SIL驗證中若干存在的問題研究
返回列表發(fā)布日期：2019-10-11 09:42:04 |
【摘 要】SIL驗證工作是功能安全評估過程中的一項重要工作，根據(jù)SIF回路的實際配置、選型、管理等因素，定量計算出SIF回路實際實現(xiàn)的安全完整性等級。當(dāng)前SIL驗證工作過程中，存在關(guān)鍵設(shè)備梳理不正確、計算不全面、數(shù)據(jù)使用不當(dāng)、建議提出的科學(xué)性等問題，在《SIL驗證中若干存在的問題研究（上）》中具體描述了關(guān)鍵設(shè)備梳理不正確、計算不全面的問題，本文將重點分析數(shù)據(jù)使用不當(dāng)、建議提出的科學(xué)性問題，從而在一定程度上提高SIL驗證計算工作的準(zhǔn)確性，建議的可操作性，使驗證報告更具合理性。
引言
SIL驗證是一種定量的分析方法，通過計算確定回路實際實現(xiàn)的安全完整性等級，SIL 驗證的方法有可靠性框圖分析法、故障樹分析法、基于馬爾可夫模型分析法等，本文使用可靠性框圖的方法來進行驗證中存在問題的闡述。
總結(jié)歸納當(dāng)前進行SIL驗證中存在的問題有：計算不全面、驗證SIF涉及設(shè)備未經(jīng)梳理、配置情況判斷不正確、數(shù)據(jù)選擇不當(dāng)、建議提出的科學(xué)性等。
其中計算不全面、驗證SIF涉及設(shè)備未經(jīng)梳理、配置情況判斷不正確的問題筆者在《SIL驗證中若干存在的問題研究（上）》中有具體分析，本文將繼續(xù)分析SIL驗證中存在的數(shù)據(jù)選擇不當(dāng)、建議提出科學(xué)性的問題。
1 數(shù)據(jù)選擇不當(dāng)
SIL驗證工作中數(shù)據(jù)的合理選取是工作的重點工作之一，數(shù)據(jù)的主要來源有以下三方面：
●直接使用數(shù)據(jù)-如SIF回路中包含的設(shè)備（如變送器、閥門、控制器）經(jīng)SIL認證，當(dāng)核實上述設(shè)備的使用及維護保養(yǎng)條件滿足產(chǎn)品要求的各項條件時，可直接使用產(chǎn)品安全手冊（safety manual）中的數(shù)據(jù)；
●通用數(shù)據(jù)選擇-如SIF回路中包含的設(shè)備是未經(jīng)過認證產(chǎn)品或驗算報告（認證證書）提供數(shù)據(jù)不完整，且業(yè)主和供應(yīng)商均無法提供足夠樣本數(shù)量的故障記錄或以往使用的證據(jù)，在一定條件下可使用通用數(shù)據(jù)；
●FME（D）A法-如SIF回路中包含的設(shè)備是未經(jīng)過認證產(chǎn)品或驗算報告（認證證書）提供數(shù)據(jù)不完整，但業(yè)主/供應(yīng)商可提供足夠樣本數(shù)量的故障記錄或以往使用的證據(jù)時，則可使用FME（D）A的方法計算設(shè)備的失效率，此方法不在本文中具體描述，具體可查看FME（D）A相關(guān)文獻資料。
上述三種方法在各自的使用過程中，也仍存在較多需注意的地方，本文接下來將說明各直接使用數(shù)據(jù)及使用通用數(shù)據(jù)時所應(yīng)關(guān)注的。
●直接使用數(shù)據(jù)方法應(yīng)注意的問題
●證書數(shù)據(jù)的完整性
一個正規(guī)的SIL證書，至少應(yīng)包含以下幾方面內(nèi)容：
√認證產(chǎn)品名稱、廠家及型號；
√認證參考的標(biāo)準(zhǔn)號；
√產(chǎn)品認證等級；
√認證數(shù)據(jù)（除認證等級SI1~4外，還須有具體的失效率數(shù)據(jù)或PFD值）；
√認證產(chǎn)品類別：TYPE A/B； √系統(tǒng)完整性能力：適用于SIL1~4。
●證書數(shù)據(jù)的可信性
當(dāng)前，在市面上可見著各類機構(gòu)多種多樣的SIL認證證書，但質(zhì)量參差不齊，見過不少數(shù)據(jù)極好的證書，但實際產(chǎn)品使用確頻繁故障，因此，評估機構(gòu)在進行SIL驗證的過程中，也需對業(yè)主提供的認證數(shù)據(jù)進行合理篩選。
●證書中數(shù)據(jù)的正確選取
√業(yè)主提供的認證證書并非現(xiàn)場使用的產(chǎn)品匹配的證書（認證數(shù)據(jù)應(yīng)精標(biāo)明對應(yīng)產(chǎn)品型號）；
√應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品現(xiàn)場的實際使用情況，進行數(shù)據(jù)的選取
例1：如ASCO 8320系列電磁閥SIL認證證書中：
上圖中，均是ASCO 8320系列電磁閥的失效率數(shù)據(jù)，但是可以看出有四種不同的數(shù)據(jù)，那應(yīng)該按照此電磁閥在工藝中的實際配置及選型情況來進行數(shù)據(jù)的選取，在進行SIL驗證調(diào)研的過程中，應(yīng)該就此電磁閥是勵磁/非勵磁，是否具備PVST功能進行確認，從而從認證數(shù)據(jù)中選取符合當(dāng)前實際的最佳數(shù)據(jù)。
同理于：閥門的開/關(guān)狀態(tài)失效率數(shù)據(jù)不同時，應(yīng)根據(jù)具體的SIF回路動作進行數(shù)據(jù)的選取；控制器中拆分為AI/DI,DO,CPU也應(yīng)按現(xiàn)場實際情況使用數(shù)據(jù)，如：對于傳感單元為開關(guān)量時，應(yīng)使用輸入卡為DI的數(shù)據(jù)等，除此之外，可能還會細致到是H-trip或L-trip對應(yīng)不同的失效率數(shù)據(jù)。
√仔細確認證證書包含的對象
如對于溫度超高聯(lián)鎖保護功能，收集傳感設(shè)備認證數(shù)據(jù)時，就需確認該數(shù)據(jù)是檢測元件的還是同時包含了變送器的數(shù)據(jù)，從而避免驗證過程中部分數(shù)據(jù)的漏算。
●使用通用數(shù)據(jù)方法應(yīng)注意的問題在使用各大數(shù)據(jù)庫中的通用數(shù)據(jù)時，需考慮儀表的類型或原理來選取合理數(shù)據(jù)，常見選擇情況如下：
●當(dāng)前使用的液位計是雷達液位計、差壓液位計、磁翻板液位計等；
●溫度傳感需考慮是RTD(熱電阻)、熱電偶，如是熱電阻的情況下，還需進一步確認是2線，3線或4線；
●電磁閥需考慮是2-way,3-way或4-way等；
●閥門：第一步：需確認現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)及閥體是一體的還是分開的；第二步，閥體及執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)按照其不同的類型進行數(shù)據(jù)的選取，如：閥體分成截止閥、球閥、蝶閥、閘閥、旋塞閥等；執(zhí)行機構(gòu)分為：氣缸、活塞等。
2 建議提出的科學(xué)性
經(jīng)SIL驗證計算后，可得出待驗證SIF的隨機失效SIL等級及結(jié)構(gòu)約束的SIL等級，綜合考慮得其實際所能實現(xiàn)的SIL等級，那么對于不滿足SIL要求的安全儀表功能我們在提建議時，就應(yīng)分別從隨即失效及結(jié)構(gòu)約束兩個方面去考慮。當(dāng)是隨機失效的SIL等級限制整體的SIL等級時，可以從
●設(shè)備的選型，如選用失效率數(shù)據(jù)更低的設(shè)備；或
●表決配置，如提高HFT；
●或管理措施（如縮短檢驗測試間隔）等方面去進行建議的提出；當(dāng)是結(jié)構(gòu)約束的SIL等級限制整體的SIL等級時，可以從
●設(shè)備的選型，如選用SFF較大或系統(tǒng)SIL等級較高的設(shè)備；或
●表決配置，如提高HFT。
但是，當(dāng)具體能實現(xiàn)的SIL等級與要求的SIL等級差距較大，不能通過部分設(shè)備的更換或管理進行改造以滿足時（如某一SIF，SIL要求為SIL3，實際能實現(xiàn)的為SIL0），此時，如直接提出整改意見是全部換經(jīng)SIL3認證的儀表或閥門，從用戶的角度去考慮可能其可操作性不強，建議此時應(yīng)從SIL定級/LOPA分析的角度、后果的確定、現(xiàn)場管理、保護層的分配、條件修正、使能事件等多方面去考慮，而非簡單的從設(shè)備本身的整改去提高所能實現(xiàn)的SIL等級。
3 結(jié)語
在對SIF回路進行驗證的過程中，除之前列舉的計算的全面、關(guān)鍵動作的梳理等因素外，數(shù)據(jù)的選擇也十分重要，也是直接影響計算結(jié)果的因素之一，驗證的目的是為了確定SIL要求的等級與回路實際實現(xiàn)SIL等級是否匹配，提出合理建議將是整改方案的依據(jù)之一，因此合理可行的建議的提出，才具備可操作性和落地性。
引言
SIL驗證是一種定量的分析方法，通過計算確定回路實際實現(xiàn)的安全完整性等級，SIL 驗證的方法有可靠性框圖分析法、故障樹分析法、基于馬爾可夫模型分析法等，本文使用可靠性框圖的方法來進行驗證中存在問題的闡述。
總結(jié)歸納當(dāng)前進行SIL驗證中存在的問題有：計算不全面、驗證SIF涉及設(shè)備未經(jīng)梳理、配置情況判斷不正確、數(shù)據(jù)選擇不當(dāng)、建議提出的科學(xué)性等。
其中計算不全面、驗證SIF涉及設(shè)備未經(jīng)梳理、配置情況判斷不正確的問題筆者在《SIL驗證中若干存在的問題研究（上）》中有具體分析，本文將繼續(xù)分析SIL驗證中存在的數(shù)據(jù)選擇不當(dāng)、建議提出科學(xué)性的問題。
1 數(shù)據(jù)選擇不當(dāng)
SIL驗證工作中數(shù)據(jù)的合理選取是工作的重點工作之一，數(shù)據(jù)的主要來源有以下三方面：
●直接使用數(shù)據(jù)-如SIF回路中包含的設(shè)備（如變送器、閥門、控制器）經(jīng)SIL認證，當(dāng)核實上述設(shè)備的使用及維護保養(yǎng)條件滿足產(chǎn)品要求的各項條件時，可直接使用產(chǎn)品安全手冊（safety manual）中的數(shù)據(jù)；
●通用數(shù)據(jù)選擇-如SIF回路中包含的設(shè)備是未經(jīng)過認證產(chǎn)品或驗算報告（認證證書）提供數(shù)據(jù)不完整，且業(yè)主和供應(yīng)商均無法提供足夠樣本數(shù)量的故障記錄或以往使用的證據(jù)，在一定條件下可使用通用數(shù)據(jù)；
●FME（D）A法-如SIF回路中包含的設(shè)備是未經(jīng)過認證產(chǎn)品或驗算報告（認證證書）提供數(shù)據(jù)不完整，但業(yè)主/供應(yīng)商可提供足夠樣本數(shù)量的故障記錄或以往使用的證據(jù)時，則可使用FME（D）A的方法計算設(shè)備的失效率，此方法不在本文中具體描述，具體可查看FME（D）A相關(guān)文獻資料。
上述三種方法在各自的使用過程中，也仍存在較多需注意的地方，本文接下來將說明各直接使用數(shù)據(jù)及使用通用數(shù)據(jù)時所應(yīng)關(guān)注的。
●直接使用數(shù)據(jù)方法應(yīng)注意的問題
●證書數(shù)據(jù)的完整性
一個正規(guī)的SIL證書，至少應(yīng)包含以下幾方面內(nèi)容：
√認證產(chǎn)品名稱、廠家及型號；
√認證參考的標(biāo)準(zhǔn)號；
√產(chǎn)品認證等級；
√認證數(shù)據(jù)（除認證等級SI1~4外，還須有具體的失效率數(shù)據(jù)或PFD值）；
√認證產(chǎn)品類別：TYPE A/B； √系統(tǒng)完整性能力：適用于SIL1~4。
●證書數(shù)據(jù)的可信性
當(dāng)前，在市面上可見著各類機構(gòu)多種多樣的SIL認證證書，但質(zhì)量參差不齊，見過不少數(shù)據(jù)極好的證書，但實際產(chǎn)品使用確頻繁故障，因此，評估機構(gòu)在進行SIL驗證的過程中，也需對業(yè)主提供的認證數(shù)據(jù)進行合理篩選。
●證書中數(shù)據(jù)的正確選取
√業(yè)主提供的認證證書并非現(xiàn)場使用的產(chǎn)品匹配的證書（認證數(shù)據(jù)應(yīng)精標(biāo)明對應(yīng)產(chǎn)品型號）；
√應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品現(xiàn)場的實際使用情況，進行數(shù)據(jù)的選取
例1：如ASCO 8320系列電磁閥SIL認證證書中：
上圖中，均是ASCO 8320系列電磁閥的失效率數(shù)據(jù)，但是可以看出有四種不同的數(shù)據(jù)，那應(yīng)該按照此電磁閥在工藝中的實際配置及選型情況來進行數(shù)據(jù)的選取，在進行SIL驗證調(diào)研的過程中，應(yīng)該就此電磁閥是勵磁/非勵磁，是否具備PVST功能進行確認，從而從認證數(shù)據(jù)中選取符合當(dāng)前實際的最佳數(shù)據(jù)。
同理于：閥門的開/關(guān)狀態(tài)失效率數(shù)據(jù)不同時，應(yīng)根據(jù)具體的SIF回路動作進行數(shù)據(jù)的選取；控制器中拆分為AI/DI,DO,CPU也應(yīng)按現(xiàn)場實際情況使用數(shù)據(jù)，如：對于傳感單元為開關(guān)量時，應(yīng)使用輸入卡為DI的數(shù)據(jù)等，除此之外，可能還會細致到是H-trip或L-trip對應(yīng)不同的失效率數(shù)據(jù)。
√仔細確認證證書包含的對象
如對于溫度超高聯(lián)鎖保護功能，收集傳感設(shè)備認證數(shù)據(jù)時，就需確認該數(shù)據(jù)是檢測元件的還是同時包含了變送器的數(shù)據(jù)，從而避免驗證過程中部分數(shù)據(jù)的漏算。
●使用通用數(shù)據(jù)方法應(yīng)注意的問題在使用各大數(shù)據(jù)庫中的通用數(shù)據(jù)時，需考慮儀表的類型或原理來選取合理數(shù)據(jù)，常見選擇情況如下：
●當(dāng)前使用的液位計是雷達液位計、差壓液位計、磁翻板液位計等；
●溫度傳感需考慮是RTD(熱電阻)、熱電偶，如是熱電阻的情況下，還需進一步確認是2線，3線或4線；
●電磁閥需考慮是2-way,3-way或4-way等；
●閥門：第一步：需確認現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)及閥體是一體的還是分開的；第二步，閥體及執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)按照其不同的類型進行數(shù)據(jù)的選取，如：閥體分成截止閥、球閥、蝶閥、閘閥、旋塞閥等；執(zhí)行機構(gòu)分為：氣缸、活塞等。
2 建議提出的科學(xué)性
經(jīng)SIL驗證計算后，可得出待驗證SIF的隨機失效SIL等級及結(jié)構(gòu)約束的SIL等級，綜合考慮得其實際所能實現(xiàn)的SIL等級，那么對于不滿足SIL要求的安全儀表功能我們在提建議時，就應(yīng)分別從隨即失效及結(jié)構(gòu)約束兩個方面去考慮。當(dāng)是隨機失效的SIL等級限制整體的SIL等級時，可以從
●設(shè)備的選型，如選用失效率數(shù)據(jù)更低的設(shè)備；或
●表決配置，如提高HFT；
●或管理措施（如縮短檢驗測試間隔）等方面去進行建議的提出；當(dāng)是結(jié)構(gòu)約束的SIL等級限制整體的SIL等級時，可以從
●設(shè)備的選型，如選用SFF較大或系統(tǒng)SIL等級較高的設(shè)備；或
●表決配置，如提高HFT。
但是，當(dāng)具體能實現(xiàn)的SIL等級與要求的SIL等級差距較大，不能通過部分設(shè)備的更換或管理進行改造以滿足時（如某一SIF，SIL要求為SIL3，實際能實現(xiàn)的為SIL0），此時，如直接提出整改意見是全部換經(jīng)SIL3認證的儀表或閥門，從用戶的角度去考慮可能其可操作性不強，建議此時應(yīng)從SIL定級/LOPA分析的角度、后果的確定、現(xiàn)場管理、保護層的分配、條件修正、使能事件等多方面去考慮，而非簡單的從設(shè)備本身的整改去提高所能實現(xiàn)的SIL等級。
3 結(jié)語
在對SIF回路進行驗證的過程中，除之前列舉的計算的全面、關(guān)鍵動作的梳理等因素外，數(shù)據(jù)的選擇也十分重要，也是直接影響計算結(jié)果的因素之一，驗證的目的是為了確定SIL要求的等級與回路實際實現(xiàn)SIL等級是否匹配，提出合理建議將是整改方案的依據(jù)之一，因此合理可行的建議的提出，才具備可操作性和落地性。