张赛楠
中国石油化工股份有限公司天津分公司 天津市 300270
摘 要：化工安全仪表系统的SIL定级可以有效识别化工生产中存在的安全风险，并采取相应的动作处理安全风险。基于此，本文从LOPA及化工安全仪表系统SIL定级的内涵入手，对LOPA的应用进行分析，将变换气温度作为研究对象，分析LOPA在化工安全仪表系统SIL定级中的应用要点。
关键词：LOPA;化工安全仪表;SIL定级
1 LOPA及化工安全仪表系统SIL定级分析
LOPA是指保护层分析方法，主要是基于定性危害分析，对保护层的有效性进行全面评估，并进行相应的风险决策，分析保护层是否能够有效控制化工企业的过程风险，实现安全生产。在化工企业生产的过程中，化工安全仪表系统中的安全仪表功能可以看做是保护层。按照安全仪表系统功能失效造成后果及风险的差异，可以将安全仪表功能划分为SIL1、SIL2、SIL3及SIL4这四个等级，根据不同的等级需求，化工企业需要有针对性地安装、调试、应用安全仪表系统。在实际的化工企业生产过程中，技术人员可以通过LOPA进行化工安全仪表系统的SIL定级，保障安全仪表功能的有效发挥，降低化工企业事故出现的概率，避免过保护或者保护不足等问题的出现，实现化工企业的自动化及可持续发展。
2注意事项
2.1 数据、标准的一致性很重要
当HAZOP 分析结果存在重大风险的时候，可进行LOPA 的分析。一些现在就存在着的风险防护措施包括安全仪表系 统，或者需要附加的安全仪表功能电路。其主要目标是为可以 确定到现有的安全仪表功能电路的SIL 电平以及是否需要额 外的SLS 保护，并确定附加SIS 保护的SLL。Sll 是安全仪表系 统安全性能的测量标准。LOPA 是一种半定量分析的方法，可 以通过评价和数学计算从而得到一个最终的结果。所以，在不 同的场景下，保护层失效概率、初始事件频率以及风险标准等 的基础数据的选择一定要始终都保持一致。在L1OPA 的过程 里面，确定一个有效的独立保护层是非常重要的。单独的保护 层可以防止场景发展成意想不到的结果，与场景的初始事件 或设备、系统或动作的其他保护层无关。最初的事件是调节器 fv176001 的故障。增加的SIS 保护是提高液位的作用，同时还 要锁定好e-17603 的开关阀hv176004。相反，如果e-17603 的高 联锁设置为关闭到调节器的fv176001，则似乎也设置成了一个 联锁，但因为联锁不独立于初始事件(fv176001 的故障) 的原 因，联锁已经不能在用作单独的保护层。
2.2 NL险分析结果的影响
对保护层分析小组来说，分析的过程里面出现的错误结果 需要重新分析，造成重复工作的浪费。如果初始事件的结果被 判断为有偏差，则最终添加的安全仪表的SIL可能过高或不足。 当使用风险表确定风险等级的三个hi 后，通过定性分析确定后 果等级。然而，除了IE 的典型频率外，后果的频率还受到其他因 素的影响，如火源概率以及危险后死亡概率等。所以，修正值的 合理确定可能会影响到分析的准确性。这些数据的大部分来源 都是在大量的经验数据的推荐参考值里得来的，大部分都在一 定的范围之内。所以，在实际的应用里面应该有一个可以确定 到上述数据的原则。在进行分析之前，一定要和企业或项目建设单位就知识产权的频率值、产品功能展开度和风险评估矩阵 达成一致。如果企业可以确定到控制回路使用某品牌的可靠仪 表，且仪表的供应商能够提供到一个具体的故障频率，则在分 析的过程里面的仪表控制回路的发生故障频率可能相对的比 较低；如果在控制回路中选择的仪表比较低端的话，一般可靠 的频率可以是10 甚至1。在没有任何特殊要求的情况下，可以 选择把推荐数据区间的中间值作为分析的一个基础数据。
3SIL等级与保护层的基本内涵分析
3.1 安全仪表系统SIL等级
以集散控制系统为代表的过程控制系统与安全仪表系统 有着明显的区别。当生产设备及其他相关设施出现异常运行 或安全故障的时候，安全仪表系统会在短时间内迅速准确地动 作，及时停止生产过程的运行，或自动将生产过程导入已建立 的安全状态。依据安全仪表的功能，在正常情况下，其功能可分 为四个层次。根据安全完整性，可分为sil1、 sil2、sil3 和 sil4。
依 据等级，对sil1、sil2、sil3 以及sil4 保密安全仪表电路的设计、制 造、安装和调试也有具体的技术要求。
3.2 保护层的基本内涵
通常在化工的过程里面，保护层不仅会包括安全设计和 BPCS 基本过程控制系统和安全仪表功能，还包括安全阀的物 理保护和释放保护设施，如报警和干预。保护层的基本作用是 有效规避事故的风险。在保护层的分析里面，定性危害分析主 要用于准确判断保护层是否有效，从而做出科学合理的风险决 策。LOPA 的保护层分析是一种比较简单的半定量风险评估的 一个方法。可以通过假设事故现场各种防护措施失效的概率分 布，通过数学计算，准确把握安全措施，降低风险，从而有效的 防止到因为防护不足或过度的情况。
4、LOPA技术在化工仪表安全度等级评定中的应用? ? ? ?
4.1应用案例? ? ? ?
本文为了有效地说明中央LOPA技术工作流的安全性评价，采用了硅酮制造厂储罐的工艺流程。HAZOP分析通过提高合适硅制造技术的流量，得知FV176001阀门开错，导致下游阻尼器液体超出规定限值，从而导致管道液体。此时，下游蒸发器中的设备将触发级别警报，并发出高级警报。操作人员必须根据具体的报警信号及时锁定阀门，并将压力控制阀和火炬设置在通风管道的相应位置。结合HAZOP分析结果，将FV176001阀设置为第一次事故，将10-1阀设置为频率和故障概率、报警和工作人员对独立保护层的响应，进一步利用LOPA技术。条件修正的发生频率设定为2.5 x 10-3。分析确定了这些故障可能产生的后果。除了超过规定的限值外，阀门的液位、气动管道损坏以及严重后果，如b.硅泄漏甚至爆炸。使用LOPA技术时，人们接触和死亡的概率为0.5（如果已知条件修正）。? ? ? ?
4.2考虑因素? ? ? ?
LOPA技术的实际应用首先要保证独立保护层的有效性，例如b.在这种情况下，调节阀是初始事件，液位离合器开关HV176004设备作为带有开关和调节阀的额外SIS保护在汽轮机进气道上通电，因此，这种SIS保护作为保护层是合适的。设置独立保护层的有效性对于使用LOPA技术至关重要，在这种情况下，调节阀是第一个事件，SIS保护设置是HV176004阀门，用于高压蒸发通道中的高离合器频率电平模拟器，位于此外，合理的分配、对LOPA技术分析良好结果的数学计算、第一次事件频率的选择阶段以及基本数据和风险标准、确保不同类型场景数据标准的一致性、数据源的可靠性需要技术人员的关注、仪器强度评估、风险评估矩阵分析或ie频率值的分析。? ? ? ?
4.3定量数据的适当选择? ? ? ?
在lopa的实际应用中，技术人员不仅遵循保护层应用指南中所述的基本数据范围，而且还遵循化学公司的事实，以确保lopa分析的一致性和有效性。例如，在本手册中定义的典型设备控制电路的故障参数，在该电路中，如果生产企业能够从仪表制造商处获得仪表的故障频率并且仪表可靠，技术人员必须选择故障频率1-10-2。如果设备不太可靠，工程师应选择10-1或1作为故障频率。采用LOPA对化学安全仪器进行SIL评价时，技术人员必须考虑到独立保护层的有效性、定量数据的合理选择以及风险分析的准确性。作为LOPA分析的一部分，设置单独的遮罩以防止场景产生意外结果。这可确保起始事件独立于其他场景、设备和操作。无论原始事件失败与否，技术人员采取的风险管理措施都可以作为单独的保护层提供。
结束语? ? ? ?
总而言之，安全仪表系统的建立对于化工企业的生产安全化具有至关重要的作用，为此，安全仪表系统设计阶段，技术人员需要对安全等级进行有效明确，对安全仪表系统进行验证，控制安全事故的发生，技术人员需要充分发挥LOPA技术作用，降低安全生产风险，最终促进整个化工产业的发展。? ? ? ?
参考文献：? ? ? ?
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