安全仪表系统设计与SIL的计算方法
左 信 朱春丽
中国石油大学（）自动化研究所 2008年11月??自控中心站培训
目 录
第1章 安全仪表系统设计概述 .............................................................................. 1
1.1 安全性与可用性 ...................................................................................... 1
1.1.1 安全仪表系统的安全性 .................................................................... 1 1.1.2 安全仪表系统的可用性 .................................................................... 1 1.1.3 安全性与可用性之间的关系 ............................................................. 2 1.2 安全仪表系统的设计目标 .......................................................................... 2 1.3安全仪表系统的设计原则 .......................................................................... 3
1.3.1 基本原则 ...................................................................................... 3 1.3.2 逻辑设计原则 ................................................................................ 3 1.3.3 回路配置原则 ................................................................................ 5 1.4 完整的安全仪表回路设计 .......................................................................... 5 1.5 安全仪表系统的设计步骤 .......................................................................... 6 第2章 安全度等级SIL的计算方法 ........................................................................ 7
2.1 系统结构介绍 ......................................................................................... 8
2.1.1 1oo1结构 ..................................................................................... 8 2.1.2 1oo2结构 ..................................................................................... 8 2.1.3 2oo2结构 ..................................................................................... 9 2.1.4 2oo3结构 ..................................................................................... 9 2.1.5 1oo2D结构................................................................................. 10 2.2 SIL的可靠性框图计算方法 ...................................................................... 10
2.2.1 1oo1结构的可靠性框图 ................................................................ 10 2.2.2 1oo2结构的可靠性框图 ................................................................ 11 2.2.3 2oo2结构的可靠性框图 ................................................................ 12 2.2.4 2oo3结构的可靠性框图 ................................................................ 12 2.2.5 1oo2D结构的可靠性框图 .............................................................. 12 2.2.6术语列表 ..................................................................................... 13 2.3 SIL的马尔可夫模型计算方法 .................................................................. 14
2.3.1 1oo1结构的马尔可夫模型 ............................................................. 14
2.3.2 1oo2结构的马尔可夫模型 ............................................................. 15 2.3.3 2oo2结构的马尔可夫模型 ............................................................. 17 2.3.4 2oo3结构的马尔可夫模型 ............................................................. 19 2.3.5 1oo1D结构的马尔可夫模型 ........................................................... 21 2.3.6 1oo2D结构的马尔可夫模型 ........................................................... 22 2.3.7 术语列表 .................................................................................... 24 2.4 SIL的故障树分析计算方法 ...................................................................... 25
2.4.1 1oo1结构的PFD故障树 .............................................................. 25 2.4.2 1oo2结构的PFD故障树 .............................................................. 26 2.4.3 2oo2结构的PFD故障树 .............................................................. 26 2.4.4 2oo3结构的PFD故障树 .............................................................. 27 2.4.5 2oo4结构的PFD故障树 .............................................................. 27 2.4.6 1oo1D结构的PFD故障树 ............................................................ 28 2.4.7 1oo2D结构的PFD故障树 ............................................................ 28 2.4.8 2oo2D结构的PFD故障树 ............................................................ 29 2.4.9 2oo4D结构的PFD故障树 ............................................................ 29 2.4.10术语列表 ................................................................................... 29
第3章 计算实例 ............................................................................................... 30
第1章 安全仪表系统设计概述
1.1 安全性与可用性 1.1.1 安全仪表系统的安全性
安全仪表系统的安全性是指任何潜在危险发生时，安全仪表系统保证使过程处于安全状态的能力。不同安全仪表系统的安全性是不一样的，安全仪表系统自身的故障无法使过程处于安全状态的概率越低，则其安全性越高。安全仪表系统自身的故障有两种类型。
（1）安全故障
当此类故障发生时，不管过程有无危险，系统均使过程处于安全状态。此类故障称为安全故障。对于按故障安全原则(正常时励磁、闭合) 设计的系统而言，回路上的任何断路故障是安全故障。
（2）危险故障
当此类故障存在时，系统即丧失使过程处于安全状态的能力。此类故障称为危险故障。对于按故障安全原则设计的系统而言，回路上任何可断开触点的短路故障均是危险故障。
换言之，一个系统发生危险故障的概率越低，则其安全性越高。
1.1.2 安全仪表系统的可用性
安全仪表系统的可用性是指系统在冗余配置的条件下，当某一个系统发生故障时，冗余系统在保证安全功能的条件下，仍能保证生产过程不中断的能力。
安全仪表系统设计与SIL的计算方法
