文/Rainer Semmler, Christian Eberle

用適用性驗(yàn)證來取代失效概率，學(xué)會正確選擇流程設(shè)備的安全保護(hù)方法——以蝶閥、泄壓閥和防爆盤為例，必須用不同于電子安全保護(hù)裝置的方法，來考察機(jī)械保護(hù)裝置的安全性能。

電子系統(tǒng)（E/E/PE 電子/電氣/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)）的失效概率可以用概率模型來確定。同時(shí)，也可以用時(shí)序確定分析法和功能性安全管理系統(tǒng)等方法，來避免保護(hù)電路設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)性錯誤。而這些方法也越來越多地被用于純機(jī)械保護(hù)裝置的分析評判當(dāng)中，但這是完全不可以的。因?yàn)闄C(jī)械保護(hù)裝置出現(xiàn)的故障不是偶然性的故障，而是系統(tǒng)性的失效。只有使用正確的評判方法才能得知故障失效的原因。

出現(xiàn)兩種分析評判方法混淆的原因之一就是機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)與自動化技術(shù)的進(jìn)一步融合。例如在控制和過程控制技術(shù)領(lǐng)域中，閥類控制裝置的滑閥采用了電力驅(qū)動和數(shù)字化控制。這一發(fā)展趨勢也反應(yīng)在監(jiān)管層面中，例如在許多當(dāng)前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中都提高了使用靈活性的門檻，這就常常會導(dǎo)致一些誤解。因?yàn)樵贗EC 61508-1 和IEC 61511-1標(biāo)準(zhǔn)中包含了允許使用概率的計(jì)算公司，這就導(dǎo)致了可以在E/E/PE 電子/ 電氣/ 可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)之外使用概率計(jì)算方法的誤解，但這種概率技術(shù)方法不能用于計(jì)算機(jī)械裝備的失效概率。對保護(hù)各個單獨(dú)的元器件或者子系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障時(shí)，應(yīng)在選擇合適的故障分析模型之前，首先考慮發(fā)生的故障類型。電子/ 電氣/ 可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的元器件故障是隨機(jī)的偶然性故障，概率模型是適用的。但是機(jī)械元器件和機(jī)械系統(tǒng)出現(xiàn)的故障則屬于系統(tǒng)故障，必須使用時(shí)序分析的方法。

在第一種情況下，我們首先必須搞清楚在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障的概率有多大。這涉及到零部件內(nèi)在開關(guān)切換過程中的錯誤，這是不可預(yù)測且不可再現(xiàn)的。而機(jī)械元器件的失效情況則相反，它們是系統(tǒng)錯誤導(dǎo)致的故障，而且有著可以追溯的原因和結(jié)果。

機(jī)械式安全保護(hù)裝置的評估分析完全不同于電氣裝置

安全是可以計(jì)算的

專家可以預(yù)測何時(shí)以及在什么情況下閥的密封面會粘連，或者入口處的管道因沉積物而堵塞，或者是在合適的維護(hù)保養(yǎng)周期情況下，評估閥的零部件能否安全可靠地運(yùn)行更長的時(shí)間。這就意味著，每一種機(jī)械裝置都必須在合適的環(huán)境中使用。這就涉及到機(jī)械裝置的材料選擇，因此，只有通過適用性驗(yàn)證才能避免出現(xiàn)系統(tǒng)性錯誤。而適用性驗(yàn)證應(yīng)排除可能出現(xiàn)的失效、錯誤，例如由于腐蝕、材料疲勞引起的機(jī)械故障，或者由于粘附、堵塞帶來的問題。為此，我們就需要在相同的條件下進(jìn)行型式試驗(yàn)、單項(xiàng)試驗(yàn)或者長時(shí)間的使用運(yùn)行檢驗(yàn)。功能性安全管理還有助于避免機(jī)械零部件出現(xiàn)系統(tǒng)性錯誤。

為了減少化工技術(shù)和流程工藝技術(shù)領(lǐng)域中安全保護(hù)裝置的失效風(fēng)險(xiǎn)，就必須保證它們有著可靠的性能。概率計(jì)算的方法不適合“計(jì)算”機(jī)械式安全保護(hù)裝置的失效概率，也不屬于半定量性安全分析應(yīng)該考慮的問題。因此，流程設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計(jì)師、工程設(shè)計(jì)師和運(yùn)營商應(yīng)徹底地檢驗(yàn)、核實(shí)與安全相關(guān)的分析評估和計(jì)算的方法，并根據(jù)當(dāng)前有效的法律法規(guī)定期進(jìn)行適用性驗(yàn)證。除了機(jī)械式安全保護(hù)裝置各零部件的堅(jiān)固性和適用性以外，還必須考慮它們的安全壽命周期、質(zhì)量保證和維護(hù)保養(yǎng)。以上這些都應(yīng)納入功能安全管理系統(tǒng)之中，這樣才能在不同的隨機(jī)情況下避免系統(tǒng)性錯誤。

設(shè)備運(yùn)行時(shí)的安全保護(hù)級別示意圖

從過程到監(jiān)控和安全保護(hù)裝置直至應(yīng)急管理計(jì)劃，保障企業(yè)各個層次的安全