摘要：依照家安監(jiān)總局發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》（安監(jiān)總管三【2014】116號(hào)）上的相關(guān)要求，分析了我國(guó)目前安全儀表系統(tǒng)管理上的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)IEC65611安全生命周期各階段內(nèi)容說(shuō)明，明確了安全儀表系統(tǒng)管理的基本程序。

關(guān)鍵詞：安全儀表系統(tǒng)；生命周期；危險(xiǎn)化學(xué)品；SIL認(rèn)證

近幾年來(lái)，全國(guó)安全生產(chǎn)形勢(shì)總體趨向好轉(zhuǎn)，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻，問(wèn)題依然突出，安全生產(chǎn)水平落后，安全儀表系統(tǒng)管理基礎(chǔ)薄弱。發(fā)生的重大化工（危險(xiǎn)化學(xué)品）事故大都與安全儀表失效或設(shè)置不當(dāng)有關(guān)。為加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理，防止和減少危險(xiǎn)化學(xué)品事故發(fā)生，國(guó)家安監(jiān)總局發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》（安監(jiān)總管三【2014】116號(hào)），對(duì)化工系統(tǒng)安全儀表系統(tǒng)工作的推進(jìn)，提出了具體要求：

（1）從2018年1月1日起，所有新建涉及“兩重點(diǎn)一重大”的化工裝置和危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施要設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。其他新建化工裝置、危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施安全儀表系統(tǒng)，從2020年1月1日起，應(yīng)執(zhí)行功能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)符合要求的安全儀表系統(tǒng)。

（2）企業(yè)應(yīng)在評(píng)估基礎(chǔ)上，制定安全儀表系統(tǒng)管理方案和定期檢驗(yàn)測(cè)試計(jì)劃。對(duì)于不滿足要求的安全儀表功能，要制定相關(guān)維護(hù)方案和整改計(jì)劃，2019年底前完成安全儀表系統(tǒng)評(píng)估和完善工作。其他化工裝置、危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施，要參照本意見(jiàn)要求實(shí)施。

（3）為響應(yīng)安監(jiān)總局的要求，各企業(yè)都在積極推進(jìn)安全儀表系統(tǒng)的實(shí)施工作。但國(guó)內(nèi)化工系統(tǒng)安全儀表系統(tǒng)的建立這項(xiàng)工作也就這幾年才全面展開(kāi)，基礎(chǔ)薄弱，認(rèn)識(shí)水平低，專業(yè)人員缺乏。安全儀表系統(tǒng)管理工作大多只做了表面工作，其真正的內(nèi)涵及要求沒(méi)有理解清楚，以至于安全儀表系統(tǒng)在企業(yè)安全生產(chǎn)中起不到真正的保護(hù)作用，達(dá)不到預(yù)定的目標(biāo)，不能將危險(xiǎn)及損害減少到最小。

安全儀表系統(tǒng)管理是一個(gè)系統(tǒng)工程，提出了安全生命周期活動(dòng)這種概念，將安全儀表系統(tǒng)管理貫穿到安全生命周期的各個(gè)階段，每個(gè)階段活動(dòng)的內(nèi)容和目標(biāo)都不一樣，直到安全儀表系統(tǒng)停運(yùn)。所以說(shuō)這項(xiàng)工作應(yīng)由一個(gè)團(tuán)隊(duì)來(lái)完成，應(yīng)包含工藝、設(shè)備、評(píng)價(jià)、認(rèn)證、設(shè)計(jì)、自控、安裝、維修、操作運(yùn)行等專業(yè)，不是說(shuō)有幾個(gè)設(shè)計(jì)或評(píng)價(jià)人員就可以完成，只有這樣，才能保證安全生命周期的內(nèi)容一是做了，二是做到位了，三是按合理的順序做的。

一、安全儀表系統(tǒng)（SIS）發(fā)展及現(xiàn)狀

在石油/天然氣開(kāi)采運(yùn)輸、石油化工、發(fā)電、化工等工業(yè)領(lǐng)域，安全儀表系統(tǒng)很早就被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工藝及設(shè)備防護(hù)的特定場(chǎng)合。如緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）、燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）、火災(zāi)和氣體安全系統(tǒng)（FGS）、高完整性壓力保護(hù)系統(tǒng)（HIPPS）等的應(yīng)用，均以提高系統(tǒng)安全保護(hù)能力，降低安全事故損害程度為目的，將對(duì)生產(chǎn)設(shè)施、人員及環(huán)境的損害減少到最小。

隨著化工技術(shù)的發(fā)展，工藝過(guò)程越來(lái)越復(fù)雜，規(guī)模越來(lái)越大，安全要求越來(lái)越高，僅僅依靠自動(dòng)化控制技術(shù)，已經(jīng)不能滿足安全生產(chǎn)的要求，建立一套以功能安全為核心的安全管理體系成為必然。目前，安全儀表系統(tǒng)已經(jīng)從傳統(tǒng)的過(guò)程控制概念中脫穎而出，并與基本過(guò)程控制系統(tǒng)（如DCS）并駕齊驅(qū)，成為自控領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。

為了確保安全儀表系統(tǒng)的功能得到切實(shí)執(zhí)行，功能安全的相關(guān)研究誕生了。

近年來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家都在致力研究解決安全儀表系統(tǒng)的功能安全問(wèn)題，均發(fā)布了一系列功能安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。1996年美國(guó)儀器儀表協(xié)會(huì)首先完成一個(gè)關(guān)于過(guò)程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ISA-S84.01〔1〕。但隨著國(guó)際電工委員會(huì)在1998年出臺(tái)了功能安全國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61508；2003年發(fā)布了適合于過(guò)程工業(yè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61511，安全儀表系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)逐步得到統(tǒng)一。

該標(biāo)準(zhǔn)是功能安全的通用標(biāo)準(zhǔn)，是行業(yè)制訂功能安全標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，好多國(guó)家都將它作為自己的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或在它基礎(chǔ)上完善了自己的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)分別于2006年、2007年分別發(fā)布了等同IEC61508/ IEC61511的GB/T20438/GB/T21109〔2〕〔3〕標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)的安全功能提出了要求，但沒(méi)有明確具體實(shí)施的方法和步驟。

化工生產(chǎn)的特點(diǎn)多年來(lái)一直是“高溫、高壓、高技術(shù)，易燃、易爆、易中毒”，系統(tǒng)復(fù)雜，控制要求高，易發(fā)生事故。隨著國(guó)家安監(jiān)部門(mén)對(duì)化工企業(yè)安全管理力度的加強(qiáng)，技術(shù)要求的提高，企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)的重視程度越來(lái)越強(qiáng)，安全設(shè)施逐步得到完善。在自動(dòng)化程度得到提高的同時(shí)，安全儀表系統(tǒng)也進(jìn)一步得到完善。安全儀表系統(tǒng)所包含的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、緊急停車(chē)系統(tǒng)和有毒有害、可燃?xì)怏w及火災(zāi)檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)等都投入運(yùn)行，對(duì)確保企業(yè)生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了重大作用。但不可否認(rèn)，我們的安全儀表系統(tǒng)管理工作起步較晚，還處于初級(jí)階段，還有許多需要進(jìn)一步完善的地方，離IEC61508/IEC61511標(biāo)準(zhǔn)的要求還有很大差距。如缺乏具體的實(shí)施步驟及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)設(shè)計(jì)、認(rèn)證機(jī)構(gòu)的工作內(nèi)容及要求標(biāo)準(zhǔn)不明確；專業(yè)人員缺乏，一些工作還多局限在表面現(xiàn)象。正如國(guó)家安監(jiān)總局116號(hào)文所要求的：“隨著我國(guó)化工裝置、危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存設(shè)施規(guī)模大型化、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平逐步提高，同步加強(qiáng)和規(guī)范安全儀表系統(tǒng)管理，十分緊迫和必要?！?〕”

二、安全儀表系統(tǒng)生命周期及內(nèi)容

（一）安全儀表系統(tǒng)定義

安全儀表系統(tǒng)（SAFEty Instrument System，SIS）是用來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)和多個(gè)安全儀表功能的控制系統(tǒng)。

它是由傳感器、邏輯控制器、最終執(zhí)行元件組成。當(dāng)工藝控制參數(shù)達(dá)到或超過(guò)預(yù)定的設(shè)置值時(shí)，按照預(yù)先設(shè)置的程序動(dòng)作，將工藝過(guò)程或生產(chǎn)裝置置于安全狀態(tài)。防止危險(xiǎn)的發(fā)生或減輕事故后果，最終保證人員、設(shè)備和環(huán)境的安全。

（二）IEC61508與IEC61511的內(nèi)容

1EC61508是一個(gè)適合于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，而1EC61511是基于過(guò)程工業(yè)行之有效的工程實(shí)踐制定的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，側(cè)重于行業(yè)應(yīng)用。

對(duì)于安全儀表系統(tǒng)的設(shè)備，1EC61511只提出外在性能指標(biāo)要求，如可靠性、安全完整性、硬件故障裕度、診斷覆蓋等，并沒(méi)有對(duì)設(shè)備研發(fā)和制造做出要求。

因此對(duì)于設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)產(chǎn)品應(yīng)遵循1EC61508的相關(guān)規(guī)定，而對(duì)于設(shè)計(jì)院、安裝單位、最終用戶來(lái)說(shuō)，則應(yīng)遵循IEC61511的要求，如圖1

1EC61511是IEC發(fā)布的一個(gè)基于1EC61508的特定行業(yè)—過(guò)程工業(yè)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，適合于過(guò)程工業(yè)的廣泛領(lǐng)域應(yīng)用，如化工、石油/天然氣開(kāi)采及儲(chǔ)運(yùn)、發(fā)電等行業(yè)。它所體現(xiàn)的管理理念，代表了當(dāng)今過(guò)程工業(yè)功能安全最好的應(yīng)用實(shí)踐活動(dòng)，有非常高的應(yīng)用價(jià)值。

從IEC61508/ IEC61511標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的背景可以看出，企業(yè)積累的應(yīng)用理論和工程規(guī)范，成就了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；反過(guò)來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，又在更高層次上，促進(jìn)了業(yè)界的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

IEC61511標(biāo)準(zhǔn)采納了一個(gè)關(guān)鍵條款“宗親條款”對(duì)實(shí)際應(yīng)用非常有意義。“宗親條款”的含義是：對(duì)于按照以前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和工程實(shí)踐設(shè)計(jì)、建造的、已經(jīng)存在的安全儀表系統(tǒng)，業(yè)主可以通過(guò)以下兩方面確認(rèn)“設(shè)備是以安全的方式設(shè)計(jì)、維護(hù)、校驗(yàn)、測(cè)試和操作”。

①確認(rèn)進(jìn)行了危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分析，以定量的或定性的方式，確定原來(lái)SIS中的每個(gè)SIF達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)中所要求的風(fēng)險(xiǎn)降低水平要求。

②確認(rèn)對(duì)已經(jīng)存在的SIF進(jìn)行了評(píng)估，確定它們滿足了所需要的風(fēng)險(xiǎn)降低要求。

通過(guò)以上兩方面確認(rèn)，再滿足IEC61511標(biāo)準(zhǔn)給出的“經(jīng)驗(yàn)使用”的選型原則，原來(lái)存在的安全儀表系統(tǒng)就符合IEC61511標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以繼續(xù)使用。

這對(duì)于已經(jīng)運(yùn)行很多年的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是個(gè)利好的消息，我們可以對(duì)已存在的安全儀表系統(tǒng)重新進(jìn)行確認(rèn)、驗(yàn)收、審計(jì)、完善，只要滿足IEC61511標(biāo)準(zhǔn)的要求，就沒(méi)必要另外上一套安全儀表系統(tǒng)，這將大大減少企業(yè)的負(fù)擔(dān)。

（三）IEC61511標(biāo)準(zhǔn)的安全生命周期及內(nèi)容

1.安全生命周期

安全生命周期（SLC）是指從項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段開(kāi)始，到SIS使用結(jié)束，這樣一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)，與執(zhí)行安全儀表功能有關(guān)的所有發(fā)生的必要活動(dòng)。IEC61511標(biāo)準(zhǔn)的安全生命周期包括三個(gè)大的階段活動(dòng)：分析、工程實(shí)施、操作運(yùn)行。如圖2所示

2.安全生命周期內(nèi)容

IEC61511標(biāo)準(zhǔn)的安全生命周期主要分十個(gè)階段，每個(gè)階段都有相應(yīng)目的。

（1）危險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)分析。確定工藝流程及其相關(guān)設(shè)備存在的風(fēng)險(xiǎn)和危險(xiǎn)事件、導(dǎo)致危險(xiǎn)事件的事件順序、與危險(xiǎn)事件相關(guān)的原因、風(fēng)險(xiǎn)降低要求，以及為取得必要風(fēng)險(xiǎn)降低所要求的安全功能。

（2）將功能安全分配到保護(hù)層。對(duì)每個(gè)安全儀表功能確定相應(yīng)的安全完整性等級(jí)。

（3）SIS安全要求規(guī)格書(shū)。指定每個(gè)SIS所要求的安全儀表功能，以及為取得所要求的功能安全，每個(gè)安全儀表功能相應(yīng)的安全完整性要求。

（4）SIS的設(shè)計(jì)和工程。設(shè)計(jì)SIS系統(tǒng)，滿足安全儀表功能及安全完整性要求。

（5）SIS的安裝、調(diào)試、驗(yàn)證、審計(jì)。SIS的集成并測(cè)試。確認(rèn)SIS系統(tǒng)滿足安全儀表功能及安全完整性要求。

（6）SIS操作及維護(hù)。在SIS操作和維護(hù)期間，確保SIS保持安全功能。

（7）SIS修改。對(duì)SIS進(jìn)行修改、功能完善。確保安全完整性等級(jí)達(dá)到要求并保持不降低。

（8）停用。確保由相應(yīng)的管理部門(mén)或組織對(duì)氣進(jìn)行全面的審查，并保證停用不會(huì)對(duì)安全保護(hù)造成影響。

（9）SIS確認(rèn)。對(duì)特定階段的輸出進(jìn)行測(cè)試和評(píng)定，確保本階段的成果與本標(biāo)準(zhǔn)提示的該階段輸入保持一致，并正確無(wú)誤。

（10）SIS功能安全評(píng)估。對(duì)SIS達(dá)到的功能安全水平進(jìn)行調(diào)研、評(píng)審。

在安全儀表系統(tǒng)的生命周期內(nèi)，每個(gè)階段都有相應(yīng)的目的、要求以及為滿足要求所采取的辦法，我們應(yīng)嚴(yán)格按照這些要求去做。

三、安全完整性等級(jí)（SIL）認(rèn)證

（一）安全完整性等級(jí)

在規(guī)定的狀態(tài)和時(shí)間周期內(nèi)，SIS圓滿完成所要求的安全儀表功能的平均概率被稱為安全完整性。

安全完整性等級(jí)越高，其執(zhí)行所要求的功能安全失效的概率就越低。安全完整性等級(jí)（SIL）一般分四級(jí)，SIL1為最低安全完整性等級(jí)，SIL4為最高級(jí)安全完整性等級(jí)，包括對(duì)產(chǎn)品和對(duì)系統(tǒng)兩個(gè)層次。

安全完整性等級(jí)的劃分，為工程設(shè)計(jì)和SIS設(shè)備選型提供基準(zhǔn)。在工程實(shí)踐中，我們可以采用較低的SIL系統(tǒng)配置較高的SIL要求的SIF。如將兩個(gè)SIL1的系統(tǒng)并聯(lián)，可滿足SIL2的功能要求。

（二）SIL認(rèn)證

SIL認(rèn)證就是基于IEC 61508， IEC 61511， IEC61513， IEC 13849-1， IEC 62061， IEC 61800-5-2等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)安全設(shè)備的安全完整性等級(jí)（SIL）進(jìn)行評(píng)估和確認(rèn)的一種第三方評(píng)估、驗(yàn)證和認(rèn)證。

功能安全認(rèn)證主要涉及針對(duì)安全設(shè)備開(kāi)發(fā)流程的文檔管理（FSM）評(píng)估，硬件可靠性計(jì)算和評(píng)估、軟件評(píng)估、環(huán)境試驗(yàn)、EMC電磁兼容性測(cè)試等內(nèi)容。

SIL認(rèn)證首先要確保認(rèn)證機(jī)構(gòu)有相應(yīng)的認(rèn)證資質(zhì)，有資質(zhì)的才擁有相應(yīng)的認(rèn)證資格，國(guó)內(nèi)目前有很多SIL認(rèn)證機(jī)構(gòu)，掛著SIL認(rèn)證的名義，實(shí)則無(wú)認(rèn)證相關(guān)資質(zhì)，導(dǎo)致認(rèn)證結(jié)果不能做到真實(shí)有效，對(duì)后續(xù)工作的開(kāi)展影響很大。

國(guó)內(nèi)SIL認(rèn)證比較熟知的有：德國(guó)萊茵TüV集團(tuán)、上海所、北京所、法國(guó)BV等機(jī)構(gòu)。

認(rèn)證機(jī)構(gòu)所出具的SIL認(rèn)證證書(shū)必須規(guī)范準(zhǔn)確，內(nèi)容全面。至少包含以下五方面內(nèi)容。

①認(rèn)證產(chǎn)品名稱；

②認(rèn)證產(chǎn)品等級(jí)；

③認(rèn)證參考的標(biāo)準(zhǔn)；

④認(rèn)證產(chǎn)品類(lèi)別；

⑤認(rèn)證產(chǎn)品重要參數(shù)等。

在驗(yàn)收、審計(jì)階段，一定要對(duì)證書(shū)上提供的參數(shù)逐一確認(rèn)，杜絕虛假數(shù)據(jù)，以確保SIF安全功能的實(shí)現(xiàn)。

四、結(jié)論

安全儀表系統(tǒng)（SIL）管理是個(gè)系統(tǒng)工程，涉及面廣、層次深、周期長(zhǎng)，需要有一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系支撐，與原來(lái)的單一的聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)有本質(zhì)的區(qū)別，將事故的預(yù)防及控制定量化。

其本質(zhì)是通過(guò)加強(qiáng)管理，提高SIF的可靠性，達(dá)到安全功能的實(shí)現(xiàn)，將安全事故的發(fā)生及造成的損害減少到最小。

目前雖然基礎(chǔ)薄弱，但我們應(yīng)該提高認(rèn)識(shí)水平，加強(qiáng)管理，規(guī)范程序，杜絕弄虛作假，真正將化工安全儀表系統(tǒng)管理水平提高一個(gè)新的高度。

（作者單位：陽(yáng)煤豐企集團(tuán)臨猗分公司）

作者簡(jiǎn)介：陳社有，1965年生，男，工程師，學(xué)士，畢業(yè)于山西大學(xué)物理系，研究方向：煤化工技改及生產(chǎn)管理等。

參考文獻(xiàn)

[1]張建國(guó).安全儀表系統(tǒng)在過(guò)程工業(yè)中的應(yīng)用[M].中國(guó)電力出版社，2010.

[2]電器/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全[S]GB/T20438.

[3]過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域安全儀表系統(tǒng)的功能安全[S]GB/T21109.

[4]《關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》安監(jiān)總管三，2014.