仪表型安全系统功能安全评估的应用研究

　　0　引言

　　工业过程成套设备以及其他设备在不正常工作情况下有可能产生诸如火灾、爆炸、辐射超剂量、机械漏油等危险事件,对人和环境造成一定的风险。在各种工业过程的应用领域,存在着许多潜在的危险和风险,由于这些危险和风险包含的复杂性各不相同,从而需要应用不同的安全保护系统。同时,要求保护系统在功能安全方面必须达到要求的安全完整性等级,才能保证受控设备和受控设备控制系统安全正常工作。由现场传感器/变送器(如温度变送器、压力变送器等)、控制器(如PLC可编程逻辑解算器、现场总线等)、输入/输出模块和现场执行机构(如电磁阀、电动调节阀等)组成,并与相应输入/输出接口(如隔离式安全栅)及相关软件一起构成的仪表型安全系统(简称SIS),在电力、化工、航天航空、核能、医药等领域有着广泛的应用。随着应用范围不断扩大,应用场合大多数是系统结构复杂、容易爆炸、操作自动化程度较高、生产产品质量要求很高的场合。同时,用户对使用要求的不断提高,尤其是对受控设备功能安全性上提出了更高的要求。根据用户的这种要求和实际需要以及科学技术的发展,近几年来, SIS也得到了飞速发展,从第一代模拟式仪表系统,经过第二代智能仪表系统发展到现在的第三代数字智能式仪表系统。为了对受控设备极及其安全系统的功能安全进行研究,国外首先在电气/电子/可编程电子相关系统(即E/E/PES)开展了功能安全的研究,特别是欧共体国家已制定了许多功能安全领域的标准(如EU61508等), 1998年国际电工委员会(IEC)颁发了国际标准IEC615082127《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》,我国于2005年开始翻译该标准,已经等同采用该标准GB/TXXX(报批稿)。2003年国际电工委员会(IEC)针对过程工业领域测控仪表及其系统又颁发了国际标准IEC615112123《过程工业部门仪表型安全系统的功能安全》。这些标准的建立,为过程工业领域SIS在各种应用场合的可靠、安全使用打下良好基础。

　　目前,欧共体的主要发达国家不但对自身产品提出了功能安全要求,而且,对进入欧共体国家的产品也已提出了功能安全性方面的要求,所以,我们必须尽早研究过程工业领域SIS的功能安全,制定功能安全国家标准,在我国的各个工业领域开展仪表产品及其系统的功能安全应用研究,以保障国产(包括合资及引进)仪表及其系统在我国各个应用领域的安全使用,提高仪表及其系统的市场竞争力,并加强各个工业应用领域的功能安全性。

　　1　缩略语、术语和符号

　　SIS表示仪表型安全系统; SIF表示仪表安全功能;SIL表示安全完整性等级; FMEDA表示失效模式效应诊断分析; SFF表示安全失效分数;PFD表示要求平均失效概率;DC表示诊断覆盖率。