SIL驗(yàn)算是對(duì)所完成的SIF回路的整體安全能力進(jìn)行量化評(píng)估驗(yàn)證是否達(dá)到要求能力的過(guò)程，昌暉儀表在本文分享儀表工進(jìn)行SIL驗(yàn)算的方法。

隨著國(guó)家安全監(jiān)管總局監(jiān)督管理三司安監(jiān)總管三[2014]116號(hào)文件的頒布，2016年開(kāi)始，安全儀表系統(tǒng)SIS成為了涉及兩重點(diǎn)一重大的在役裝置和新建項(xiàng)目的標(biāo)配。政策變動(dòng)引發(fā)了的是鋪天蓋地各種關(guān)于HAZOP/SIL，SIS系統(tǒng)的信息，云山霧罩的各種名詞，難免令人無(wú)所適從。

本文宗旨，不賣(mài)關(guān)子不繞圈子，盡量以最簡(jiǎn)單語(yǔ)言，對(duì)不熟悉SIL，SIS，SIF但又略有耳聞的儀表工程師們做最直白的解釋?zhuān)琒IL驗(yàn)算是怎么一回事。

簡(jiǎn)而言之，SIL驗(yàn)算是對(duì)所完成的安全儀表功能(SIF)回路的整體安全能力進(jìn)行量化評(píng)估驗(yàn)證是否達(dá)到要求能力的過(guò)程。

在HAZOP分析中，工藝工程師比儀表工程師擔(dān)任更重要的角色，是頭腦風(fēng)暴的主力，需要辨識(shí)各種潛在的風(fēng)險(xiǎn)提出解決的方案，但一旦分析完成，SIL定級(jí)結(jié)束，進(jìn)入到了SIL驗(yàn)證階段，SIF回路已經(jīng)基本定型，這時(shí)候則變?yōu)閮x表工程師的主場(chǎng)。SIF回路也由“檢測(cè)部分-控制部分-執(zhí)行部分”組成，如下圖：



不過(guò)是系統(tǒng)從控制回路的DCS換為了帶有SIL認(rèn)證的安全儀表系統(tǒng)SIS。熟悉控制回路的儀表工程師，很快會(huì)醒悟到SIF回路與控制回路共同之處，沒(méi)有誰(shuí)比你們更熟悉SIF回路中個(gè)單元中的組件，更適合辨識(shí)各個(gè)單元組件的SIL能力。

當(dāng)需要你配合SIL驗(yàn)算工作的展開(kāi)，作為一個(gè)儀表工程師，你需要做哪些準(zhǔn)備呢？無(wú)論是自己打算做驗(yàn)證計(jì)算還是委托第三方做驗(yàn)證計(jì)算，下圖所示的一些基本程序都不可回避。

第一步：閱讀定級(jí)報(bào)告
問(wèn)題1：首先要了解SIL驗(yàn)算算什么？
驗(yàn)證的目的是計(jì)算每一個(gè)回路的SIL等級(jí)以及要求的平均失效概率(PFD)是否滿足定級(jí)要求，假如不滿足，則需要重新進(jìn)行安全儀表系統(tǒng)選型和設(shè)計(jì)，假如滿足，則認(rèn)為驗(yàn)證合格。因此，驗(yàn)證報(bào)告中每一個(gè)回路的結(jié)果要和定級(jí)每一個(gè)回路進(jìn)行對(duì)比。

平均失效概率(PFD)在標(biāo)準(zhǔn)中自有其定義，簡(jiǎn)單的理解說(shuō)，就是代表了對(duì)應(yīng)的儀表/回路的失敗幾率。當(dāng)然是幾率越低越不容易出事，那么SIL等級(jí)也越高。毫無(wú)疑問(wèn)SIL2代表比SIL1更安全，對(duì)應(yīng)的平均失效概率(PFD)更低，牢記這一點(diǎn)，對(duì)后期審閱SIL驗(yàn)證報(bào)告將有很大的幫助。

好的開(kāi)始是成功的一半，一份完美的SIL定級(jí)報(bào)告無(wú)疑是成功的第一步。

問(wèn)題2：完美的SIL定級(jí)報(bào)告的完美指什么？
SIL定級(jí)報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：完整的SIF回路描述和結(jié)構(gòu)；針對(duì)每個(gè)SIF回路的SIL定級(jí)和平均失效概率(PFDavg)。

舉個(gè)完美的例子，“SIF16 脫硫塔洗滌段三個(gè)溫度TAHH2102A/B/C(2oo3)停助燃風(fēng)機(jī)K132或關(guān)MOV0203(1oo2)”；測(cè)量信號(hào)位號(hào)明確，信號(hào)之間的取舍關(guān)系明確(2oo3)，執(zhí)行動(dòng)作明確，執(zhí)行動(dòng)作位號(hào)明確，執(zhí)行動(dòng)作之間的關(guān)系也很明確(1oo2)；PFD值和SIL等級(jí)也很明確。



然而不是所有的SIF回路描述都能做到以上的明確。

來(lái)個(gè)不太完美的例子：“醋酸儲(chǔ)罐T43201A液位低低聯(lián)鎖關(guān)閉閥門(mén)XV-43202A”，液位信號(hào)位號(hào)怎么沒(méi)有了？出現(xiàn)這種情況多半因?yàn)樵诙?jí)階段，P&ID未定稿，或者這是個(gè)擬定新增加的信號(hào)，當(dāng)時(shí)不知道位號(hào)。這時(shí)候，只有依靠?jī)x表工程師來(lái)找出對(duì)應(yīng)位號(hào)來(lái)完成回路了。

不完美描述是儀表工程師需要經(jīng)常面對(duì)的挑戰(zhàn)，而最大的考驗(yàn)來(lái)自于發(fā)現(xiàn)SIL定級(jí)報(bào)告中的SIF描述和手里的聯(lián)鎖回路圖不對(duì)版。這時(shí)候作為一個(gè)儀表工程師，是不是立即感到恐慌和焦慮了？

第一件事是要確定手里的定級(jí)報(bào)告是否完成在聯(lián)鎖設(shè)計(jì)之前，后期變化有無(wú)導(dǎo)致聯(lián)鎖回路變化，如果是，要求升版SIL定級(jí)報(bào)告是最理智的選擇，如前所述，SIL驗(yàn)證完全依賴(lài)SIL定級(jí)報(bào)告中確定的SIF回路和SIL定級(jí)，以此為依據(jù)來(lái)做計(jì)算結(jié)果的判斷，如果定級(jí)報(bào)告都與實(shí)際不符，那么SIL驗(yàn)證只能是空中閣樓了；如果定級(jí)報(bào)告已經(jīng)是最新版本，這里要澄清一個(gè)概念，SIF回路不等同于聯(lián)鎖回路，你可以看到它們的共同之處，但是SIF回路只注重于安全保護(hù)的執(zhí)行動(dòng)作，那些沒(méi)有安全保護(hù)的功能，但處于操作需要也必須完成的執(zhí)行動(dòng)作不會(huì)包含在SIF回路中，可以出現(xiàn)在聯(lián)鎖回路中。見(jiàn)下圖對(duì)比，有沒(méi)有恍然大悟？



面對(duì)完美或者不完美的報(bào)告，看懂定級(jí)報(bào)告，判斷定級(jí)報(bào)告的可靠性和可用性，是現(xiàn)場(chǎng)儀表工程師不可回避的任務(wù)，對(duì)比定級(jí)報(bào)告，填寫(xiě)出SIF回路中每個(gè)組成部分的型號(hào)，就開(kāi)始了儀表工程師對(duì)SIL驗(yàn)證支持的第一步。

第二步：收集資料
收集資料說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單做起來(lái)難，在儀表臺(tái)賬，廠家資料包，工藝流程圖，各種規(guī)格書(shū)中紛繁復(fù)雜的信息，哪些是必須的，哪些是可以跳過(guò)的呢？

其實(shí)這一點(diǎn)反而無(wú)需擔(dān)心，如果是委托第三方來(lái)做驗(yàn)證計(jì)算，第三方會(huì)有明確的要求指定需要信息，按照要求搜集即可。大致上，儀表廠家型號(hào)規(guī)格這些都是基本要求的，檢驗(yàn)周期和使用年限，故障平均修理時(shí)間也需要提供，這些都是驗(yàn)證計(jì)算中需要用到的參數(shù)，安全完整性?xún)x表系統(tǒng)SIS可不是一個(gè)搭建起來(lái)就完事的系統(tǒng)，需要依靠周期性的維護(hù)和測(cè)試來(lái)保證其可靠性，權(quán)衡維護(hù)能力在驗(yàn)算中必不可少。如果現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)儀表工程師如果能夠在平時(shí)的工作中特別留意儀表的故障間隔時(shí)間，故障修理時(shí)間等等，匯集給廠家，數(shù)十年以后，這就是寶貴的現(xiàn)場(chǎng)使用證明數(shù)據(jù)。

至于打算自己做驗(yàn)證計(jì)算的儀表工程師，你已經(jīng)是戰(zhàn)斗機(jī)水準(zhǔn)，自然知道自己需要什么。

第三步：整理證書(shū)
證書(shū)當(dāng)然是SIL證書(shū)，整理證書(shū)的主要目的是給驗(yàn)算第三方提供失效數(shù)據(jù)，這時(shí)候引發(fā)出來(lái)一個(gè)問(wèn)題，驗(yàn)算軟件有自帶數(shù)據(jù)庫(kù)，為什么還需要收集失效數(shù)據(jù)？這個(gè)疑問(wèn)可以在計(jì)算那個(gè)階段會(huì)有詳細(xì)解釋。

1、經(jīng)驗(yàn)第一條，找到對(duì)應(yīng)儀表的SIL證書(shū)。
SIL證書(shū)包含很多信息，SIL等級(jí)，可能的硬件要求(HFT)，類(lèi)型(A/B)，失效數(shù)據(jù)(Lamda λ)等等。證書(shū)，代表這塊儀表安全功能性能有了證據(jù)。目前各種來(lái)源的SIL證書(shū)泛濫，真真假假之中，數(shù)據(jù)信用度也令人頗為頭疼(建議大家看看儀表SIL證書(shū)真假判斷)，這且另當(dāng)別論。但有SIL證書(shū)，對(duì)驗(yàn)算而言就是有米之炊了。

查看SIL證書(shū)時(shí)，務(wù)必要檢查是否有第二頁(yè)或者是否包括失效數(shù)據(jù)，不熟悉的儀表工程師往往會(huì)落入以下陷阱：掛羊頭賣(mài)狗肉陷阱，被告知所使用的儀表是帶證書(shū)的，但證書(shū)不是針對(duì)正在使用的型號(hào)，要擦亮眼睛哦；缺斤短兩陷阱，證書(shū)是那個(gè)對(duì)應(yīng)的證書(shū)，但用于驗(yàn)算時(shí)候毫無(wú)幫助，因?yàn)樽C書(shū)只有第一頁(yè)，雖然提供了SIL等級(jí)的信息，但沒(méi)有提供相應(yīng)的失效數(shù)據(jù)。這時(shí)候就需要儀表工程師發(fā)揮掘地三尺精神，追問(wèn)廠家索要失效數(shù)據(jù)，可能在證書(shū)第二頁(yè)，也可能在與證書(shū)配套的報(bào)告中(回答沒(méi)有報(bào)告的廠家，恭喜，八成遇到的是個(gè)李鬼認(rèn)證機(jī)構(gòu))，也可能出現(xiàn)在安全手冊(cè)里。

2、經(jīng)驗(yàn)第二條，沒(méi)有提供的證書(shū)怎么辦？
以下文件中可能會(huì)出現(xiàn)想要的失效效率。
◆安全手冊(cè)(safety manual)
◆符合性證書(shū)(certificate of conformity)
這兩種類(lèi)型的材料一般都是廠商自己提供的信息。

3、經(jīng)驗(yàn)第三條，以上經(jīng)驗(yàn)都不適用時(shí)，依賴(lài)于通用數(shù)據(jù)是一種選擇，這個(gè)就交給專(zhuān)業(yè)的驗(yàn)算人員根據(jù)軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)情況來(lái)判斷了，但是在現(xiàn)場(chǎng)的儀表工程師的重要性此時(shí)凸顯出來(lái)，只有依靠?jī)x表工程師提供的儀表類(lèi)型和規(guī)格，驗(yàn)算第三方才能選擇數(shù)據(jù)。



exida證書(shū)

以上圖片中，紅框中所標(biāo)，包括以下信息：型號(hào)：8314系列電磁閥；廠家：ASCO；類(lèi)型：A類(lèi)；SIL等級(jí)：在無(wú)冗余狀態(tài)下，SIL2/冗余為1狀態(tài)下，SIL3，路徑2H；失效數(shù)據(jù)：λSD/SU/DD/DU

你都一一找到了嗎？

完成以上SIF回路數(shù)據(jù)填寫(xiě)，證書(shū)整理工作之后，終于可以進(jìn)入計(jì)算階段了。這一階段，如果是委托的第三方做計(jì)算，儀表工程師可以放松一下安心等待。等待之中，來(lái)了解下計(jì)算用的軟件吧。

目前昌暉儀表接觸過(guò)的兩款軟件有exSILentia 和RiskCloud。

大部分工程人員習(xí)慣于用Excel來(lái)解決一些繁瑣又需要邏輯關(guān)系的計(jì)算問(wèn)題，但是每次都需要自己建立邏輯關(guān)系是件很令人頭疼的事情。SIF回路驗(yàn)算繁瑣又變化多端，每個(gè)回路都可能結(jié)構(gòu)不同，應(yīng)用的儀表不同，每個(gè)項(xiàng)目也各有不同要求，雖然標(biāo)準(zhǔn)給出的計(jì)算公式萬(wàn)變不離其宗，怎樣能夠結(jié)構(gòu)靈活可以隨時(shí)按照需要裁剪又能拿標(biāo)準(zhǔn)算法套用每次計(jì)算呢?這時(shí)候Excel已經(jīng)顯得有點(diǎn)笨拙不夠有效率。

Exida公司開(kāi)發(fā)的exSILentia,籍著Exida強(qiáng)大的儀表證書(shū)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)十年的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)IEC-61508/61511標(biāo)準(zhǔn)，引入失效數(shù)據(jù)和維護(hù)能力評(píng)估，提供了很友好的平臺(tái)可令計(jì)算人員按照需求自由搭建SIF回路。在驗(yàn)證計(jì)算中，exSILentia有著不可替代的地位，然而對(duì)于國(guó)內(nèi)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，外來(lái)的和尚雖然會(huì)念經(jīng)，落地卻總是有這樣那樣的問(wèn)題，面對(duì)廣大大量使用國(guó)產(chǎn)化儀表和設(shè)備的本地石油化工企業(yè)，exSILentia缺乏對(duì)于國(guó)產(chǎn)品牌的支持。exSILentia自帶一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，收集了通過(guò)他們認(rèn)證的安全儀表證書(shū)，如果是選用帶有exida認(rèn)證過(guò)的儀表設(shè)備的話，只要在數(shù)據(jù)庫(kù)里選擇廠家和型號(hào)，失效數(shù)據(jù)就可以帶入計(jì)算，十分便利。不是Exida認(rèn)證的SIL證書(shū)，仍然可以用在exSILentia里面，不過(guò)需要驗(yàn)算人員使用用戶(hù)創(chuàng)建功能，手動(dòng)輸入相關(guān)證書(shū)數(shù)據(jù)就可以了，但使用僅限于此次計(jì)算，這些不在其數(shù)據(jù)庫(kù)中的證書(shū)如果想在下次項(xiàng)目中使用，需要再次手動(dòng)錄入，大大削減了原本由數(shù)據(jù)庫(kù)支持帶來(lái)的便利性。更何況不能接地氣的價(jià)格，讓人不得不感慨性?xún)r(jià)比的不般配。

相比之下，后起之秀RiskCloud(歌略軟件)很及時(shí)的彌補(bǔ)了這些不足之處，RiskCloud(歌略軟件)提供在線計(jì)算，有賬號(hào)即可登陸計(jì)算，配置了豐富的儀表證書(shū)數(shù)據(jù)庫(kù)，售后服務(wù)及時(shí)，隨時(shí)能找到技術(shù)支持，價(jià)格不用說(shuō)，自帶國(guó)產(chǎn)軟件性?xún)r(jià)比最優(yōu)的特點(diǎn)，而且付費(fèi)方式靈活，提供短時(shí)賬戶(hù)，按照需要時(shí)段付費(fèi)使用。

RiskCloud(歌略軟件)也使用Exida的數(shù)據(jù)庫(kù)，但相對(duì)Exida數(shù)據(jù)庫(kù)，包容性更強(qiáng)，錄入的非Exida證書(shū)都會(huì)被保留，而且鼓勵(lì)用戶(hù)向數(shù)據(jù)庫(kù)貢獻(xiàn)他們的證書(shū)，使用人員越多，用的項(xiàng)目越多，積累的SIL證書(shū)信息越多，對(duì)國(guó)產(chǎn)儀表的用戶(hù)更加友好。

兩款軟件都使用馬科夫模型算法，相對(duì)而言，exSILentia考慮的參數(shù)更多一點(diǎn)，但隨著RiskCloud（歌略軟件）近半年的飛速版本更新，RiskCloud(歌略軟件)參數(shù)已經(jīng)很接近exSILentia，同一條件下，計(jì)算結(jié)果也很接近。

兩款軟件都能到導(dǎo)出計(jì)算結(jié)果和報(bào)告表格，區(qū)別不大。
◆歌略軟件的導(dǎo)出表格和圖表



◆導(dǎo)出計(jì)算結(jié)果表格


 
◆SIF回路結(jié)構(gòu)圖及計(jì)算PFD趨勢(shì)分析餅圖



對(duì)比過(guò)了軟件，SIL驗(yàn)證報(bào)告也該出爐了。此時(shí)此刻，儀表工程師又應(yīng)當(dāng)怎樣查看報(bào)告，來(lái)判斷是否是份合格的報(bào)告呢？

還記得你看過(guò)的SIL定級(jí)報(bào)告和填寫(xiě)過(guò)的SIF回路數(shù)據(jù)表嗎？這時(shí)候需要你翻出來(lái)，一一打開(kāi)，對(duì)比驗(yàn)證報(bào)告里面的詳細(xì)計(jì)算書(shū)，檢查是否SIF回路的信息都被正確輸入了，無(wú)論上述的exSlentia還是RiskCloud都能夠生成詳細(xì)的驗(yàn)證計(jì)算書(shū)，列出計(jì)算的所有參數(shù)和選擇細(xì)節(jié)。

除了看結(jié)論SIF回路可否滿足定級(jí)要求之外，從計(jì)算書(shū)中你可以發(fā)現(xiàn)諸多細(xì)節(jié)：
1、適用標(biāo)準(zhǔn)是否選用？
2、SIF回路結(jié)構(gòu)是否正確輸入？
3、有exida證書(shū)的儀表型號(hào)，是否正確選用了？
4、非exida證書(shū)失效數(shù)據(jù)是否正確輸入了？
5、無(wú)證書(shū)的儀表，是否使用了得當(dāng)?shù)耐?guī)格的通用數(shù)據(jù)？
6、是否對(duì)應(yīng)實(shí)際的檢測(cè)間隔？
7、計(jì)算出來(lái)的SIF回路各個(gè)單元和整個(gè)回路平均失效概率PFD？
......等等

此時(shí)RiskCloud的一個(gè)友好之處就是，計(jì)算書(shū)是中文的，不用擔(dān)心像面對(duì)過(guò)于高大上的exSILentia報(bào)告，不能漢化，滿篇英語(yǔ)，英文變成攔路虎。

會(huì)讀報(bào)告會(huì)收集資料會(huì)整理證書(shū)，恭喜你，已經(jīng)進(jìn)階SIL驗(yàn)證第一層。

作者：王嬌龍(歌略軟件科技有限公司)