設(shè)備不受破壞。

6　安全生命周期及危險(xiǎn)辨識

安全生命周期伴隨整個(gè)工藝生命周期。從整個(gè)安全生命周期的設(shè)計(jì)階段開始到最后報(bào)廢，都需要對功能安全進(jìn)行管理。指定相關(guān)人員在功能安全管理中的責(zé)任，對電子安全相關(guān)系統(tǒng)或整個(gè)過程控制系統(tǒng)生命周期一個(gè)或多個(gè)階段以及軟件安全方面負(fù)責(zé)。指定在功能安全管理中負(fù)有相應(yīng)責(zé)任的人員，及需要執(zhí)行的各項(xiàng)活動(dòng)。

在安全生命周期中，要進(jìn)行危險(xiǎn)辨識和SIL定級。首先要建立過程的安全目標(biāo)，定義什么是可接受風(fēng)險(xiǎn)，什么是不可接受風(fēng)險(xiǎn)。安全目標(biāo)確定后進(jìn)行危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分析，評估存在的風(fēng)險(xiǎn)，其中危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分析評估最常用的就是危險(xiǎn)與可操作性（HAZOP）研究與失效模式和影響分析（FMEA）。

危險(xiǎn)與可操作性（HAZOP）研究旨在辨識與設(shè)計(jì)意圖可能存在的偏差，檢查偏差出現(xiàn)可能的原因，并評估他們的后果。危險(xiǎn)與可操作性（HAZOP）研究是對整個(gè)過程進(jìn)行考察分析研究，將研究對象劃分為若干個(gè)區(qū)塊，對每一個(gè)區(qū)塊進(jìn)行說明其功能和正常的運(yùn)行狀態(tài)，然后對每個(gè)區(qū)塊的每一個(gè)過程環(huán)節(jié)、每一個(gè)細(xì)節(jié)提出問題，如某個(gè)管道的壓力、容器的溫度等提出可能與設(shè)計(jì)要求出現(xiàn)不一致的情況（發(fā)生偏差），對過程中的工藝條件和開停車條件以及自然條件影響下分析可能出現(xiàn)偏差的原因并分析這些原因引發(fā)的后果及嚴(yán)重性。

失效模式和影響分析（FMEA）從元件的失效特征和工程的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)開始，確定元件失效與系統(tǒng)失效、故障、操作約束、性能的降級或完整性方面之間的關(guān)系。目的是為了收集并整理出子系統(tǒng)失效率數(shù)據(jù)，例如變送器或邏輯控制器，并改進(jìn)安全功能的可靠性。首先定義系統(tǒng)及其功能最低限度的操作要求，生成功能和可靠性方塊圖和數(shù)學(xué)模型等，辨識失效模式及其產(chǎn)生的原因和影響，辨識失效檢測、隔離措施及其方法，確定事件的嚴(yán)重性、評估失效概率。

在評估風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)果里，對比設(shè)計(jì)初設(shè)定的安全目標(biāo)是否能夠達(dá)到可接受風(fēng)險(xiǎn)的范圍。如果評估的結(jié)果是不可接受風(fēng)險(xiǎn)，就要將必要的風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的范圍。降低風(fēng)險(xiǎn)的措施是加入安全儀表功能（SIF）并確定安全完整性（SIL）。安全完整性與風(fēng)險(xiǎn)成倒數(shù)關(guān)系，SIL級別越高，風(fēng)險(xiǎn)降的越低。

對于每一個(gè)需要加入安全儀表功能（SIF）的場景需要將安全完整性等級（SIL）定級。安全完整性（SIL）的定級可以用保護(hù)層分析（LOPA）來確定。保護(hù)層分析（LOPA）可以通過分析來確定是否需要安全儀表功能（SIF），如果需要，確定每個(gè)安全儀表功能（SIF）需要的安全完整性等級（SIL）。考察分析所有危險(xiǎn)發(fā)生的根源，以及預(yù)期的事件每年發(fā)生的頻率，確定發(fā)生頻率是否能夠通過一系列的保護(hù)措施減小，如人工操作程序、硬接線報(bào)警、控制系統(tǒng)、安全閥等，確定這些非SIF保護(hù)措施減輕頻率的總和，與目標(biāo)頻率（例如1危險(xiǎn)事件/10000接受風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)）之間存在的任何風(fēng)險(xiǎn)降低缺口，然后采取安全儀表功能來填補(bǔ)這些缺口。

在石化現(xiàn)場的安裝調(diào)試中，按照安全儀表規(guī)格書和施工圖安裝安全儀表系統(tǒng)（SIS），通過檢驗(yàn)和測試，對安裝和調(diào)試后的安全儀表系統(tǒng)及其關(guān)聯(lián)的安全儀表功能進(jìn)行確認(rèn)來證明確實(shí)達(dá)到安全要求技術(shù)規(guī)格書陳述的全部要求。

在石化實(shí)際的生產(chǎn)過程中，所有的操作和維護(hù)必須確保保持每個(gè)安全儀表功能（SIF）。安全儀表系統(tǒng)（SIS）也需要定期的維護(hù)和保養(yǎng)，在維護(hù)和保養(yǎng)期間，也需保持設(shè)計(jì)的功能安全。

7　結(jié)論
功能安全可以通過量化風(fēng)險(xiǎn)、計(jì)算失效概率得出符合要求的安全儀表功能并確定安全完整性等級，使之有效地減少發(fā)生事故的概率，防止擴(kuò)大事故的嚴(yán)重性。隨著石油化工中自動(dòng)化應(yīng)用占比越來越多，操作與管理人員的精簡，防護(hù)水平也隨之降低，功能安全彌補(bǔ)了防護(hù)的缺失，增強(qiáng)防護(hù)水平，是犧牲生產(chǎn)效益保障安全的最低防線。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國際電工委員會. IEC61508-2000 電氣/電子/可編程電子安全系統(tǒng)的功能安全[S].

[2] 國際電工委員會. IEC 61511-2016 過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)的功能安全[S].

[3] 髙繼實(shí), 潘輝. 安全儀表系統(tǒng)SIL定級的意義[J]. 化工設(shè)計(jì)通訊. 2017, (09).

[4] 楊沙沙, 安垚, 孫嘯, 張思楊, 吳鑫鑫, 陳妍君. 安全儀表系統(tǒng)的功能安全評估現(xiàn)狀[J]. 化工自動(dòng)化及儀表. 2017, (09).

[5] 吳承剛. 化工裝置安全儀表系統(tǒng)功能安全評估體系的研究與應(yīng)用[J]. 工設(shè)計(jì)通訊. 2017, (01).

[6] 王曉飛, 韓瀟, 郭小紅. 安全儀表系統(tǒng)安全完整性等級分析方法的應(yīng)用研究[J]. 西部煤化工. 2015, (02).

[7] 林融. 石油化工大安全理念——功能安全相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用與進(jìn)展[J]. 中國儀器儀表. 2014, (S1).

[8] 史學(xué)玲, 馮曉升. 功能安全與安全完整性等級綜述[J]. 自動(dòng)化博覽. 2013, (03).

[9] 方來華. 安全系統(tǒng)的功能安全的發(fā)展及實(shí)施建議[J]. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2012, (09).

作者簡介：

劉靜波（1987-），男，河北唐山人，工程師，自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)就職于北京安控科技股份有限公司，主要研究方向?yàn)橛吞镒詣?dòng)化、SCADA及通信系統(tǒng)，RTU/PLC設(shè)計(jì)，管道自動(dòng)化及安全儀表系統(tǒng)。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年2月刊