如何使用歌略RiskCloudHAZOP分析LOPA定级SIL验算做好安全仪表整治工作

1、如何使用歌略 RiskCloud - HAZOP 分析 LOPA 定级 SIL 验算做好安全仪表整治工作2019 年 6 月，江苏省应急管理厅发布了 本质安全诊断治理基本要求 （苏应急201953 号），其中要求“企业委托符合规定资质的设计单位或中介机构开展的生产装置、储存设施的 HAZOP 分析报告、保护层分析（LOPA）报告，应含有自动控制和 SIS 改造建议；安全仪表系统安全完整性（ SIL）等级评估和验算报告。 ”，并明确“2020 年 9 月底前，经诊断治理核查未达到 基本要求的企业应停止生产或者停止相关生产装置、设备设施使用， 2020 年 12 月底前，经诊断治理核查仍然未达到

2、基本要求的企业应关闭退出。 ”同时，山西省等地应急管理厅也陆续发出通知，要求加强化工安全仪表系统的管理，对今年 7 月底前仍未按时完成整改的企业要依法予以处罚。如何开展 SIL 评估国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见（安监总管三2014116 号）要求：涉及“两重点一重大”在役生产装置或设施的化工企业和危险化学品储存单位，要在全面开展过程危险分析 (如危险与可操作性分析 )基础上，通过风险分析确定安全仪表功能及其风险降低要求，并尽快评估现有安全仪表功能是否满足风险降低要求。国家安全监管总局关于加强化工过程安全管理的指导意见安监总管三201388 号：对涉及重点监管危险化学品

3、、重点监管危险化工工艺和危险化学品重大危险源（以下统称 “两重点一重大”）的生产储存装置进行风险辨识分析，要采用危险与可操作性分析（ HAZOP）技术，一般每3 年进行一次。对其他生产储存装置的风险辨识分析，针对装置不同的复杂程度，选用安全检查表、工作危害分析、预危险性分析、故障类型和影响分析（ FMEA）、HAZOP 技术等方法或多种方法组合，可每 5 年进行一次。目前 SIL 评估主要依靠保护层分析(LOPA)来确定每一个安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级 (SIL)。一个典型的化工过程包含的保护层，如本安设计、BPCS、报警与人员干预、安全仪表系统、物理保护、释放后保护措施、工厂应急

4、响应和社区应急响应等（如下图示）。 LOPA 是一种半定量的风险评估技术，一般使用初始事件频率、后顾严重程度和 IPL 失效频率的数量级大小来表征场景的风险。其步骤主要包括：1）SIF 选择；2）场景识别及筛选；3）IE 确认；4）IPL 评估；5）场景频率计算；6）风险评估与决策，分配 SIF 的 SIL 等级；7）下一个 SIF 重复以上步骤，直至所有场景分析完毕。LOPA 分析是考验经验知识积累和方法掌握，对于 LOPA 分析团队， 需具有工艺、仪表、安全、设备等多方面的经验知识，熟悉各种不同化工生产装置的风险控制点。可以说，一个 LOPA 分析团队水平的高低，直接影响最终 LOPA 分

5、析的质量。在之前的一些项目中，我们所采用上海歌略RiskCloud 软件，软件中内嵌了 HAZOP 分析的一些案例，有些时候会对我们起到一些提示作用。使用 LOPA 模块定级功能，虽然 Excel 做 LOPA 也没有问题，但其对于新手来说，是一个挑战！采用软件中的 LOPA 模块定级后，对后期的验算工作更加便捷（ LOPA 定级所要求的 SIL 能力与 SIL 验算结果进行实时的比对， 方便我们判断哪些 SIF 的验算是没有通过的）。下图对比示例，蓝色的是 LOPA 定级所要求，最后一列是 SIL 验算的最终等级。如何进行 SIL 验算在进行了 SIL 定级之后，为了验证现场是否按照 SIL

6、 定级所要求进行设计、采购和安装，需进行 SIL 验算工作。 IEC 标准给出了简化方法，使用可靠性框图法（ RBD 方法）输出结果精度较低，且对多样性冗余及2oo4 以上的冗余未给公式。化工过程生产中的逻辑是复杂的，如甲醇合成中的3oo15、因此业内主流的做法是使用基于 Markov 方法进行 SIL 验算，这也是功能安全工程师选择借助 SIL 验证软件的原因。2oo3 结构的马尔可夫模型介绍系统初始状态时全部 3 个通道的运行状态均为正常状态。 3 个通道的4 种模式的失效会导致系统离开初始状态。另外，共因失效也需要考虑。对于两个通道存在 3 种组合方式： AB、AC 和 BC，表示 3

7、组共因失效。在状态 1，一个通道出现检测到的安全失效。在状态2，一个通道出现未检测到的安全失效。在状态 1 和状态 2，系统降级为 1oo2 结构。在状态3，表明一个通道出现检测到的危险失效。在状态4，一个通道出现未检测到的危险失效。在状态 3 和状态 4，系统降级为 2oo2 结构。在1、2、3、4 各状态，系统尚未失效。在状态 1 和 2 系统仍处于运行状态，正常通道再次出现安全失效将使系统安全失效，而正常通道出现危险失效将使系统又降一级。在状态3 和4，系统运行在 2oo2 配置。当出现正常通道的危险失效，系统将会危险失效，而正常通道出现安全失效也将使系统又降一级。假设系统修理时所有的故

8、障单元会被修复，因此，所有的修复将使系统回到状态0。3lSDC + 3lSUCmSDFS 93lSDNmO2lDDNlSDC + lSUCSDN 12lSDNSDN DDN 5lSmO2lDUN3lSUNSUN 22lSDNSDN DUN6OK 02lDDN3lDDNmDDN 32lSUNOmOSUN DDN 73lDUN2lDUNDUN 42lSUN3lDDC3lDUCmSUN DUN 8O lDlDDClDDlDUClDUFDD 10FDU 11lDUlSC + 2lSNSIL 验算工具歌略 RiskCloud 风险分析软件的 SIL 验算模块，基于 Markov 方法开发，我们在使用过程中进行了对比，计算结果比较精准，软件能根据IEC61508 标准计算出 PFD，RRF、STR、HFT、MTTFs 等相关参数，还包含了最新的 IEC61508 提到的系统性能力，也可实现功能安全回路结构的绘制，同时也可以绘制出各部件对功能回路可靠性的贡献率饼图，及不同检验测试周期 Ti 下的 PFD 变化趋势，然后可以导出 Excel 报告，对于整理报告非常方便，报告的内容也比较丰富。软件提供了多种统计图形，便于用于直观地查看安全仪表管理的薄弱环节， 有针对性地提高安全仪表管理。PFD 趋