[精选]工艺安全管理2-4工艺安全分析SIL.pptx
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1、工艺安全管理工艺安全管理自我简介自我简介 陈建平陈建平专业:专业:设计安全设计安全 :;邮件:邮件:safetychenqq.重庆重庆重庆重庆MDIMDI一体化工程一体化工程一体化工程一体化工程西气东输榆林枢纽工艺改造工程西气东输榆林枢纽工艺改造工程神华宁夏煤制烯烃工程神华宁夏煤制烯烃工程一些基本问题一些基本问题1为什么不用DCS执行安全功能?21oo2和2oo3,哪一个更安全?3能否设计一个100%可靠和不会误跳车的联锁?4SIF什么情况可以删除/增加?5SIF/DCS分开和共享原则是什么?6SIL会不会增加成本?7SIS仪表如何采购,验证和维护?8SIF在天然气/原油长距离输送,和石化工程
2、中,过压保护如何设计?课程目录课程目录1.安全仪表系统SIS基本概念;2.基本概率运算;3.工艺系统设计流程;4.SIL评估第一局部第一局部 SIS SIS基本概念基本概念SIS基本概念基本概念1 1安全仪表系统安全仪表系统SISSIS:由多个变送器,逻辑处理器和终端元件组成;工艺偏离正常值时,能把系统带回安全状态;SIS基本概念基本概念2 2安全仪表功能安全仪表功能SIFSIF是安全仪表系统中,为实现某一功能的单一回路;只针对特定一个隐患,把工艺系统带回安全状态;每一个SIF回路,对应一个SIL等级。SIS基本概念基本概念3 3安全仪表系统生命周期安全仪表系统生命周期1.工艺流程 概念设计;
3、2.识别隐患 危险源识别;3.SIL评估 LOPA分析;4.SIL等级 确定SIF冗余、增删和 其他非SIS措施;5.SIF设计 确定因果图和技术参 数;6.采购安装 PFD要求和验证;7.调试 频率和维护。定义工艺流程定义工艺流程隐患识别和隐患识别和分层保护分析分层保护分析确定非确定非SISSIS措施措施是是不是不是设计、采购设计、采购安装、验证、试车安装、验证、试车维护、调试维护、调试确定确定SIF冗余冗余/增删增删其他预防其他预防/减缓措施减缓措施SIL评估评估SIS?结束结束SIS基本概念基本概念4 4安全仪表系统故障模式安全仪表系统故障模式1.仪表故障可分为“安全失效S和“危险失效D
4、。2.安全失效致误跳车,降低生产连续性;3.危险失效导致事故,降低安全可靠性;故障60%40%安全失效危险失效DSSIS基本概念基本概念4 4安全仪表系统故障模式安全仪表系统故障模式安全可探测(SD)60%40%安全失效安全失效危险失效危险失效SD(SU)安全不可探测(DD)危险可探测危险不可探测(DU)1.仪表故障分为可探测的可探测的和不可探测的不可探测的;2.“安全失效 和“危险失效,均可分为“可探测的和“不可探测的;3.可探测的和不可探测的“安全失效,会导致误跳车,把工艺带回安全状态;4.可探测的“危险失效,可转换信号为为“安全失效,把工艺带回安全状态;5.5.不可探测的不可探测的“危险
5、失效,不能被系统危险失效,不能被系统设别,会导致安全事故设别,会导致安全事故。SIS基本概念基本概念5SIL定义定义1.Demand是工艺系统里,是非安全仪表系统的失效率失效率;2.PFD=probability of Failure on Demand,是一个SIF回路的失效率失效率;SIL等级等级SIL 4SIL 3SIL 2SIL 1PFD 失效率失效率10-4 到到 10-510-3 到到 10-410-2 到到 10-310-1 到到 10-21.SIL是指一个一个SIF回路回路的可靠性要求,即PFD;2.按PFD所在区间的不同,把SIF回路划分为四个SIL等级。40%安全失效安全失
6、效危险失效危险失效SD(DD)危险可探测危险不可探测(DU)PFDavg=1-e-DU*TI/260%SIS基本概念基本概念5SIL定义定义1.一个SIF回路的PFD失效率,是SIF三个子系统PFD加和。即变送器、逻辑处理器、终端元件的加和和和和;2.单个仪表PFD=1-e-DU*TI/2的,约等于D*TI/2参见IEC61508;3.D为危险失效率,由仪表商提供;4.TI为仪表调试频率,由业主定义;5.从SIF回路计算的PFD,可验证回路是否能满足SIL等级的要求。40%安全失效安全失效危险失效危险失效SD(DD)危险可探测危险不可探测(DU)PFDavg=1-e-DU*TI/260%变送器
7、变送器子系统子系统逻辑处理器逻辑处理器子系统子系统终端元件终端元件子系统子系统第二局部第二局部 -SIS-SIS基本概率运算基本概率运算A AB B简单概率运算法则简单概率运算法则P PA A=1 =1=1/6=1/6 P PB B=3 =3=1/6=1/6P PA AND BA AND B=P=PA A x P x PB BP PA OR BA OR B=P=PA A+P+PB BSISSIS基本概率运算基本概率运算0.04 0.02A1oo1可能性可能性 跳车率跳车率 危险率危险率 降低生产连续性降低生产连续性 降低安全可靠性降低安全可靠性SISSIS基本概率运算基本概率运算可能性可能性
8、跳车率跳车率 危险率危险率 降低生产连续性降低生产连续性 降低安全可靠性降低安全可靠性SISSIS基本概率运算基本概率运算BA1oo2 0.08很安全,但跳车相对频繁很安全,但跳车相对频繁0.0004可能性可能性 误跳车率误跳车率 危险率危险率 降低生产连续性降低生产连续性 降低安全可靠性降低安全可靠性SISSIS基本概率运算基本概率运算AB2oo20.0016可防止频繁跳车,但安全性低可防止频繁跳车,但安全性低0.0418SISSIS基本概率运算基本概率运算2oo3ABC可能性可能性 误跳车率误跳车率 危险率危险率 降低生产连续性降低生产连续性 降低安全可靠性降低安全可靠性0.00480.0
9、0480.00120.0012可防止频繁跳车,也可确保安全性可防止频繁跳车,也可确保安全性0.040.040.020.020.00480.00482oo30.00120.0012安全性:安全性:1oo2 2oo3 1oo1 2oo2 1oo2 2oo3 1oo1 2oo2 连续性:连续性:2oo2 2oo3 1oo1 1oo22oo2 2oo3 1oo1 1oo2SISSIS基本概率运算基本概率运算1oo11oo22oo2可能性可能性 误跳车率误跳车率 危险率危险率 降低生产连续性降低生产连续性 降低安全可靠性降低安全可靠性0.080.080.00040.00040.00160.0016 0.
10、04 0.04冗余冗余比较比较1PFD计算基本公式计算基本公式SISSIS基本概率运算基本概率运算冗余 1oo1 1oo2 2oo2 2oo3 1oo2D MTBFsp 1/S1/(2S)1/(2S2*MTTR)1/(6S2*MTTR)1/(2S2*MTTR)PFD D(MTTR+TI/2)2D2(MTTR+TI/2)22D(MTTR+TI/2)6D2(MTTR+TI/2)22D2(MTTR+TI/2)2其中:MTTR=拆卸到检修完好的时间MDT(Mean Down Time)=(MTTR+TI/2)假设:1/MDT failure rateT I=调试间隔S =安全失效D =危险失效压力变送
11、器1.各为2oo2的两组变送器,分别保证生产连续性;2.2oo2的两组变送器,组成1oo2确保安全可靠性;电磁阀和工艺阀门1.单个阀门两个电磁阀构成2oo2,保证生产连续性;2.两个工艺阀门组成1oo2,保证安全可靠性。如何确保系统可靠性?防止误跳车?如何确保系统可靠性?防止误跳车?1oo22oo22oo2SISSIS基本概率运算基本概率运算第三局部第三局部 工艺系统设计分析工艺系统设计分析工艺系统设计分析工艺系统设计分析流程流程输入输入输出输出工艺流程概念设计工艺流程概念设计隐患识别和后果隐患识别和后果分层保护分析分层保护分析是是不是不是SIFSIF设计设计SILSIL等级等级确定非确定非S
12、IS措施措施SIS?其他措施物料平衡危险源识别隐患的严重性可接受风险工艺流程图保护措施发生的可能性工艺流程图冗余、技术参数24工艺系统设计分析工艺系统设计分析1.确定可接受风险公司;环境/社区;地方法规;2.识别潜在隐患、后果、发生可能性;过高估计后果:投资成本上升;过低估计后果:措施缺乏造成危险;4.识别非SIS措施:分层和100%胜任原则;5.风险比较:非SIS措施总风险低于可接受风险?其他新的控制措施?6.确定是否需要SIF和SIL等级;7.确定SIF回路设计和技术参数。可接受风险固有风险风险分层保护未采取任何措施基于公司、环境和法规各层措施分别降低风险1 1设计分析流程定量设计分析流程
13、定量25工艺系统设计分析工艺系统设计分析1.是指事故发生后,其影响范围内造成的人员伤亡、环境污染、财产损失、公司形象损害等。2.设计意义的后果,是基于一定的估算原则。例如:人员伤亡:1个,2个,群是群伤等;环境污染:车间、厂内、厂外、跨境等;财产损失2 2后果后果二、分层保护二、分层保护2.事故的发生是可以预防和事故的发生是可以预防和/或减缓的或减缓的n典型的预防措施典型的预防措施 -生产操作程序生产操作程序DCS DCS 基本工艺控制系统基本工艺控制系统报警和操作工干预报警和操作工干预安全仪表系统安全仪表系统SISSISn降低事故发生的可能性,来降低风险降低事故发生的可能性,来降低风险n典型
14、的减缓措施:典型的减缓措施:控制点火源;控制点火源;火灾和气体探测系统火灾和气体探测系统围堰围堰应急撤退应急撤退n降低后果的严重性,来降低风险降低后果的严重性,来降低风险一、可接受风险一、可接受风险1.1.风险很难降低到零;风险很难降低到零;2.2.风险下降越低,投资将越大;风险下降越低,投资将越大;3.3.人们的人们的“可接受风险,与事可接受风险,与事故后果的故后果的“严重性相关。严重性相关。最低合理可行原则最低合理可行原则ALARPALARP一、可接受风险一、可接受风险根据事故后果的严重性,定义根据事故后果的严重性,定义“可接受的风险可接受的风险轻微轻微C Ca a严重严重C Cb b极严
15、重极严重C Cc c灾难性灾难性C Cd d死亡死亡 0 0 0.10.1 1 1高于极严重高于极严重受伤受伤 0.50.5 2 2 1515高于极严重高于极严重环境损失环境损失$k US$k US 100100 10001000 1000010000高于极严重高于极严重财产损失财产损失$M US$M US 5.05.0 50.050.0 500500高于极严重高于极严重可接受风险可接受风险1/1/年年 1010-3-3 1010-4-4 1010-5-5 1010-6-6化工装置可接受风险化工装置可接受风险二、分层保护二、分层保护1.1.每一层措施,都对安全做出奉献;每一层措施,都对安全做出
16、奉献;2.2.一个成功,事故就不会发生或扩大;一个成功,事故就不会发生或扩大;3.3.保护层总失效率,应小于可接受风保护层总失效率,应小于可接受风险。险。二、分层保护举例二、分层保护举例总失效率:总失效率:1010-3-3+910+910-4-4=1.910=1.910-3-3,大于可接受风险大于可接受风险1010-4-4不符合安全要求!不符合安全要求!二、分层保护举例二、分层保护举例总失效率:总失效率:1010-4-4+910+910-5-5=1.910=1.910-4-4,大于可接受风险大于可接受风险1010-4-4不符合安全要求!不符合安全要求!可接受风险可接受风险 1010-4-4高压
17、报警高压报警 员工干预员工干预SISSIS后果和频率后果和频率容器破裂,泄漏到环境容器破裂,泄漏到环境容器破裂,泄漏到环境容器破裂,泄漏到环境保护层保护层3 3二、分层保护举例二、分层保护举例总失效率:总失效率:1010-5-5+910+910-5-5=1.910=1.910-5-5,小于可接受风险小于可接受风险1010-4-4符合安全要求!符合安全要求!二、分层保护二、分层保护保护层必须是:保护层必须是:1.独立的独立的Independence;2.额定荷载的、可靠的额定荷载的、可靠的Dependability;3.针对性的针对性的Specificity;4.可审计的可审计的Auditabi
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