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企业要不要设置SIS?

发布时间:

2023-09-21 14:22

一、什么是SIS,它的功能和作用是什么

SIS是安全仪表系统(Safety Instrumented System)的简称,由传感器、逻辑控制器和执行器组成,用来实现一个或多个SIF的仪表系统。SIF(Safety Instrumented Function)安全仪表功能,是由安全仪表系统(SIS)实现的安全功能。

根据保护层模型(洋葱模型)我们知道,工业化生产的安全保护层由内到外分为多层次保护。内层最核心的是工艺设计,而SIS位于基本过程控制系统(BPCS)外面,即当BPCS和报警响应都失效或未能控制风险的情况下,SIS作为独立保护层起作用。

SIS与BPCS的区别在于:BPCS执行基本过程控制功能,一般由DCS或PLC程序控制实现,可以动态和连续的监控生产的各项仪表参数的运行情况,并实现对仪表参数的控制和联锁,以保证生产在工艺控制范围内运行,确保产量、质量和安全。

SIS则是静态、触发式的监控重大风险点的参数运行状态,当BPCS失效或不满足控制安全风险的要求时,根据SIF的设置,SIS动作以防止危险的发生或减轻事故造成的后果。由此来看,SIS是当前面的工艺设计、BPCS、报警和人员响应失效或无法满足控制安全要求时触发动作,它对化工生产的安全,尤其是重大风险点的防控至关重要。

BPCS是生产控制系统,它是在生产范围内进行调节、报警和联锁。而SIS触发就属于生产事故,应纳入事故处理范围。

二、现有的法律法规和文件标准要求

《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》(安监总管三【2014】116号文)中,明确对于新建项目涉及“两重点一重大”的要设计符合要求的安全仪表系统。对于涉及“两重点一重大”的在役生产装置,要在全面开展HAZOP分析的基础上,通过风险分析确定安全仪表功能及其风险降低要求。

AQ/T 3033《化工建设项目安全设计管理导则》规定,SIL定级、SRS编制及SIL验证应纳入《建设项目安全设计管理计划》。SIL定级应确定每个SIF及其所需要的SIL等级,应针对工艺过程特定事件,结合HAZOP分析结果确定。

AQ/T 3034《化工过程安全管理导则》规定,企业应根据工艺过程危害辨识和风险评估结果,安全仪表系统安全完整性等级(SIL)评估结果,确定安全仪表系统的装备。涉及重点监管危险化工工艺的新建项目应按照GB/T 21109和GB/T 50770等标准开展安全仪表系统设计。国家安全生产监督总局第40号令要求,对涉及毒性气体、液化气体、剧毒液体的一级或者二级重大危险源,应设置独立的安全仪表系统。

三、企业设置SIS的依据以及LOPA分析的应用

根据现有的法律法规和标准文件等要求,是不是凡是涉及“两重点一重大”的生产项目都要设置SIS呢?答案显然不是。实际上,根据前面的文件标准要求,重点监管危险化学品并不在强制要求,只有当危险化学品的储存量达到重大危险源的标准时,才会按照重大危险源来管理。另外三、四级重大危险源,涉及重点监管危险化工工艺,涉及一级、二级重大危险源的,在设置SIS之前,应在HAZOP分析的基础上,对涉及的重大危险场景进行定量分析,即我们所说的LOPA分析。并在LOPA分析的同时,确认已有安全措施和保护层的设置情况,才能最终确定SIS设置哪些SIF,以及这些SIF的等级。

保护层分析(LOPA)的目的是在定性危险分析的基础上,进一步对具体的场景的风险进行相对量化(准确到数量级)的研究,包括对场景的准确表述及识别已有的独立保护层,从而判定该场景发生时系统所处的风险水平是否达到可容许风险标准的要求,并根据需要增加适当的保护层,以将风险降低至可容许风险标准要求的水平。

所以到底要不要设置SIS,怎么设置SIS是由LOPA分析结论确定的。当然LOPA分析必须符合前面说的文件标准的要求。如果已有保护层的设置已经可以将风险降低到可容许标准内,则SIF的SIL等级也会相应降低。我们知道SIL等级分为4级,分别是SIL1-SIL4。在实践中,我们通过LOPA分析发现,有些不属于文件强制要求的SIF的风险降低因子(RRF)值小于等于10,则我们会将其SIL等级定义为SIL0级,即该SIF也可以使用BPCS等级来替代。如果已有保护层设置不足,在LOPA分析建议中应根据洋葱模型,遵循由内到外的设置原则,优先使用主动保护层、BPCS级保护层等。

四、目前企业SIS设置的现状

根据安监总管三【2014】116号文《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》要求,从2018年1月1日起,所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统,从2020年1月1日起,应执行功能安全相关标准要求,设计符合要求的安全仪表系统。

在实践中我们看到,不管是HAZOP分析还是LOPA分析,都是基于国家最基本的安全要求而开展的分析并最终给出的建议。笔者想提醒的是,HAZOP和LOPA分析的建议项其实是对安全最底线的建议要求,各个企业应根据自己的实际情况和长期生产经验,尽可能在分析讨论中完善自身的控制方案。简单来说就是企业的最终实施方案的安全标准应等于或大于风险分析的结果。

另外,在开展HAZOP和LOPA分析时,使用什么样的风险评估矩阵非常重要。根据标准要求,各个企业应制定适合自己企业的单一场景可容许标准。实践中,大部分企业是没有自己的风险评估矩阵的。这就要求开展风险分析的单位和个人必须在分析之前,与业主确定本次分析的风险评估矩阵。我们经常看到一些分析报告,因为采用了不适合的风险评估矩阵而造成分析结果的偏差。

五、总结

综上所述,企业设置SIS应根据HAZOP和LOPA分析结论,在符合国家法律法规要求的基础上设置能满足企业自身实际的安全仪表系统。规范文件只是最基本的要求,企业应根据自身不同情况、不同风险点和风险容许标准,在LOPA分析的基础上,从严设置SIS,确保风险可控和生产安全。

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