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風(fēng)險(xiǎn)分析和安全整體性等級(jí)選擇

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功能安全工程設(shè)計(jì) :風(fēng)險(xiǎn)分析和安全整體性等級(jí)(SIL)選擇
備注：1
課程內(nèi)容
安全儀表系統(tǒng)的介紹
安全周期
風(fēng)險(xiǎn)管理的原則
工藝危險(xiǎn)性分析
保護(hù)層分析
安全整體性等級(jí)選擇
安全要求規(guī)范
2
備注：2
第一部分: 安全儀表系統(tǒng)介紹
3
備注：3
IEC 61511 將安全儀表系統(tǒng) (SIS)定義為： 
“用于實(shí)施一個(gè)或多個(gè)安全儀表功能的儀表系統(tǒng)。SIS是由傳感器、邏輯解算器和最終元件的所有組合)”
安全儀表系統(tǒng)的定義
4
備注：4
安全儀表系統(tǒng)功能定義
專業(yè)人士更喜歡SIS這一更加功能性的定義:
“是指為以下目的而進(jìn)行設(shè)計(jì)的傳感器、邏輯解算器和最終元件組成的系統(tǒng):
1. 當(dāng)違反特定條件時(shí)，自動(dòng)將工業(yè)過程設(shè)置到安全狀態(tài);
2. 當(dāng)特定條件容許（容許功能)時(shí)，［容許過程安全地向前進(jìn)行
3. 采取行動(dòng)減輕工業(yè)危險(xiǎn)的后果。”			
5
備注：5
SIS的存在與管理風(fēng)險(xiǎn)
增加的風(fēng)險(xiǎn)
工藝風(fēng)險(xiǎn)
可容忍風(fēng)險(xiǎn)
殘留風(fēng)險(xiǎn)
最小風(fēng)險(xiǎn)的降低
最佳風(fēng)險(xiǎn)的降低 (ALARP)
工藝
設(shè)計(jì)
基本工藝
控制系統(tǒng)
報(bào)警
泄放
SIS
6
備注：6
傳感器
最終元件
回路 1
回路 2
回路 3
回路 4
Logic
Solver
安全儀表系統(tǒng) 
1
2
3
4
5
6
7
8
回路 5
7
備注：7
安全儀表功能 (SIF)
回路 1
1
6
Logic
Solver

傳感器
最終元件
安全儀表功能是指通過SIS來實(shí)施的功能，SIS旨在為有關(guān)特定危險(xiǎn)事故的工藝獲取或維持安全狀態(tài)。

8
備注：8
安全儀表功能
一套特定的行動(dòng)和所需的相應(yīng)設(shè)備，用以識(shí)別單個(gè)危險(xiǎn)并動(dòng)作，將系統(tǒng)帶入安全狀態(tài)。
不同于SIS, SIS可以包括多個(gè)功能并且以多種方式動(dòng)作，防止多個(gè)有害結(jié)果的發(fā)生。
一個(gè)SIS可能有多個(gè)SIF,而每個(gè)SIF都有對(duì)應(yīng)的SIL，因此為整個(gè)安全儀表系統(tǒng)來定義SIL是不正確和模糊的。
9
備注：9
安全儀表功能舉例
通過提供事故冷卻劑，降低超高溫來防止塔的破裂
通過開閥釋放壓力來防止罐破裂
直接將溢出的液體引到廢水處理系統(tǒng)，防止環(huán)境遭受破壞
發(fā)出報(bào)警、降低損失和可能發(fā)生的人員傷害
	(最后一項(xiàng)因沒有實(shí)現(xiàn)安全狀態(tài)故是不完整的SIF。最終的行動(dòng)必須包括在內(nèi))
10
備注：10

邏輯解算器
傳感器
最終元件
SIF 傳感器
就像控制系統(tǒng)一樣，安全系統(tǒng)也有傳感器。在加工工業(yè)中，傳感器測(cè)量工藝參數(shù)，它包括壓力、溫度、流量、液位、氣體濃度和其他測(cè)量值。在機(jī)械業(yè)中，傳感器還可以測(cè)得人是否接近、進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)以及其他保護(hù)參數(shù)。
11
備注：11

邏輯解算器
傳感器
最終元件
安全系統(tǒng)也有邏輯解算器，它一般是一個(gè)控制器，它從傳感 器中讀取信號(hào)，執(zhí)行預(yù)先編好的動(dòng)作，防止或減輕工藝危險(xiǎn)。通過將信號(hào)發(fā)給最終元件來實(shí)現(xiàn)以上功能。
SIF邏輯解算器
12
備注：12

SIF 最終元件

Final
Elements
在SIF中的最終元件是指采取什么動(dòng)作來進(jìn)入安全狀態(tài)，在加工工業(yè)中它常為遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)，而在機(jī)械安全中，它可能是離合器／制動(dòng)器組件。
13
備注：13

安全儀表功能 (SIF)的實(shí)施
邏輯解算器
傳感元件
C信號(hào)整理
傳感元件
信號(hào)整理
最終控制元件
信號(hào)整理
最終控制元件
回路設(shè)施，如電源、
儀表風(fēng)等.
任何單個(gè)安全儀表功能的實(shí)施，可能包括多個(gè)傳感器、信號(hào)整理模塊、多個(gè)最終元件和專門的回路設(shè)施。
互相連絡(luò)
傳感元件
14
備注：14
標(biāo)準(zhǔn)
基于所有工業(yè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
(適用于供應(yīng)商)
IEC61511 : 加工工業(yè)(美國(guó)使用本質(zhì)相同的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ISA 84.00.01-2004)
IEC62061 : 機(jī)械工業(yè)
IEC61513 :
核工業(yè)
15
備注：15
IEC 61511 標(biāo)準(zhǔn)
加工工藝中的目標(biāo)最終用戶和積分儀
包括整個(gè)SIS周期 
風(fēng)險(xiǎn)分析
基于設(shè)計(jì)的性能
操作和維修
非規(guī)定的性能	
最終用戶應(yīng)用 
一般不認(rèn)證
獨(dú)立的功能安全評(píng)價(jià) 
三部分
需求
指南
SIL選擇
16
備注：16
第二部分: 安全周期
17
備注：17
18
規(guī) 范
44%
設(shè)計(jì)和實(shí)施 
15%
安裝和投料試車
6%
操作和維修 
15%
投料試車后的變更 
21%
有關(guān)控制系統(tǒng)的事故原因的HSE研究:
工業(yè)事故原因 - HSE
“失控: 控制系統(tǒng)出錯(cuò)和如何防止故障?！?英國(guó) 設(shè)菲爾德, 健康和安全執(zhí)行機(jī)構(gòu), 1995
19
備注：19
安全周期一覽表
 
 概念工藝設(shè)計(jì)
 識(shí)別潛在危險(xiǎn)
 后果分析
 保護(hù)層分析
 制定非SIS保護(hù)層
 確定SIF的目標(biāo)SIL
 文件要求
 
 開車
 操作
 維修
 定期驗(yàn)證測(cè)試
 修改
 停運(yùn)
分析

我需要多少安全？
實(shí)施

我如何得到需要的安全
操作

我如何保持我需要的安全?

選擇SIS技術(shù)
 選擇SIS結(jié)構(gòu)
 確定測(cè)試頻率
 SIS詳細(xì)設(shè)計(jì)
 SIS 硬件結(jié)構(gòu)
 SIS 軟件組態(tài)
 SIS 測(cè)試
 SIS 安裝
 SIS 投料試車
 SIS 初始確認(rèn)
修改 = 改變要求
修改 = 改變?cè)O(shè)計(jì)
20
備注：20
“分析” 階段
(最終用戶 / 咨詢)
“實(shí)現(xiàn)”
階段
(廠商/ 承包商 / 最終用戶)
概念
整體范圍定義
危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分析
安全總體要求
安全需求分配
安全相關(guān)系統(tǒng) :E/E/PES
實(shí)現(xiàn)
整體安裝及試車
整體安全確認(rèn)
整體操作及維修
停運(yùn)
安全相關(guān)系統(tǒng)：
其他技術(shù)
實(shí)現(xiàn)
外部風(fēng)險(xiǎn)降低
實(shí)現(xiàn)
總體規(guī)劃
安裝及投料
試車規(guī)劃
確認(rèn)規(guī)劃
操作和維修
計(jì)劃
11
10
9
5
4
3
2
1
12
13
14
16
整體修改和改進(jìn)
15
8
7
6
“操作”
(最終用戶 / 承包商)
IEC 61508 安全周期
21
備注：21
安全周期 – IEC 61511
功能安全和功能安全評(píng)估管理

第 5條
安全周期結(jié)構(gòu)規(guī)劃

第 6.2條
將安全功能分配到保護(hù)層 [第 9條]
確認(rèn)

第7 條
和
第12.7條
Analysis
Realisation
Operation
SIS安全要求規(guī)范
[第10和12條]
工藝危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分析
[第8條]
SIS設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)
[第11 和 12條]
SIS安裝和投料試車
[第14條]
SIS 操作和維修
[第 16條]
SIS 安全確認(rèn)
[第15條]
SIS修改
[第 17條]
SIS 停運(yùn)
[第18條]
提供
概念
SIS驗(yàn)收測(cè)試
[第13條]
設(shè)計(jì)及
構(gòu)造 
測(cè)試
安裝
管理
確認(rèn)
驗(yàn)證測(cè)試
?/?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
(9)
(10)
(11)
22
備注：22
安全周期分析階段
評(píng)估后果
評(píng)估非SIS保護(hù)層效果
1. 概念上的工藝設(shè)計(jì)
需要SIS?
2. 識(shí)別潛在危險(xiǎn)
工藝安全信息
4. 保護(hù)層分析
潛在危險(xiǎn)
危險(xiǎn)頻率
3. 后果分析
危險(xiǎn)后果
5. 為SIS和SIF選擇目標(biāo)SIL
目標(biāo)SIL
6. SIS/SIF必要的文件
事件歷史
保護(hù)層
故障率
可容忍風(fēng)險(xiǎn)指南
危險(xiǎn)特性
停止
No
Yes
實(shí)施
安全要求規(guī)范－
-
每個(gè)安全儀表功能的描述，包括目標(biāo)SIL，減輕的危險(xiǎn)，工藝參數(shù)，邏輯，旁路／維修要求，響應(yīng)時(shí)間等。 
23
備注：23
目的
識(shí)別工藝危險(xiǎn)，評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)并確定該風(fēng)險(xiǎn)是否可容許.
任務(wù)
危險(xiǎn)識(shí)別 (例如 HAZOP)
可能性及后果分析
非SIS保護(hù)層的考慮
危險(xiǎn) / 風(fēng)險(xiǎn)分析
24
備注：24
目的
基于所有保護(hù)層評(píng)估可能性.
任務(wù)
識(shí)別保護(hù)層，使用定性或
定量方法
保護(hù)層分析
25
備注：25
目的
根據(jù)SIL,規(guī)定必需的風(fēng)險(xiǎn)降低或現(xiàn)有
的風(fēng)險(xiǎn)和可容忍風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的差別
任務(wù)
對(duì)比工藝風(fēng)險(xiǎn)和可容忍風(fēng)險(xiǎn)
使用決定指南，來選擇必需的風(fēng)險(xiǎn)降低
文件選擇過程
安全整體性等級(jí)選擇
需要SIS嗎?
5. 為SIS和SIF選擇目標(biāo)SIL
目標(biāo)SIL
可容忍風(fēng)險(xiǎn)指南
停止
No
Yes
26
備注：26
安全要求規(guī)范
目的
規(guī)定詳設(shè)及工藝安全信息所需的SIS的所有要求
任務(wù)
識(shí)別并描述安全儀表功能
必需的安全執(zhí)行等級(jí)的文件 (SIL)
所采取的文件行動(dòng) – 邏輯, 例如原因和結(jié)果圖.
文件相關(guān)參數(shù) – 如： 計(jì)時(shí)/維修／必要的旁路 
27
備注：27
SIS 項(xiàng)目 V-模型
軟件組態(tài)
硬件構(gòu)置
概念性設(shè)計(jì)
安全要求規(guī)范
硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)
軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)
現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試
軟件內(nèi)部測(cè)試
硬件內(nèi)部測(cè)試 
工廠驗(yàn)收測(cè)試
內(nèi)部整體測(cè)試
確認(rèn)
V
V
V
V
V
V
V
V
V
28
備注：28
10. SIS 安裝、投料
試車及預(yù)開車驗(yàn)收
測(cè)試
-
安全要求規(guī)范
-
對(duì)每一個(gè)安全儀表功能進(jìn)行描述，如目標(biāo)SIL、減輕風(fēng)險(xiǎn)、工藝參數(shù)、邏輯、 旁路、維修要求、響應(yīng)時(shí)間等
7. SIS 概念性設(shè)計(jì)
7a選擇技術(shù)
7b. 選擇結(jié)構(gòu)
冗余: 1oo1,1oo2, 2oo3, 1oo2D
7c. 確定測(cè)試原理 
7d. 可靠性安全
評(píng)定 
獲得SIL
SIL達(dá)到？
No
Yes
8. SIS 詳細(xì)設(shè)計(jì) 
故障數(shù)據(jù)庫(kù) 
制造商安全說明 
9. 安裝及投料
試車規(guī)劃
SILver工具
制造商安全手冊(cè)  
詳細(xì)設(shè)計(jì)文件－
-
回路圖、接線圖、邏輯圖、儀表盤布置、PLC編程、安裝要求、投料試車要求等
文   件   模   板
制造商安全手冊(cè)
選擇傳感器、邏輯解算器和最終元件技術(shù)
安全周期“實(shí)現(xiàn)”階段
29
備注：29
目的
為此目的選擇正確的設(shè)備，用于工藝控制的舊標(biāo)準(zhǔn)仍然適用.
任務(wù)
選擇設(shè)備
獲得該設(shè)備的可靠性和安全數(shù)據(jù)
獲得所有安全認(rèn)證設(shè)備的安全手冊(cè)
選擇技術(shù)
30
備注：30
目的
如果需要，選擇冗余類型。
任務(wù)
選擇結(jié)構(gòu)
獲得該結(jié)構(gòu)的可靠性和安全數(shù)據(jù)。
選擇結(jié)構(gòu)
1oo1
1oo2
2oo2
2oo3
1oo2D
Diag
Diag
31
備注：31
建立驗(yàn)證測(cè)試頻率
測(cè)試通?？赡馨?
自動(dòng)測(cè)試
工藝操作中手動(dòng)進(jìn)行的離線測(cè)試。
工藝操作中手動(dòng)進(jìn)行的在線測(cè)試

32
備注：32
安全要求規(guī)范 – 安全功能要求，包括目標(biāo)SIL
獲得PFDavg, RRF，
MTTFS, SIL
制造商故障數(shù)據(jù) 
SIF 確認(rèn)的任務(wù)
故障數(shù)據(jù)庫(kù) 
7d. 可靠性和安全評(píng)定
33
備注：33
獲得PFDavg, RRF
MTTFS, SIL
SIF設(shè)計(jì)選項(xiàng)
7d. 可靠性和安全評(píng)定
      如果SIF確認(rèn)表明，所提議的設(shè)計(jì)沒有獲得SIL等級(jí)，那么設(shè)計(jì)者有許多選擇：
通過增加其他保護(hù)層等措施，重新評(píng)定SIL要求。
縮短驗(yàn)證測(cè)試間隔時(shí)間－－這與在線測(cè)試規(guī)定有關(guān)。
選擇安全等級(jí)較高、危險(xiǎn)故障率較低或診斷性較好的設(shè)備。
通過增加更多冗余來改變結(jié)構(gòu)。

安全要求規(guī)范 – 安全功能要求，包括目標(biāo)SIL
34
備注：34
12. 確定預(yù)開車
安全審查
修改
停運(yùn)
14. SIS開車、操作、維修、定期功能測(cè)試
15. 修改或是
停運(yùn)?
16. SIS停運(yùn)
確認(rèn)所有有關(guān)危險(xiǎn)、設(shè)計(jì)、安裝測(cè)試、維修程序、變更管理、緊急規(guī)劃等資料。
13. 操作和維修
計(jì)劃
11. 確認(rèn)規(guī)劃
安全周期“操作”階段
35
備注：35
目的
確認(rèn)SIS功能符合設(shè)計(jì)要求。 
任務(wù)
確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)儀表操作
確認(rèn)邏輯和操作
確認(rèn)所安裝設(shè)備的SIL 
制作所需文件 –如果需要，制作產(chǎn)品認(rèn)證證書
確認(rèn)
12. 確認(rèn)：預(yù)開車安全審查
安裝
工廠驗(yàn)收測(cè)試
SAT / SIT
投料試車
功能安全評(píng)估
開車
確

認(rèn)
36
備注：36
目的
確認(rèn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求SIS能連續(xù)工作，并檢測(cè)其他隱藏的故障。
任務(wù)
確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)儀表的操作
確認(rèn)邏輯和操作
所有定期測(cè)試的文件結(jié)果
定期驗(yàn)證測(cè)試
14. SIS開車、操作、維修、定期功能測(cè)試
37
備注：37
目的
定期審查危險(xiǎn)，如果需要，采取整改措施

任務(wù) 
定期審查危險(xiǎn)
審查事故
審查設(shè)施變更通知或變更（MOC) 管理的文件
根據(jù)需要，按照合適的安全周期步驟對(duì)SIS進(jìn)行更新
變更及停運(yùn)
38
備注：38
安全周期一覽表
 
 概念工藝設(shè)計(jì)
 識(shí)別潛在危險(xiǎn)
 后果分析
 保護(hù)層分析
 制定非SIS保護(hù)層
 確定SIF的目標(biāo)SIL
 文件要求
 
 開車
 操作
 維修
 定期驗(yàn)證測(cè)試
 修改
 停運(yùn)
分析

我需要多少安全？
實(shí)施

我如何得到需要的安全
操作

我如何保持我需要的安全?

選擇SIS技術(shù)
 選擇SIS結(jié)構(gòu)
 確定測(cè)試頻率
 SIS詳細(xì)設(shè)計(jì)
 SIS 硬件結(jié)構(gòu)
 SIS 軟件組態(tài)
 SIS 測(cè)試
 SIS 安裝
 SIS 投料試車
 SIS 初始確認(rèn)
修改 = 改變要求
修改 = 改變?cè)O(shè)計(jì)
39
備注：39
安全周期目標(biāo)
建立更安全的系統(tǒng)，此系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)以前系統(tǒng)中的那么多問題。
建立成本高效的系統(tǒng)，并與設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)相匹配。
消除成本高而又沒有多少用處的“薄弱環(huán)節(jié)”設(shè)計(jì)。
為實(shí)現(xiàn)一致性設(shè)計(jì)，提供全球的設(shè)計(jì)框架。
40
備注：40
第三部分: 風(fēng)險(xiǎn)管理的原理
41
備注：41
什么是風(fēng)險(xiǎn)？
風(fēng)險(xiǎn)是對(duì)不利影響的 可能性 和后果 的測(cè)量， (如, 發(fā)生的頻率和后果的影響?)
風(fēng)險(xiǎn)受害方:
人員
環(huán)境
財(cái)產(chǎn)：
設(shè)備／財(cái)產(chǎn)損失
業(yè)務(wù)受損
業(yè)務(wù)負(fù)債
公司形象
市場(chǎng)份額的丟失
42
備注：42
公司為何要控制風(fēng)險(xiǎn)？
公司負(fù)有法律、道德及財(cái)政義務(wù)來限制因其操作而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。
了解公司所采取的方式，幫助制定與此方式相符的安全方針
Moral
Legal
Financial
不管成本如何，裝置應(yīng)盡可能地安全
不管成本或?qū)嶋H的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，公司應(yīng)遵從成文的規(guī)章制度
建造最低成本的裝置，使其操作預(yù)算盡可能少
43
備注：43
風(fēng)險(xiǎn)可容忍度基礎(chǔ)
因風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)可以獲得收益，所以要容忍
了解風(fēng)險(xiǎn)及收益有助于了解何種風(fēng)險(xiǎn)可以容忍
世上沒有零風(fēng)險(xiǎn)的事
44
備注：44
測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)和收益
必須對(duì)風(fēng)險(xiǎn)及收益進(jìn)行測(cè)量，用以明智地決定在實(shí)際情況中該如何做
風(fēng)險(xiǎn)測(cè)量必須說明可能性和后果
后果通常有幾種損害形式
可以將損害有效地定義為收益的損失并且可以將此收益直接加入等式中。
要正確地測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)，必須考慮到所有較大的損害形式。
45
備注：45
后果表述
風(fēng)險(xiǎn)測(cè)量取決于兩個(gè)因素:
誰處于風(fēng)險(xiǎn)中?
個(gè)人
社會(huì)
環(huán)境
風(fēng)險(xiǎn)的本質(zhì)是什么?
死亡或受傷
永久或臨時(shí)損害
財(cái)產(chǎn)損失
46
備注：46
個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)
個(gè)人風(fēng)險(xiǎn): 頻率分布顯示，因某種危險(xiǎn)發(fā)生，個(gè)人可能受到一定程度的損害（通常是死亡）
英國(guó)HSE委員會(huì)風(fēng)險(xiǎn)容忍度框架將風(fēng)險(xiǎn)定義為:
可容忍區(qū)域的低風(fēng)險(xiǎn)限度為
	1 x 10-5 ／年
可容忍區(qū)域的高風(fēng)險(xiǎn)限度為 
	1 x 10-3 ／年
ALARP (合理?xiàng)l件下盡可能低)區(qū)域通常在以上兩個(gè)區(qū)域之間
47
備注：47
個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)和 ALARP
可忽略風(fēng)險(xiǎn)
高風(fēng)險(xiǎn)
10-3/年 (工人)
10-4/年 (公眾)
10-6/年
不能容忍區(qū)域
ALARP 或可容忍區(qū)域
廣泛地可接受的區(qū)域

決不
如果值得
無人在意
48
備注：48
確定可容忍風(fēng)險(xiǎn)
既要嚴(yán)格又要靈活
要考慮所有相關(guān)的損害形式
要符合公司及社會(huì)慣例
49
備注：49
可容忍風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)舉例
所在潛在危害必須低于：
每人每年0.0005死亡率
每人每年0.005傷害率
每個(gè)工廠每年0.01 重大環(huán)境污染事故率
每個(gè)工廠每年損失50萬美元，等等
50
備注：50
可容忍風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)舉例
帶說明的矩陣表:所有極度風(fēng)險(xiǎn)都要降低
     所有中度風(fēng)險(xiǎn)都要根據(jù)實(shí)際情況降低
中度的
中度的
可接受的
可接受的
1 ／100,000 年
中度的

中度的
可接受的
可接受的
1 ／10,000 年
極度的
中度的

中度的
可接受的
1 ／ 1000 年
極度的
極度的
中度的
可接受的
1／ 100 年
多人死亡
永久傷害／死亡
損工時(shí)傷害
有記錄的傷害
51
備注：51
從固有的工藝風(fēng)險(xiǎn)開始 
風(fēng)險(xiǎn): 損害發(fā)生可能性與嚴(yán)重程度的組合 (IEC/ISO 指南 51:1990)
	有害影響的可能性及后果的測(cè)量（如發(fā)生頻次及如果這樣做產(chǎn)生的可能后果？）

固有風(fēng)險(xiǎn): 因已完成的工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，此設(shè)計(jì)包含在指定工藝參數(shù)和一定數(shù)量的材料（如：溫度、壓力等）。
52
備注：52
 
Increasing Risk
 
后          果
 可

能

性

增加風(fēng)險(xiǎn) 
可容忍風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域
ALARP
 風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域 
 
不可接受的
風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域  
 
風(fēng)險(xiǎn)削減
53
備注：53
通過控制固有風(fēng)險(xiǎn)來降低風(fēng)險(xiǎn)
固有風(fēng)險(xiǎn)是測(cè)量后果的基本量。
通過減少有毒、易燃或爆炸品庫(kù)存來控制固有風(fēng)險(xiǎn)，良好的工藝工程設(shè)計(jì)支持是至關(guān)重要的。
54
備注：54
通過控制地理位置風(fēng)險(xiǎn)的方法來降低風(fēng)險(xiǎn)
地理位置風(fēng)險(xiǎn) 測(cè)量在某一特定地理位置發(fā)生事件的概率。

P-101

P-102

P-103

D-101

D-102

V-101
V-102
10-3
10-5
10-4
通過控制人員所在的位置如控制室、工作區(qū)域和路線來控制人員風(fēng)險(xiǎn)
55
備注：55
非SIS風(fēng)險(xiǎn)削減
 
增加風(fēng)險(xiǎn)
后           果
 可

能

性
 
 
 
可接收風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域 
 
ALARP  
風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域
 
不可接受的
風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域 
 
 
降低風(fēng)險(xiǎn)后果，如：減少材料、建圍堤、機(jī)械保護(hù)等
工藝固有風(fēng)險(xiǎn)
降低非SIS風(fēng)險(xiǎn)，如使用安全閥
56
備注：56
SIS風(fēng)險(xiǎn)降低
增加風(fēng)險(xiǎn)
Consequence
 
 
 
可接收風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域 
 
ALARP  
風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域
 
不可接受
風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域
 
 
降低風(fēng)險(xiǎn)后果，如：減少材料、建圍堤、機(jī)械保護(hù)等
工藝固有風(fēng)險(xiǎn)
非SIS風(fēng)險(xiǎn)降低，如壓力泄放閥
SIS風(fēng)險(xiǎn)降低
SIL 1
SIL 2
SIL 3
此方面降低會(huì)出現(xiàn)什么？
57
備注：57
風(fēng)險(xiǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)
AS/NZ 4360
ISO 14001
40 CFR 68
IEC 61508
29 CFR 1910
IEC 60300
IEC 61508
電氣風(fēng)險(xiǎn)降低及安全系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 
IEC 60300-3-9
技術(shù)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)指南的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
ISO 14001
指導(dǎo)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
29 CFR 1910
指導(dǎo)工藝安全管理的美國(guó) OSHA 法規(guī)
AS/NZ 4360
一般風(fēng)險(xiǎn)控制管理的澳大利亞 / 新西蘭標(biāo)準(zhǔn)

58
備注：58
風(fēng)險(xiǎn)管理方法
建立內(nèi)容
監(jiān)控及審核
識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)
分析風(fēng)險(xiǎn)

(可能性和后果)
評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)／可容忍度
接受或控制風(fēng)險(xiǎn)

確定控制選項(xiàng)
 評(píng)估控制選項(xiàng)
 選擇控制選項(xiàng)
 制訂控制計(jì)劃
 實(shí)施控制計(jì)劃

溝通及咨詢
59
備注：59
安全周期目標(biāo) 
 
分析
設(shè)計(jì)
確認(rèn)
文件
危險(xiǎn)分析/風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：
確定設(shè)計(jì)目標(biāo)
進(jìn)行軟／硬件設(shè)計(jì)
OK
修改
評(píng)估設(shè)計(jì):
安全完整性和有效性的可靠性分析
文件
文件
操作和維修
文件
將風(fēng)險(xiǎn)降至可接受的程度
60
備注：60
第四部分: 工藝危險(xiǎn)分析
61
備注：61
危險(xiǎn)定義
潛在危害源
IEC 61508-4, Sub clause 3.1.2 
具有可能對(duì)人員、財(cái)產(chǎn)或環(huán)境造成損害的潛在危險(xiǎn)的化學(xué)或物理?xiàng)l件（例如裝有500噸氨的壓力儲(chǔ)罐）
CCPS, CPQRA指南

62
備注：62
術(shù)語: 初始事件
初始事件: 事件順序中的第一個(gè)事件（如應(yīng)力腐蝕導(dǎo)致氨罐的連接管線出現(xiàn)泄漏／破裂 ）。

63
備注：63
術(shù)語: 中間事件
中間事件:  事件順序中初始事件已擴(kuò)散或緩和的事件（例如，操作人員采取了錯(cuò)誤的動(dòng)作，沒有阻止氨最初的泄漏，并導(dǎo)致中間事件擴(kuò)散成一個(gè)事故，在這種情況下，中間事件的結(jié)果就是有毒物料釋放）
64
備注：64
術(shù)語: 事故
事故: 物料或能源容器的損壞（例如，氨罐的連接管線泄漏了10磅的氨，造成了有毒蒸汽云）并非所有的事件都會(huì)擴(kuò)散成事故。
65
備注：65
術(shù)語：事故結(jié)果
事故結(jié)果: 事故的物理表現(xiàn)形式；如果是有毒物料，事故的結(jié)果就是有毒物料釋放，如果是易燃物料，事故的結(jié)果可能就是沸騰的液體擴(kuò)散為蒸汽云爆炸 (BLEVE)、 閃火、非封閉式蒸汽云爆炸、有毒物料釋放等。（例如，如果泄漏了10磅的氨，事故的結(jié)果就是有毒物料釋放）
66
備注：66
術(shù)語：后果
后果:  對(duì)事故結(jié)果情況的預(yù)期效果的度量（例如，在D級(jí)天氣條件下，10磅的氨泄漏，以1.4mph的速度隨風(fēng)向北行進(jìn)，將對(duì)50個(gè)人造成傷害）

受傷
死亡
商業(yè)運(yùn)行中斷
財(cái)產(chǎn)損失
環(huán)境破壞
其他無形影響
第三方責(zé)任
67
備注：67
從潛在到事實(shí)
初始事件 – 通常都會(huì)隨之發(fā)生
中間事件 – 可能再形成另一個(gè)
中間事件 – 可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)
事故結(jié)果 – 根據(jù)具體情況，此事故結(jié)果會(huì)導(dǎo)致－－后果
假設(shè)存在一個(gè)潛在傷害的危險(xiǎn), －
事故 – 所產(chǎn)生的結(jié)果稱之為 
68
備注：68
SLC“分析” 階段－危險(xiǎn)識(shí)別

評(píng)估后果

評(píng)估非SIS保護(hù)層效果

1. 概念上的工藝設(shè)計(jì)
需要SIS?

2. 識(shí)別潛在危險(xiǎn)
工藝安全信息

4. 保護(hù)層分析
潛在危險(xiǎn)
危險(xiǎn)頻率

3. 后果分析
危險(xiǎn)后果

5. 為SIS和SIF選擇目標(biāo)SIL
目標(biāo)SIL

6. SIS/SIF必要的文件

事件歷史

保護(hù)層

故障率

可容忍風(fēng)險(xiǎn)指南

危險(xiǎn)特性
停止
No
Yes
實(shí)施

安全要求規(guī)范－
-
每個(gè)安全儀表功能的描述，包括目標(biāo)SIL，減輕的危險(xiǎn)，工藝參數(shù)，邏輯，旁路／維修要求，響應(yīng)時(shí)間等。 
69
備注：69
什么是工藝危險(xiǎn)性分析
IEC61508-1 規(guī)定了三種功能:
確定在所有可合理預(yù)見的條件下（包括故障條件和誤操作），受控設(shè)備（EUC)和EUC控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)和危險(xiǎn)事件（在所有操作模式下），。
確定以上所確定危險(xiǎn)事件的事件順序。
確定與以上所確定危險(xiǎn)事件相關(guān)的EUC風(fēng)險(xiǎn)。
70
備注：70
什么是工藝危險(xiǎn)性分析（PHA)?
識(shí)別危險(xiǎn)
通常在 PHA中識(shí)別危險(xiǎn)
評(píng)估后果
評(píng)估可能性 (頻率)
71
備注：71
常見的PHA方法
檢查表
What if?
What if? / 檢查表
HAZOP (危險(xiǎn)和可操作性研究)
FMEA (故障模式和效果分析)
故障樹分析
適當(dāng)?shù)牡韧椒?
72
備注：72
選擇不同于”正?！鼻闆r的偏差
轉(zhuǎn)到下一個(gè)偏差
No
選擇項(xiàng)目
                  確定安全功能 - SIS 和/或者機(jī)械安全(MS) 和/或者 外部風(fēng)險(xiǎn)削減
                         確定傳感器和安全閥的位置 (安全行動(dòng))
               會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)嗎? (有預(yù)防其發(fā)生的有效操作嗎?)
Yes
               控制系統(tǒng)是否會(huì)及時(shí)對(duì)偏差進(jìn)行調(diào)整?
                          控制系統(tǒng)故障, 誤動(dòng)作, 操作工誤操作
描述可能的危險(xiǎn)后果
考慮其他偏差原因
         可能會(huì)偏差嗎? –可能的原因?
Yes
一般HAZOP      程序
No
No
Yes
Yes
Yes
73
從PHA報(bào)告中識(shí)別SIF需要哪些信息?
先前的研究中有關(guān)安全儀表功能的描述
已消除的危險(xiǎn)及其后果
導(dǎo)致后果的初始事件
防止后果發(fā)生的安全措施 (SIS和非SIS)
74
備注：74
PHA - HAZOP
脫水劑再生
脫水
深冷分離
再 壓 縮
XV
32
A/S
TT
31
TT
32
乙烷
丙烷
入口氣體
天然氣液體
I-3
I-1
I-2
I-4
XV
31
A/S
XY
31
XY
32
閃蒸分離
316 SS
CS
防止現(xiàn)場(chǎng)碳鋼管線
脆裂的功能
75
備注：75
PHA -HAZOP 識(shí)別SIF
偏差
后果
太低

安全措施
原因
物流間流量
不平衡
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
建議
行動(dòng)
J. Jones
PLC低溫切斷
極端天氣

同上，確定極度天氣的可能性
J. Jones
流量報(bào)警和工藝切斷
太高

物流間流量
不平衡
Potential compressor damage
確定壓縮機(jī)是否會(huì)損壞
S. Smith
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
報(bào)警、工藝切斷、獨(dú)立的PLC低溫切斷
獨(dú)立的PLC低溫切斷是否為SIS?
節(jié)點(diǎn): 熱端深冷換熱器
參數(shù):溫度
76
備注：76
SIF描述
“建議”欄中建議的SIF
“安全措施”欄中提供的SIF
建議的安全措施
Action
J. Jones
J. Jones
S. Smith
偏差
后果
太低

安全措施
原因
物流間流量
不平衡
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
建議
PLC低溫切斷
極端天氣

同上，確定極度天氣的可能性
流量報(bào)警和工藝切斷
太高

物流間流量
不平衡
Potential compressor damage
確定壓縮機(jī)是否會(huì)損壞
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
報(bào)警、工藝切斷、獨(dú)立的PLC低溫切斷
獨(dú)立的PLC低溫切斷是否為SIS?
77
備注：77
危險(xiǎn)和后果
已經(jīng)避免的危險(xiǎn)及其后果可在“后果”一欄中的說明中查找
Action
J. Jones
J. Jones
S. Smith
偏差
后果
太低

安全措施
原因
物流間流量
不平衡
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
建議
PLC低溫切斷
極端天氣

同上，確定極度天氣的可能性
流量報(bào)警和工藝切斷
太高

物流間流量
不平衡
Potential compressor damage
確定壓縮機(jī)是否會(huì)損壞
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
報(bào)警、工藝切斷、獨(dú)立的PLC低溫切斷
獨(dú)立的PLC低溫切斷是否為SIS?
78
備注：78
初始事件
在HAZOP中，初始事件在“原因”一欄
“如果…怎樣”和檢查表問題 
每個(gè)危險(xiǎn)的多個(gè)潛在的初始事件
兩個(gè)初始事件造成同一后果
Action
J. Jones
J. Jones
S. Smith
偏差
結(jié)果
太低

安全措施
原因
物流間流量
不平衡
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
建議
PLC低溫切斷
極端天氣

同上，確定極度天氣的可能性
流量報(bào)警和工藝切斷
太高

物流間流量
不平衡
Potential compressor damage
確定壓縮機(jī)是否會(huì)損壞
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
報(bào)警、工藝切斷、獨(dú)立的PLC低溫切斷
獨(dú)立的PLC低溫切斷是否為SIS?
79
備注：79
安全措施
查找已有的SIS和非SIS的安全措施，它不同于我們要研究的SIS
安全措施將運(yùn)用于初始事件、可能存在的每個(gè)初始事件的多重安全措施中。
Action
J. Jones
J. Jones
S. Smith
偏差
結(jié)果
太低

安全措施
原因
物流間流量
不平衡
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
建議
PLC低溫切斷
極端天氣

同上，確定極度天氣的可能性
流量報(bào)警和工藝切斷
太高

物流間流量
不平衡
Potential compressor damage
確定壓縮機(jī)是否會(huì)損壞
存在下游管線脆裂和著火的潛在危險(xiǎn)
報(bào)警、工藝切斷、獨(dú)立的PLC低溫切斷
獨(dú)立的PLC低溫切斷是否為SIS?
80
備注：80
從 P&amp;amp;ID圖中識(shí)別SIF
PHA研究并非100%有效
進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮專利商和詳細(xì)設(shè)計(jì)承包商的以往經(jīng)驗(yàn)
設(shè)計(jì)包中的SIF與其他控制回路沒有明顯差異
根據(jù)P&amp;amp;ID圖來識(shí)別SIF要求具備控制工程設(shè)計(jì)方面的專業(yè)知識(shí)。
與SIF相關(guān)的危險(xiǎn)、后果、安全措施需要用到工藝和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的專業(yè)技術(shù)
81
備注：81
PHA步驟－后果分析
評(píng)估后果
評(píng)估非SIS保護(hù)層效果
1. 概念上的工藝設(shè)計(jì)
需要SIS?
2. 識(shí)別潛在危險(xiǎn)
工藝安全信息
4. 保護(hù)層分析
潛在危險(xiǎn)
危險(xiǎn)頻率
3. 后果分析
危險(xiǎn)后果
5. 為SIS和SIF選擇目標(biāo)SIL
目標(biāo)SIL
6. SIS/SIF必要的文件
事件歷史
保護(hù)層
故障率
可容忍風(fēng)險(xiǎn)指南
危險(xiǎn)特性
停止
No
Yes
實(shí)施
安全要求規(guī)范－
-
每個(gè)安全儀表功能的描述，包括目標(biāo)SIL，減輕的危險(xiǎn)，工藝參數(shù)，邏輯，旁路／維修要求，響應(yīng)時(shí)間等。 
82
備注：82
后果分析中應(yīng)包括什么內(nèi)容？
應(yīng)該考慮到:
死亡和受傷事件
財(cái)產(chǎn)損失
商業(yè)中斷
環(huán)境破壞
第三方責(zé)任
公司形象
83
備注：83
毒性危險(xiǎn)
毒性區(qū)域應(yīng)考慮到:
釋放量
釋放時(shí)間
幾何資料
標(biāo)高／方位
初始化學(xué)密度
氣象條件
周圍地形
限定深度
84
備注：84
后果分析方法
評(píng)估及分類
統(tǒng)計(jì)
后果模擬
85
備注：85
后果分類
嚴(yán)重性等級(jí)
I影響
初次的影響限于事件的局部區(qū)域，如果不采取防止行動(dòng)，有進(jìn)一步擴(kuò)大后果的潛在危險(xiǎn)。
比嚴(yán)重事故造成的影響惡劣5倍或5倍以上。
輕微
嚴(yán)重
非常嚴(yán)重
根據(jù)化學(xué)工藝安全自動(dòng)化指南提供的資料
會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)或界外的嚴(yán)重受傷或致命事故，或者現(xiàn)場(chǎng)財(cái)產(chǎn)損失達(dá)到
$1 MM 或界個(gè)損失到到  $5 MM。
86
備注：86
統(tǒng)計(jì)后果分析
使用事故統(tǒng)計(jì)學(xué)來計(jì)算平均后果。
優(yōu)點(diǎn): 數(shù)字定義清楚
缺點(diǎn):
1. 數(shù)據(jù)的適用性,是否與新情況足夠類似?
2. 統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)是否足夠?
	
88
備注：88
統(tǒng)計(jì)后果分析
使用事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來計(jì)算平均后果。
例: 
5年內(nèi)，發(fā)生了235起工業(yè)鍋爐爆炸，爆炸的結(jié)果是17個(gè)人死亡，84人受傷。  
PLL（死亡概率） = 17 / 235 = 0.073 每起事故
PI （受傷概率）= 84 / 235 = 0.358 每起事故
89
備注：89
后果模擬
計(jì)算“影響區(qū)域”和“影響距離”
通常使用數(shù)字模擬
有毒化學(xué)品釋放的典型后果模擬結(jié)果
受傷區(qū)域
致命區(qū)域
87 米
112 米
23 米
9 米
可能死亡人數(shù):  0.27
可能受傷人數(shù): 2.56
90
備注：90
后果模擬
后果取決于影響區(qū)域，占用率和受傷程度這些因素
占用率指的是影響區(qū)域內(nèi)的平均人數(shù)（或者其他受體）－偶爾和經(jīng)常占用的建筑物
受傷害程度是指假設(shè)一個(gè)人在影響區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)致命事故（或其他傷害程度）的概率

后果 = 占用率 * 受傷程度
91
備注：91
術(shù)語：影響區(qū)域
影響區(qū)域: 對(duì)于一個(gè)有毒物質(zhì)釋放的事故來說，它指的是有毒蒸汽在空氣中的濃度超過 相關(guān)級(jí)別（例如，氨的 IDLH 是 500 ppm (v), 10磅氨泄漏的影響區(qū)域是4.6平方英哩）。 熱效應(yīng)影響區(qū)域和超壓爆炸采用相同的方式來描述
受傷區(qū)域
致死區(qū)域
87 米
112 米
23 米
9 米
(IDLH – 直接危及到生命或健康)
Immediately dangerous to life or health
92
備注：92
后果模擬工具
模型	公共/
專利成本	模型能力	強(qiáng)項(xiàng)	局限性
ARCHIE?	公共軟件; 由
EPA, FEMA, 和
DOT開發(fā)

免費(fèi)軟件	? 氣體或液體
? 輕的或濃密的氣體模擬
? 混合物
? 爆炸	? 公開提供
? 采用某些被動(dòng)緩和方法
(如堤岸等)	? 提供的有毒物質(zhì)的結(jié)果非常保守
? 有限浮動(dòng)
? 沒有化學(xué)品數(shù)據(jù)庫(kù)
? DOS 用戶界面
DEGADIS?	公共; 由
DOT, EPA, 和DOE共同投資

可變的	? 氣體或液體
? 濃密氣體模擬	? Windows? - 易于使用
? 可以預(yù)裝化學(xué)品
? 部分模型可加入到ALOHA	? 需要專家支持
? 可補(bǔ)充的化學(xué)品數(shù)據(jù)庫(kù)非常有限
PHAST?	所有權(quán);
由 Det
Norske Veritas開發(fā)

高成本	? 氣體或液體
? 輕質(zhì)或濃密氣體模擬
? 化學(xué)品數(shù)據(jù)庫(kù)
? 混合物
? 爆炸	? DIPPR 化學(xué)品數(shù)據(jù)庫(kù)
? 可以是懸浮顆粒
? 早期釋放模擬已在業(yè)內(nèi)廣為接受
? 良好的圖形表現(xiàn)能力	? 擴(kuò)散量可能超過
EPA OCA
? 需要專家支持
93
備注：93
PHA步驟－可能性分析
評(píng)估后果
評(píng)估非SIS保護(hù)層效果
1. 概念上的工藝設(shè)計(jì)
需要SIS?
2. 識(shí)別潛在危險(xiǎn)
工藝安全信息
4. 保護(hù)層分析
潛在危險(xiǎn)
危險(xiǎn)頻率
3. 后果分析
危險(xiǎn)后果
5. 為SIS和SIF選擇目標(biāo)SIL
目標(biāo)SIL
6. SIS/SIF必要的文件
事件歷史
保護(hù)層
故障率
可容忍風(fēng)險(xiǎn)指南
危險(xiǎn)特性
停止
No
Yes
實(shí)施
安全要求規(guī)范－
-
每個(gè)安全儀表功能的描述，包括目標(biāo)SIL，減輕的危險(xiǎn)，工藝參數(shù)，邏輯，旁路／維修要求，響應(yīng)時(shí)間等。 
94
備注：94
可能性 /頻率
危險(xiǎn)的可能性參照IEC 61511第 3部分

指的是頻率例如每年或每百萬小時(shí)發(fā)生事件的數(shù)量
注意它與日常英語中的“概率”的定義是不同的
95
備注：95
可能性分析方法
評(píng)估和分類
統(tǒng)計(jì)
可能性模型
96
備注：96
可能性分類
事件類型
頻率 /年
質(zhì)量等級(jí)
Likelihood
在裝置預(yù)期使用壽命內(nèi)發(fā)生一個(gè)或一系列故障的概率非常低
在裝置預(yù)期使用壽命內(nèi)發(fā)生一個(gè)或一系列故障的概率較低
在裝置預(yù)期使用壽命內(nèi)發(fā)生合理的預(yù)期的故障
f < 10-4
10-4 < f< 10-2
10-2 < f
低
中
高
依據(jù)化學(xué)工藝安全自動(dòng)化指南中給出的資料
97
備注：97
可能性統(tǒng)計(jì)分析
從以前發(fā)生的類似事件的可能性來確定事故的可能性
依靠大量的類似事件來提供適當(dāng)?shù)囊罁?jù)
有利于一般危險(xiǎn)可能性分析的數(shù)據(jù)就比如:
因雷電導(dǎo)致死亡的可能性為1x10-7 ／年
壓力容器發(fā)生大量泄漏的可能性為3x10-3 ／年
不適用于特殊設(shè)備和特殊工藝事故的預(yù)測(cè)
98
備注：98
通過故障傳播模型進(jìn)行可能性分析
分析導(dǎo)致事故發(fā)生的一系列事件
事故
故障 
初始事件
中間事件2
將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中的具體問題分解為一般事件可能是有效的
中間事件1
99
備注：99
故障傳播模型
分析導(dǎo)致事故發(fā)生的一系列事件
使用單個(gè)的事件率數(shù)據(jù)而不是整個(gè)系統(tǒng)的事件率數(shù)據(jù)
部分故障事件數(shù)據(jù)是易于查找的
使用概率邏輯圖來計(jì)算全部可能性
100
備注：100
事件樹分析
良好的故障傳播模型可用于工藝風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
事件鏈通過中間分支點(diǎn)把初始事件連接到多個(gè)結(jié)果上
初始事件
分支
結(jié)果1
結(jié)果2
結(jié)果3
結(jié)果 4
結(jié)果 5
結(jié)果 6
分支
分支
101
備注：101
一個(gè)典型的事件樹
102
備注：102
出現(xiàn)危險(xiǎn)事件的頻率為:

D
C
B
A
A
P
P
P
P
F
′
′
′
′
=
年
F
A
/
A
P
B
P
AND
頻率
(
)
年
F
/
C
P
I初始事件
保護(hù)層1
保護(hù)層2
保護(hù)層3
保護(hù)層4
D
P
用故障樹進(jìn)行可能性分析
103
備注：103
舉例: 畫事件樹
畫出因管線脆性斷裂導(dǎo)致火災(zāi)的事件樹
假設(shè)初始事件是管線斷裂
主要的事件分支是:
斷裂是輕微的還是嚴(yán)重的?
物料蒸汽遇到點(diǎn)火源了嗎?
其他區(qū)域也會(huì)著火嗎?
104
備注：104
事件樹實(shí)例畫圖結(jié)果
105
備注：105
結(jié)果發(fā)生的概率舉例
數(shù)據(jù):
管線破裂, 1/20 年
破裂后發(fā)生少量泄漏的概率是, 1/3
著火概率：小量泄漏10%，大量泄漏30%
爆炸擴(kuò)散到全裝置的概率 ：大火20%, 小火4% 
計(jì)算以下可能性: 
裝置爆炸
小火災(zāi)，裝置仍完整
106
備注：106
事件樹計(jì)算實(shí)例
全裝置爆炸有兩個(gè)引發(fā)原因，因此發(fā)生的頻率應(yīng)增大到
 0.00201 + 0.000066 = 0.00208 ／年（或480年一次）的總頻率
107
備注：107
風(fēng)險(xiǎn)整體性定義
風(fēng)險(xiǎn)整體性是預(yù)計(jì)總損失的一種測(cè)量方法
所有潛在損失事件的可能性和結(jié)果的匯總
108
備注：108
用風(fēng)險(xiǎn)整體性考慮所有影響
結(jié)果必須用與可容忍風(fēng)險(xiǎn)極限相同的術(shù)語來表示
風(fēng)險(xiǎn)整體性方法
風(fēng)險(xiǎn)整體性方法也適用于風(fēng)險(xiǎn)相互獨(dú)立的人員和財(cái)產(chǎn)部分
109
備注：109
風(fēng)險(xiǎn)整體性等式
風(fēng)險(xiǎn)整體性的標(biāo)準(zhǔn)等式是:

RI 	= 風(fēng)險(xiǎn)整體性
 N	= 危險(xiǎn)事件的數(shù)量
 C 	= 事件后果(死亡事故率的計(jì)算)
 F  	= 事件頻率

110
備注：110
事件樹風(fēng)險(xiǎn)整體性實(shí)例
111
備注：111
故障率的量化
詳細(xì)的歷史可靠性數(shù)據(jù)對(duì)于用戶的安裝是有好處的，但通常難以獲得這些數(shù)據(jù)
裝置維修和SIS功能測(cè)試數(shù)據(jù)依照設(shè)備類型來分類
行業(yè)平均數(shù)據(jù)依照設(shè)備來分類
仍然可以得到一些專家的判斷意見
112
備注：112
使用維修和功能測(cè)試數(shù)據(jù)
公司通常會(huì)保存維修工作記錄
IEC 61511 要求進(jìn)行功能測(cè)試和記錄結(jié)果
功能測(cè)試數(shù)據(jù)用于近似的故障率
故障率點(diǎn)估算的簡(jiǎn)單公式:
l (故障率) = 故障數(shù) / 裝置總操作小時(shí)數(shù) 
113
備注：113
來自故障率的PFD
PFD 依據(jù)事故率、事故模式和測(cè)試間隔而定
故障率分為偽跳閘故障和需求故障 
大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)列出了設(shè)備的故障模式
因操作時(shí)間間隔增加，未測(cè)試設(shè)備的PFD會(huì)變大
定期檢查和測(cè)試的設(shè)備，可使用平均PFD來計(jì)算
PFDavg ~ (lt)/2
更多信息可參考功能安全工程設(shè)計(jì)II
114
備注：114
第五部分: 保護(hù)層分析（略）
115
備注：115
第六部分: SIL 選擇
116
備注：116
SLC分析階段－SIL選擇
評(píng)估后果
評(píng)估非SIS保護(hù)層效果
1. 概念上的工藝設(shè)計(jì)
需要SIS?
2. 識(shí)別潛在危險(xiǎn)
工藝安全信息
4. 保護(hù)層分析
潛在危險(xiǎn)
危險(xiǎn)頻率
3. 后果分析
危險(xiǎn)后果
5. 為SIS和SIF選擇目標(biāo)SIL
目標(biāo)SIL
6. SIS/SIF必要的文件
事件歷史
保護(hù)層
故障率
可容忍風(fēng)險(xiǎn)指南
危險(xiǎn)特性
停止
No
Yes
實(shí)施
安全要求規(guī)范－
-
每個(gè)安全儀表功能的描述，包括目標(biāo)SIL，減輕的危險(xiǎn)，工藝參數(shù)，邏輯，旁路／維修要求，響應(yīng)時(shí)間等。 
117
備注：117
安全完整性等級(jí)
安全完整性等級(jí)
SIL 4
SIL 3
SIL 2
SIL 1
平均需求故障概率

(低需求操作模式）
風(fēng)險(xiǎn)降低系數(shù)
>=10-5 to <10-4
>=10-4 to <10-3
>=10-3 to <10-2
>=10-2 to <10-1
100000 to 10000
10000 to 1000
1000 to 100
100 to 10
118
備注：118
安全儀表功能
明確的“單個(gè)”措施和所需的相應(yīng)設(shè)備，用以識(shí)別“單個(gè)”緊急情況并把系統(tǒng)帶入到安全狀態(tài)。
依據(jù)所需的風(fēng)險(xiǎn)降低要求，為每個(gè)SIF分配SIL。
不同于SIS， SIS可以包含多個(gè)功能，以多種方式，防止出現(xiàn)多個(gè)有害結(jié)果。
SIS可以包含具備不同的單個(gè)SIL的多個(gè)SIF，因此為整個(gè)儀表系統(tǒng)確定SIL是不正確和模糊的。
119
備注：119
如何分配SIL
確定需要有多少風(fēng)險(xiǎn)降低，以達(dá)到給定的可容忍風(fēng)險(xiǎn)
定量分析方法給出了風(fēng)險(xiǎn)的具體數(shù)字目標(biāo)
定性分析方法將數(shù)字目標(biāo)分組到更多的風(fēng)險(xiǎn)降低類型中
必須使用一致的方法
120
備注：120
危險(xiǎn)矩陣方法1
后果分類
可能性分類
根據(jù)確定的后果和可能性，從矩陣圖中選擇SIL
3 X 3, 4 X 4, 5 X 5, …

3a
3b
3b
2
1
Note c
1
3b
2
輕微
嚴(yán)重
極度
危險(xiǎn)事件嚴(yán)重程度
危險(xiǎn)事件可能性
低
中
高
a) 一個(gè)等級(jí)3的安全儀表功能在此等級(jí)上不能提供足夠的風(fēng)險(xiǎn)降低，為了降低風(fēng)險(xiǎn)，需要額外的修改措施。
b) 一個(gè)等級(jí)3的安全儀表功能不能在該風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上提供足夠的風(fēng)險(xiǎn)降低，需要另外審查（見注d)。c) 可能不需要SIS獨(dú)立保護(hù)層;d) 該方法不適用于SIL4
基于 IEC 61511-3 Annex C
121
備注：121
危險(xiǎn)矩陣圖的后果部分
嚴(yán)重程度
影響
對(duì)設(shè)備損壞較小，工藝不需要停車，對(duì)人員、環(huán)境造成短時(shí)傷害。
損壞設(shè)備、工藝短時(shí)停車，對(duì)人員和環(huán)境造成嚴(yán)重傷害
設(shè)備損壞嚴(yán)重，工藝長(zhǎng)時(shí)間停車，對(duì)人員和環(huán)境造成災(zāi)難性后果。
輕微
嚴(yán)重
極度
基于 IEC 61511-3 Annex C
122
備注：122
危險(xiǎn)矩陣圖后果的考慮事項(xiàng)
明確分類依據(jù)
可以包括以下考慮事項(xiàng):
傷害
死亡
財(cái)產(chǎn)損失
生產(chǎn)損失
環(huán)境排放
后果分類的分配情況需要判斷
123
備注：123
危險(xiǎn)矩陣的可能性部分
事件類型
頻率 /年
等級(jí)
可能性
例如不同儀表或閥的多種故障、無應(yīng)力操作環(huán)境下的多種人為失誤、或工藝壓力容器的內(nèi)部故障等事件
例如雙儀表、閥故障或裝／卸料站的主要釋放等事件
例如工藝泄漏、單個(gè)儀表、閥故障或人為失誤而導(dǎo)致危險(xiǎn)物料的小量泄放，該故障應(yīng)在裝置預(yù)期操作周期內(nèi)，被合理地預(yù)計(jì)到
f < 10-4
10-4 < f< 10-2
10-2 < f
低
中
高
基于化學(xué)工藝安全自動(dòng)化指南中給出的資料, AIChE and IEC 61511-3 Annex C
124
備注：124
用危險(xiǎn)矩陣來指定SIL
基于 IEC 61511-3 Annex C
使用所選擇的可能性和后果類別來確定必需的SIL

3a
3b
3b
2
1
Note c
1
3b
2
輕微
嚴(yán)重
極度
危險(xiǎn)事件嚴(yán)重程度
危險(xiǎn)事件可能性
低
中
高
125
備注：125
危險(xiǎn)矩陣舉例
例1
在HAZOP研究期間識(shí)別SIF
HAZOP小組要確定:
后果是嚴(yán)重的
高的可能性 
選擇什么SIL?
a) 一個(gè)等級(jí)3的安全儀表功能在此等級(jí)上不能提供足夠的風(fēng)險(xiǎn)降低，為了降低風(fēng)險(xiǎn)，需要額外的修改措施。
b) 一個(gè)等級(jí)3的安全儀表功能不能在該風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)上提供足夠的風(fēng)險(xiǎn)降低，需要另外審查（見注d)。c) 可能不需要SIS獨(dú)立保護(hù)層;d) 該方法不適用于SIL4

3a
3b
3b
2
1
Note c
1
3b
2
輕微
嚴(yán)重
極度
危險(xiǎn)事件嚴(yán)重程度
危險(xiǎn)事件可能性
低
中
高
126
備注：126
危險(xiǎn)矩陣圖   方法 2
所有的極度風(fēng)險(xiǎn)都要降低，所有的中度風(fēng)險(xiǎn)要根據(jù)實(shí)際情況來降低
從可容忍風(fēng)險(xiǎn)矩陣列表開始
中度的
可接受的
可接受的
1 ／100,000 年
中度的

中度的
可接受的
可接受的
1 ／10,000 年
極度的
中度的

可接受的
1 ／ 1000 年
極度的
極度的
中度的
可接受的
1／ 100 年
多人死亡
永久傷害／死亡
損工時(shí)傷害
有記錄的傷害
可接受的
可接受的
127
備注：127
危險(xiǎn)矩陣圖   方法 2
要降低所有極度風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)實(shí)際情況降低中度風(fēng)險(xiǎn)
識(shí)別有保護(hù)層但沒有建議的SIF的后果和可能性
中度的
可接受的
可接受的
1 ／100,000 年
中度的

中度的
可接受的
可接受的
1 ／10,000 年
極度的
中度的

可接受的
1 ／ 1000 年
極度的
極度的
中度的
可接受的
1／ 100 年
多人死亡
永久傷害／死亡
損工時(shí)傷害
有記錄的傷害
可接受的
可接受的
128
備注：128
危險(xiǎn)矩陣圖步驟 2
要降低所有極度風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)實(shí)際情況降低中度風(fēng)險(xiǎn)
根據(jù)事故頻率的降低情況選擇SIL，以滿足可容忍風(fēng)險(xiǎn)的要求
注意有基于實(shí)際情況的選項(xiàng)
中度的
可接受的
可接受的
1 ／100,000 年
中度的

中度的
可接受的
可接受的
1 ／10,000 年
極度的
中度的

可接受的
1 ／ 1000 年
極度的
極度的
中度的
可接受的
1／ 100 年
多人死亡
永久傷害／死亡
損工時(shí)傷害
有記錄的傷害
可接受的
可接受的
SIL 3 (RRF>1000)
SIL 2 (RRF>100)
SIL 1 (RRF>10)
129
備注：129
風(fēng)險(xiǎn)圖
選擇風(fēng)險(xiǎn)圖參數(shù)類別包括一個(gè)后果參數(shù):
后果
三個(gè)可能性參數(shù):
占用率
避免危險(xiǎn)的可能性
需求率或頻率
130
備注：130
風(fēng)險(xiǎn)圖步驟
選擇風(fēng)險(xiǎn)圖參數(shù)類別
后果
占用率
避免危險(xiǎn)的可能性
需求率或頻率
遵循由所選參數(shù)確定的路線來確定所需要的SIL
131
備注：131
風(fēng)險(xiǎn)圖參數(shù)
參數(shù)
依據(jù) IEC 61511-3, Section D
內(nèi)容
可能由危險(xiǎn)引起的死亡平均數(shù)； 確定當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí)暴露區(qū)域被占用的平均數(shù)； 考慮到危險(xiǎn)事件的易損性
暴露區(qū)域被占用的概率，通過計(jì)算區(qū)域被占用時(shí)間的百分率來確定。
如果保護(hù)系統(tǒng)在需要時(shí)發(fā)生故障，被暴露人員能夠避免危險(xiǎn)的可能性。 這取決于是否有能提醒暴露人員有危險(xiǎn)的這種獨(dú)立方法，以及防止出現(xiàn)危險(xiǎn)的手動(dòng)方法或逃逸方法。
C
后果
占用率
避免危險(xiǎn)的概率
F
P
如果沒有裝SIS，每年可能發(fā)生危險(xiǎn)事故的次數(shù)。這可以通過考慮可導(dǎo)致一種危險(xiǎn)出現(xiàn)的所有故障并估算總體的發(fā)生率來確定。
需求率
W
132
備注：132
危險(xiǎn)圖的后果部分
參數(shù)
類別
該分類體系已做了改進(jìn)，以處理對(duì)人員的傷害／死亡
對(duì)于CA、CB、CC、CD的解釋，應(yīng)考慮事故后果和正常的恢復(fù)情況
輕微傷害 
CA
后果
死亡平均數(shù)

當(dāng)暴露的危險(xiǎn)區(qū)域占用時(shí)，通過計(jì)算存在的人員平均數(shù)并乘以所確定危險(xiǎn)的易損性來計(jì)算。易損性可由所防護(hù)危險(xiǎn)的性質(zhì)來確定?？衫孟率鲆驍?shù)：

V=0.01 易燃或有毒物質(zhì)的少量泄放

V = 0.1 易燃或有毒介質(zhì)的大量泄放

V = 0.5 同上，但具有很高的毒性或易燃性

V = 1  破裂或爆炸
依據(jù) IEC 61511-3, Section D
備注
可能致命范圍 從0.01到0.1
CB
可能致命范圍從 > 0.1 到1
CC
可能致命范圍 > 1
CD
133
備注：133
風(fēng)險(xiǎn)圖的占用率部分
參　　數(shù)
分類
同上一個(gè)備注。
很少經(jīng)常暴露于危險(xiǎn)區(qū)域，占用率小于 0.1.
FA
占用率 (F)
這可通過確定正常工作期間暴露于危險(xiǎn)區(qū)域中占用的時(shí)間長(zhǎng)度來確定。

注 – 如果危險(xiǎn)區(qū)域的時(shí)間因倒班操作而有所不同的話，應(yīng)選擇最長(zhǎng)時(shí)間。

注– 在可表明需求率是隨機(jī)的且占用率不可能高于正常值的情況下，適用FA；后者通常是設(shè)備開工時(shí)出現(xiàn)需求的情況。
基于 IEC 61511-3, Section D
備　注
頻繁地持續(xù)暴露于危險(xiǎn)區(qū)域
FB
占用率－基于暴露可能性進(jìn)行的人員可能性度量
134
備注：134
避免的概率
參數(shù)
分類
如果同時(shí)滿足下列條件則采用PA ：

應(yīng)提供可提醒操作人員SIS有故障的設(shè)施
提供可停止作業(yè)的獨(dú)立設(shè)施，這樣可避免危險(xiǎn)或可供所有人員逃到安全區(qū)域
從提醒操作員到發(fā)生危險(xiǎn)事故之間的時(shí)間超過１小時(shí)。
如果條件滿足則采用
PA
如果保護(hù)系統(tǒng)故障，避免危險(xiǎn)事件的概率  (P)
基于 IEC 61511-3, Section D
備注
如果所有條件不滿足則采用
PB
避免性 – 基于人員逃逸概率進(jìn)行的可能性度量。
135
備注：135
需求率（可能性）
參數(shù)
分類
　W因數(shù)的目的是估算在沒有增加SIS時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)的頻率。

如果需求率非常高（例如每年１０次)，SIL必須由另外的方法來確定或?qū)L(fēng)險(xiǎn)圖重新標(biāo)定，那么操作模式則為高需求或連續(xù)模式 (IEC61511-1, 條目 3.1.48.2).
需求率小于 0.03 ／年
W1
沒有保護(hù)系統(tǒng)的需求率  (W)：

為了確定需求率，有必要考慮可導(dǎo)致出現(xiàn)一種危險(xiǎn)事故的所有故障源。在確定需求率時(shí)，要考慮到控制系統(tǒng)執(zhí)行和干預(yù)的的可靠性，如果控制系統(tǒng)沒有根據(jù)IEC 61511來設(shè)計(jì)和維護(hù)，那么所要求的性能可能低于與SIL１有關(guān)的性能范圍。
備注
0.03/年<需求率></需求率>

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