蔡海林 尹法波

摘 要：介紹了矩陣法、風(fēng)險(xiǎn)圖法、保護(hù)層分析方法（LOPA）三種常用的SIL定級方法，通過分別對矩陣法、風(fēng)險(xiǎn)圖法、保護(hù)層分析方法（LOPA）的基本原理的介紹和對比，探討各種分析方法的利弊。

關(guān)鍵詞：SIL定級;矩陣法;風(fēng)險(xiǎn)圖法;保護(hù)層分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.213

本文主要介紹矩陣法、風(fēng)險(xiǎn)圖法、保護(hù)層分析方法（LOPA）三種常用的SIL定級方法。

1 矩陣法

矩陣法是定性的，將可能性和危險(xiǎn)事件影響的嚴(yán)重等級結(jié)合起來評估風(fēng)險(xiǎn)并將SIS保護(hù)層結(jié)合在一起，生成確定潛在風(fēng)險(xiǎn)降低的矩陣，安全目標(biāo)水平已經(jīng)潛含在矩陣中。

在這個(gè)方法中，風(fēng)險(xiǎn)因素的選擇是主觀的且需要我們的判斷。剩余風(fēng)險(xiǎn)無法進(jìn)行計(jì)算，如需要將剩余風(fēng)險(xiǎn)降低到一個(gè)特定的數(shù)量值，這個(gè)方法不合適。在考慮人員傷害時(shí)，矩陣法沒有考慮到當(dāng)物料泄漏時(shí)，人員是否出現(xiàn)在現(xiàn)場的概率。另外，本方法只是簡單的考慮計(jì)算保護(hù)層的數(shù)量，沒有考慮保護(hù)層是否獨(dú)立于場景的初始事件或其他保護(hù)層，也沒有考慮不同保護(hù)層類型對于風(fēng)險(xiǎn)降低能力的差異。

2 風(fēng)險(xiǎn)圖法

風(fēng)險(xiǎn)圖法是一種半定性的確定儀表安全功能的安全完整性等級的方法，此方法使用了許多參數(shù)，包括危險(xiǎn)狀況的后果（C）、占用率（暴露區(qū)域被占用的概率）（F）、避免風(fēng)險(xiǎn)狀況的概率（P）、要求率（在所考慮的儀表安全功能不存在的情況下，每年發(fā)生危險(xiǎn)狀況的次數(shù)）（W）。

假如事故劇情中有人員傷害，則需要確定人員出現(xiàn)在危險(xiǎn)區(qū)域的概率F，對于財(cái)產(chǎn)損失，環(huán)境污染的場景，除了人員出現(xiàn)在危險(xiǎn)區(qū)域的頻率以外，其它的后果概率C、P，以及對SIF的要求頻率W都需要考慮。

風(fēng)險(xiǎn)圖法使用了5個(gè)參數(shù)—C、F、P、W、SIL，每一個(gè)的值都有一個(gè)數(shù)量級的范圍，將不可避免地產(chǎn)生較大的偏差。為避免低估風(fēng)險(xiǎn)降低而帶來的危險(xiǎn)，通常在一個(gè)保守的基準(zhǔn)上進(jìn)行分析，會(huì)得到更高的SIL需求，將導(dǎo)致企業(yè)成本增加。

3 保護(hù)層分析法

LOPA是一種半定量的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法，通過制訂不同的場景，確定事件頻率、后果嚴(yán)重性和獨(dú)立保護(hù)層（Independent Protection Layer， IPLs）失效可能性，來評估場景的風(fēng)險(xiǎn)等級。

一般的事故場景中，除了引發(fā)事故發(fā)生的初始事件外，通常會(huì)存在各種阻止事故發(fā)生的保護(hù)層。LOPA分析依據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)及實(shí)際情況合理選取初始事件的頻率、獨(dú)立保護(hù)層的要求時(shí)的失效概率，可以計(jì)算出削減后的事件頻率，見圖3及式1所示。另外還可能存在一些既不是引發(fā)事故的失效因素也不是保護(hù)層的因素（使能事件），在計(jì)算削減后的事件頻率時(shí)還需要對其進(jìn)行修正。

（1）

?iC —初始事件i的削減后的后果C的頻率;?i1 —初始事件i的初始頻率;PFDij —初始事件i中第j個(gè)阻止后果C發(fā)生的獨(dú)立保護(hù)層要求時(shí)的失效概率PFD。

通過LOPA分析方法，計(jì)算出削減后的事件頻率，然后與可接受值相除，就得到了風(fēng)險(xiǎn)降低因子RRF，RRF數(shù)值表征的是需要安全儀表功能進(jìn)一步降低的風(fēng)險(xiǎn)大小，根據(jù)RRF的數(shù)值便可以判斷安全儀表功能的SIL級別，如表1所示。

LOPA分析以其分析的客觀性、可靠性和高效性等特點(diǎn)，近年來在行業(yè)內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。LOPA分析定級結(jié)果受諸多條件影響，是一種半定量的分析方法，當(dāng)使用LOPA時(shí)，場景風(fēng)險(xiǎn)的可比性僅僅在選擇失效數(shù)據(jù)的方法、風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)相同時(shí)才有可能比較，否則單純比較SIL定級結(jié)果是沒有意義的。