隨著我國化工裝置、危險化學品儲存設施規模大型化、生產過程自動化水平逐步提高，同步加強和規范安全儀表系統管理，十分緊迫和必要。為加強化工安全儀表系統管理，防止和減少危險化學品事故發生，國家出臺《安全監管總局關于加強化工過程安全管理的指導意見》（原安監總管三〔2013〕88號）、《國家安全監管總局關于加強化工安全儀表系統管理的指導意見》（原安監總管三〔2014〕116號）等指導意見。后續各省也相繼發布相關指導意見的通知，如云南省應急管理局發布《云南省危險化學品生產儲存企業化工安全儀表系統管理指導意見》、北京市應急管理局印發《化工安全儀表系統專項整治工作方案》、山西省應急管理廳發布《關于進一步做好化工安全儀表系統管理》的通知等。

根據《國家安全監管總局關于加強化工安全儀表系統管理的指導意見》（原安監總管三〔2014〕116號）（十三）從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統。其他新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全儀表系統，從2020年1月1日起，應執行功能安全相關標準要求，設計符合要求的安全儀表系統。（十五）2019年底前完成安全儀表系統評估和完善工作。其他化工裝置、危險化學品儲存設施，要參照本意見要求實施。

《安全監管總局關于加強化工過程安全管理的指導意見》（原安監總管三〔2013〕88號）（十七）設備安全運行管理。開展安全儀表系統安全完整性等級評估。企業要在風險分析的基礎上，確定安全儀表功能（SIF）及其相應的功能安全要求或安全完整性等級（SIL）。企業要按照《過程工業領域安全儀表系統的功能安全》（GB/T-21109）和《石油化工安全儀表系統設計規范》（GB/T-50770）的要求，設計、安裝、管理和維護安全儀表系統。

根據IEC-61511的定義，功能安全作為“涉及工藝過程和BPCS（基本過程控制系統）整體安全的一部分，依賴于SIS和其他保護層正確的實施其功能。功能安全是整體過程安全的一部分，并且采用安全儀表系統（SIS）。SIS是由一個或多個SIF（安全儀表功能）組成的安全系統。

功能安全評估首先要回答的是是否需要SIS。在過程工業領域，根據過程安全的整體要求，通過危險和風險分析（常用的分析方法如HAZOP分析），辨識危險場景的工藝過程風險，對比企業的可接受風險，若可接受，則分析結束。若不可接受，則繼續分析目前配置的保護措施（非安全儀表功能）配置情況是否能滿足企業的可接受風險。若可接受，則分析結束。若不可接受，則需要增加安全儀表功能（SIF）來滿足風險降低要求。

進一步，功能安全評估需要回答如果需要SIF，它的SIL等級是多少，需要進行SIL定級分析。為確定SIF回路是否能達到所要求的SIL等級，需要進行SIL驗證分析。下面就SIL定級與SIL驗證進行介紹。

（1）SIL 定級分析方法及流程

在過程風險分析（如 HAZOP 或其它 PHA 分析）的基礎上，通過風險分析確定安全儀表功能（SIF），結合企業的風險可接受標準，確定 SIF 回路的風險降低要求，即 SIL 等級。一般根據IEC61511 中推薦的保護層分析方法（LOPA）進行 SIL 定級。在評估初始事件導致的初始風險的基礎上，通過判斷現有安全措施對于風險削減的有效性，最終評估出安全儀表功能可靠性等級要求，即安全完整性等級（SIL）。

定級工作前企業的風險可接受標準的選擇尤為重要，采用過低的風險可接受標準可能導致評估結果不滿足國家要求，采用過高的風險可接受標準評估結果雖然滿足國家要求，但是過高的評估結果對于SIF回路的相關配置要求更為嚴格，又增加了企業負擔。因此合理的采用風險可接受標準是做功能安全評估的重要一步。

一般SIL定級的輸入資料如下：

◆ 裝置危害與可操作性（HAZOP）分析報告；

◆ 裝置基礎設計工藝說明書；

◆  裝置管道及儀表流程圖（PID）；

◆ 裝置安全儀表聯鎖因果圖（Cause & Effect Chart）；

◆ 裝置安全儀表聯鎖邏輯圖；

◆ 裝置聯鎖一覽表；

◆ 裝置基礎設計工藝設備表；

定級分析人員組成：

LOPA小組成員可包括但不限于以下人員：

a）組長；

b）記錄員；

c）設計人員；

d）操作人員；

e）工藝人員；

f）設備工程師

g）儀表工程師；

h）安全工程師。

根據需要，可要求以下人員參加LOPA：

a）工藝包供應商；

b）成套工藝設備供應商；

c）公用工程工程師；

d）電氣工程師；

e）其他專業工程師。

SIL 定級分析的執行步驟如下：

a) 確定工作范圍及目標；

b) 確定項目或企業可接受的風險標準（合理可接受的風險）；

c) 根據風險辨識（HAZOP 或其它 PHA 方法）結果，篩選待評估場景及后果；

d）識別初始事件（IE）和使能事件，確定發生頻率；

e）識別獨立保護層（IPL），評估平均失效概率（PFD）；

f）計算場景頻率，確定風險降低因子；

g）確定目標SIL等級要求并提出建議措施。

SIL定級流程圖如下：

SIL定級流程圖

在定級過程中，需要重點注意的是，初始事件（IE）、使能事件、獨立保護層（IPL）頻率的確定，因為都會影響定級結果。一般初始事件頻率來源主要有三個來源，行業數據庫、公司經驗和供應商數據。目前常見做法是參考行業數據庫，如：《化工過程定量風險分析指南》（CCPS）、《工藝設備可靠性數據指南》（CCPS）、《保護層分析（LOPA）方法應用導則》AQT 3054-2015和其他公開數據等來確定事件發生頻率，公司經驗數據其實能更好的反應企業實際，但其要求公司具有充足的歷史數據來進行有意義的統計分析，因為目前很少企業能做到這種統計性分析，導致目前這部分數據還不能應用到實際的定級過程中。但分析會議時需要現場工藝、儀表或設備人員等與會人員對相關數據進行確認或修正，以便評估結果更能反映企業實際情況。還有一部分供應商數據，一般供應商數據比較樂觀，因此定級過程中僅供參考。

（2）SIL驗證方法及流程

根據選擇的安全儀表功能（SIF）回路的組成和儀表選型等信息，應用相關驗證模型，對其進行安全完整性等級（SIL）驗證。搜集各 SIF 回路的結構配置、操作模式、檢驗測試間隔等信息，根據企業提供的設備失效數據同時參照國際上的失效數據庫和國內同類工廠調研情況分析確定出各設備失效率數據，分析算出 PFD 值、硬件故障裕度，最終確定該安全功能目前達到的實際水平。

一般驗證輸入材料：

◆ 裝置SIS系統所涉及的儀表設備臺賬：臺賬內容包括一次儀表、（輸入輸出）安全柵、電磁閥、繼電器、執行機構（閥）的規格型號、廠家、類型（閥門是球閥、閘閥、針閥….溫度變送器是熱電偶式、熱電阻式…..）；

◆ 裝置SIS系統邏輯控制器的廠家、產品規格型號、冗余結構、TUV認證的SIL等級證書；

◆ 聯鎖回路各子單元檢驗測試周期。

SIL 驗證典型流程如下：

a) 選擇 SIF 回路，并識別組件、冗余結構；

b) 收集硬件故障數據（危險檢測到的危險失效率（DD）、未檢測到的危險失效率（DU）、檢測到的安全失效率（SD）以及未檢測到的安全失效率（SU）），主要來自以下幾個來源：企業設備失效數據統計、供應商SIL等級證書、行業通用數據等；

c) 確定檢驗測試周期、檢驗測試覆蓋率、平均修復時間等信息；

d) 借助SIL評估專業軟件繪制各安全功能回路對應的可靠性框圖，根據模型計算PFD值，以確定這個SIF回路的SIL等級；

e）分析回路的硬件故障裕度（HFT），以確定SIF回路的結構約束能達到的SIL等級；

f）比對兩個SIL等級結果，確定SIF實際能達到的SIL等級，與SIF定級的目標SIL等級相比較，可以確認該SIF回路是否合適，還是屬于過度配置或配置不足；

g）如果驗證的 SIL不滿足SIL目標等級，分析其結構及 PFD 分布，進一步提出技術建議，并計算符合目標SIL要求的檢驗測試周期，以達到幫助企業科學制定維護策略的目的；

h）根據可靠性模型，計算裝置誤停車率STR，確認其是否符合設計原則。考核期可用性的重要指標為MTTFs（平均誤停車時間間隔）；

i）綜合考慮裝置對SIS系統SIF回路與其SIL等級的實際需求、所配置的SIF回路實際達到的SIL等級和誤停車率STR三個方面的因素，提出合理化建議；

針對驗證后不滿足要求回路，建議措施一般從三個方向來考慮：

（1） 通過更換可靠性參數更高的儀表來提高SIF回路的PFDavg；（例如變送器的可靠性參數普遍比開關的可靠性參數高）；

（2） 通過增加子單元的冗余結構來提高SIF回路的PFDavg；（例如1oo2結構的可靠性比1oo1結構的可靠性參數高）；

（3） 通過縮短子單元的檢驗測試周期（TI）來提高SIF回路的PFDavg；（例如把儀表的檢驗測試周期從24個月縮短至12個月，可靠性參數變高）。

以上三種建議措施可以單一實施或是組合實施，具體的實施形式還要充分考慮現場情況和工藝情況，最終選擇一種合理的、可實施的方案。

SIL驗證流程圖如下：

SIL驗證流程圖

在實施功能安全評估過程中，對文件和記錄滿足一下要求，并作為分析報告的附件；

① 每個裝置均應建立獨立的功能安全評估文檔，記錄采用完整記錄法；

② 在功能安全評估過程中涉及的或產生的所有的圖紙、相關資料、計算書、記錄單、活動登記表等，由秘書歸檔保存，以備將來進行追蹤管理；

③SIL定級及驗證記錄表作為分析報告的附件；

④分析會議結束后， SIL主席應檢查記錄表，確保會議討論內容都被正確記錄下來；

⑤SIL評估記錄表分發給所有的分析小組成員。