總結(jié)歸納當(dāng)前進(jìn)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。
計算不全面
確定SIF的回路構(gòu)成，從傳感單元到邏輯單元到最終的執(zhí)行單元此過程中涉及的所有子系統(tǒng)均需整理清晰。
示例：工廠XX裝置設(shè)置安全儀表功能回路：當(dāng)反應(yīng)器溫度TT0101(1oo1)達(dá)到設(shè)定值，高聯(lián)鎖關(guān)進(jìn)料閥XV0101。
經(jīng)調(diào)研，TT0101是熱電阻溫度傳感元件，閥門XV0101為氣動開關(guān)球閥，熱電阻及閥體經(jīng)過SIL認(rèn)證，提供有認(rèn)證手冊，如驗證工作僅考慮TT0101，邏輯單元、進(jìn)料閥XV0101，可靠性框圖如下所示。
SIF回路可靠性框圖
上述回路中能夠影響回路的正常運行，使其在觸發(fā)時達(dá)到安全狀態(tài)，僅考慮TT0101、SIS控制器及閥門XV0101是不全面的，與安全儀表系統(tǒng)的實際運行是不相符的。
傳感單元：熱電阻信號需經(jīng)過變送器或模擬量輸入安全柵將信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，經(jīng)調(diào)研，當(dāng)前回路使用了模擬量輸入安全柵進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換，若安全柵故障，會影響傳感信號的傳輸，直接影響回路的正常觸發(fā)。因此，在驗證計算的工作中，也應(yīng)當(dāng)將其考慮其中。
邏輯單元：除CPU外，還應(yīng)考慮輸入/出卡件、輸入/出端子板。執(zhí)行單元：除進(jìn)料閥XV0101閥體本身外，還應(yīng)考慮從邏輯單元輸出途徑繼電器、電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，如閥門是閥體及執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體經(jīng)過認(rèn)證的，則使用一體認(rèn)證數(shù)據(jù)即可，因此在驗證過程中，對于使用認(rèn)證數(shù)據(jù)的設(shè)備，應(yīng)判斷認(rèn)證數(shù)據(jù)包括的具體部件，以免漏算或重復(fù)計算。
按照上述分析，實際的SIL驗證工作繪制的可靠性框圖如下所示。
說明：各安全功能回路對應(yīng)的可靠性框圖中，元件的前后順序不代表實際安裝順序。
驗證SIF涉及關(guān)鍵設(shè)備及表決關(guān)系的梳理
1、關(guān)鍵設(shè)備的梳理
示例：某工廠氣化爐設(shè)置有氧煤比RFFC101A1/A2/A3高高(2oo3)，達(dá)到設(shè)定值，聯(lián)鎖啟動氣化爐停車安全儀表功能回路。其中聯(lián)鎖停氣化爐的動作為：停高壓料漿泵P1，關(guān)閉料漿進(jìn)料閥XV102，關(guān)閉氧氣上切閥XV103和氧氣下切閥XV104，延遲幾秒打開氮封閥XV106，關(guān)閉合成氣出口閥HV104，打開料漿管線吹掃閥XV121，打開氧氣管線的氮氣吹掃閥XV120。
為比對關(guān)鍵設(shè)備選擇對回路驗證計算的差異，現(xiàn)假設(shè)聯(lián)鎖動作相關(guān)執(zhí)行設(shè)備的數(shù)據(jù)經(jīng)計算得其PFD值如下表所示(當(dāng)前假設(shè)各閥門的PFD數(shù)據(jù)包括了電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥體)。
在進(jìn)行SIF驗算時，如果執(zhí)行單元直接按照聯(lián)鎖動作的描述進(jìn)行計算，不進(jìn)行梳理，則執(zhí)行單元為8oo8，按照上表中數(shù)據(jù)計算其PFD值為：1.09×10-1，執(zhí)行單元的SILpfd=SIL0，可靠性框圖分別如下所示。
關(guān)鍵設(shè)備未經(jīng)梳理的SIL驗證可靠性框圖
當(dāng)按照當(dāng)前風(fēng)險點具體分析，氣化爐氧煤比高的后果為爐內(nèi)過氧超溫，影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時導(dǎo)致下游去往洗滌塔區(qū)域爆炸，造成人員傷亡，如能及時的切斷氧氣的進(jìn)料，即可以阻止過氧超溫等一系列后果，則對于當(dāng)前風(fēng)險點,SIL驗證計算的過程中，執(zhí)行單元應(yīng)只計算切斷氧氣所需動作的相關(guān)閥門即可，即：XV103和XV104，則執(zhí)行單元的PFD值要遠(yuǎn)小于按照8oo8表決關(guān)系時的計算值。
2、正確表決關(guān)系的確認(rèn)
在上例中，梳理出關(guān)鍵動作為關(guān)閉氧氣上切閥XV103和氧氣下切閥XV104，那么執(zhí)行單元是否按照2oo2進(jìn)行計算。
如執(zhí)行單元按照2oo2表決情況進(jìn)行計算，則PFD值為：8×10-3，執(zhí)行單元的SILpfd=SIL2，可靠性框圖分別如下所示。
根據(jù)工藝的實際配置情況，氧氣上切閥XV103和氧氣下切閥XV104為串聯(lián)使用，其中任何一個閥門能按照要求正常關(guān)斷，都可以切斷氧氣的進(jìn)料，保護(hù)此風(fēng)險點。因此，實際在驗證的工作中，執(zhí)行單元應(yīng)該為1oo2的表決關(guān)系，則PFD值為：1.6×10-5，執(zhí)行單元的SILpfd=SIL4，可靠性框圖分別如下所示。
實際計算SIL驗證可靠性框圖
現(xiàn)將以上可靠性框圖所示的執(zhí)行單元計算結(jié)果數(shù)據(jù)匯總?cè)缦卤硭尽?/span>
可以看出，對于同一SIF回路，在驗證過程中，不同的分析人員可能計算出不同的結(jié)果，關(guān)鍵動作及表決關(guān)系的正確梳理將直接影響SIL驗證等級的計算結(jié)果。
除去上述所述的SILpfd外，執(zhí)行單元的表決關(guān)系不一樣。如按照關(guān)鍵設(shè)備梳理框圖進(jìn)行實際計算，執(zhí)行單元的HFT=0，按照實際計算SIL驗證框圖進(jìn)行實際計算，執(zhí)行單元的HFT=1，這也將直接影響執(zhí)行單元所能實現(xiàn)的SILac，從而影響整個安全儀表功能能實現(xiàn)的SIL等級。
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(rèn)證，當(dāng)核實上述設(shè)備的使用及維護(hù)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(safetymanual)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(rèn)證產(chǎn)品或驗算報告(認(rèn)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(rèn)證產(chǎn)品或驗算報告(認(rèn)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(xiàn)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(rèn)證產(chǎn)品名稱、廠家及型號；
√認(rèn)證參考的標(biāo)準(zhǔn)號；
√產(chǎn)品認(rèn)證等級；
√認(rèn)證數(shù)據(jù)(除認(rèn)證等級SI1~4外，還須有具體的失效率數(shù)據(jù)或PFD值)；
√認(rèn)證產(chǎn)品類別：TYPEA/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(jī)構(gòu)多種多樣的SIL認(rèn)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(jī)構(gòu)在進(jìn)行SIL驗證的過程中，也需對業(yè)主提供的認(rèn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行合理篩選。
●證書中數(shù)據(jù)的正確選取
√業(yè)主提供的認(rèn)證證書并非現(xiàn)場使用的產(chǎn)品匹配的證書(認(rèn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的選取
例：如ASCO8320系列電磁閥SIL認(rèn)證證書中均是ASCO8320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(jìn)行數(shù)據(jù)的選取，在進(jìn)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(jìn)行確認(rèn)，從而從認(rèn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的選??；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(xì)致到是H-trip或L-trip對應(yīng)不同的失效率數(shù)據(jù)。
√仔細(xì)確認(rèn)證證書包含的對象
如對于溫度超高聯(lián)鎖保護(hù)功能，收集傳感設(shè)備認(rèn)證數(shù)據(jù)時，就需確認(rèn)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?jǐn)?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(dá)液位計、差壓液位計、磁翻板等；
●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(jìn)一步確認(rèn)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(rèn)現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及閥體是一體的還是分開的；第二步，閥體及執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)按照其不同的類型進(jìn)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(jī)構(gòu)分為：氣缸、活塞等。
