在役装置安全仪表系统全生命周期管理的实践应用

闫申

摘要：介绍了安全仪表系统安全完整性评估和完善工作在石油化工领域的开展和应用情况，讨论了安全仪表系统设备检维修对于设备安全完整性等级保证的必要性，但目前国内标准规范中对安全仪表系统设备检维修的要求尚不明确，因此进一步讨论了安全完整性等级评估后的安全仪表系统管理制度的建立、检维修方式和内容，从而总结出在役装置应如何通过设备维护维修保证安全仪表系统安全完整性等级。

关键词：安全仪表系统（SIS）；可燃及有毒气体检测系统（GDS）；安全生命周期；独立保护层（IPL）；事故报警管理；长周期运行；在线诊断与测试；在线维护

1引言

由于近年化工安全生产事故频发，国家对于安全生产要求更加严格，按照《安监总管三〔2014〕116号文》要求涉及“两重点一重大”在役生产装置或设施的化工企业和危险化学品储存单位，2019年底前完成安全仪表系统评估和完善工作。目前各企业基本完成了SIL评估和完善工作，安全仪表仪表系统如何管理、各设备如何维护维修成为了石油化工企业仪表专业需要面对的主要问题。

应当根据GB/T20438中对安全仪表系统全生命周期管理的概念，对现有安全仪表系统管理制度进行改进。建立一套独立的管理制度既增加了管理流程能的繁琐程度，在执行过程中也会与现有的联锁管理制度发生冲突，因此，应从几个方面对现有联锁管理制度进行修改。

2现有安全仪表功能梳理

2.1SIL评估后，根据安全风险要求和现有防范措施对现有安全功能进行了定级，但各企业目前也对装置联锁进行了分级，其分级依据也多为影响范围，根据联锁动作后，造成单台设备、单元还是装置停工将联锁分级。

SIL定级的方法，是将风险发生概率、发生事故后果和各类削减措施的削减能力量化后，得到的结果，因此安全完整性等级直接反映了各安全联锁回路安全风险缺口的绝对值的量化计算结果。

现有联锁的分级，其目的是为了对不同重要程度的联锁实行分级管理，管理对象为各类联锁操作和联锁修改等内容。但是，目前的联锁分级存在一定弊端，因为目前联锁分级为定性分级，一般以联锁对象为一个单位进行分级，因此，不同安全完整性等级的安全功能可能会被分为一个级别，然而对SIL0和SIL3的安全仪表功能进行旁路或其他维护操作时，显然应当采取不同级别的风险辨识工作和相应的预防措施，这是现有联锁分级制度所不能实现的，因此应当对装置现有联锁分级按照SIL评估结果重新分级管理，以保证安全仪表系统管理有一个量化的管理依据。

2.2操作、维护和修理

由于SIL评估报告中对于操作和维护的指导内容有限，且GB/T20438和GB/T21109中对安全仪表系统操作与维护中的内容比较笼统，应当对操作与维护内容进行进一步细化，才能保证制度和规程的可执行性。

安全仪表系统的操作可以结合现有制度，应先对相关的日常操作进行梳理，对比现有操作内容，进行增减，不同于现有制度的是，应在编制操作规程过程中，考虑各类操作对安全仪表功能完整性的影响，如旁路操作和联锁数值的临时修改，如发生上述情况，则应建立相应的活动和约束已防止一个危险事件的不安全状态和/或减小事件后果需要采取的动作和约束（例如，为了测试或维护一个系统，何时需对它进行旁路，以及需要实现何种附加缓解步）。

对于日常维护和设备检修，国标中没有明确何种方式的维护和检修满足要求，仅在目的中明确了，作业过程中应当保持每个仪表安全功能的SIL；且维护和修理的结果是保持设计的功能安全。因此为了保证上述目的，首先应对SIS中各环节制定相应的维护和修理标准以及相应的规程，安全仪表的控制系统，可以采用现有的点检机制，在具备检修条件时进行点检。现场设备则相对复杂，需对设备进行分类考虑：由于结构简单，热电阻、热电偶等测温元件的维护维修相对简单外观检查良好，检定合格即可。变送器类则相对复杂，首先应对设备进行拆解，确定硬件设备有无损坏，堵塞，如压力变送器，应对其膜盒部分进行检查，确保膜盒完好，腔体无杂物，法兰密封良好无损坏泄漏，其次需对电子电路部分进行相关检查，有无元器件老化等问题，最后，还应对变送器进行校验，保证精度；执行元件则更为复杂，首先执行元件是由若干独立的小元件组成，如一台切断阀，其由阀体、执行机构、电磁阀和气控件等共同组成，修理则可能有不能人员进行，因此，维修结束后，如何验证阀门的运行状态是否满足所在SIF中的安全完整性要求较为复杂，应当从设备泄漏，动作时间等多个方面进行确认。

然而众多标准规范中以及SIL评估计算过程中，都没有提及对于仪表公用系统的要求，但在实践过程中，电缆、气源等公用系统的故障导致的仪表失效是主要原因，因此，为了保证安全仪表系统完整性，在维护和维修过程中，必须对仪表公用系统进行确认，电缆可以采用巡线器等设备对电缆情况进行检测，仪表风系统则可以通过切断分支阀，计算保压时间来检测仪表风管路中的各类问题，只有这样才能保证整个安全仪表系统各个环节工作正常。

当仪表设备使用年限较长时，则应根据仪表设备供应商提供的失效率-时间曲线，比较SIL计算时所采用的失效概率，如已超出计算失效率，则应及时更换相应设备，保证仪表安全完整性。这也解决了各企业仪表设备使用寿命没有合适的指导意见的问题。

3SIL评估后的完善工作如何开展

企业在完成SIL评估后，对确定了SIL等级的安全联锁和一般逻辑控制回路进行梳理，同实际在用联锁回路明细比较是否存在漏项和错误，对评估后联锁投用存在难度的，明确仪表原因和工艺设备原因，工艺设备原因并制定整改措施。

针对SIL评估整改建议，对于要求增加仪表测点的整改建议，创造条件进行设备开孔，对于加强管理的整改建议（如增加阻火器前后差压报警和现场巡检，及时清理阻火器要求），则应着手完善相应的管理制度，明确报警管理要求。保证各层独立保护层发挥相应作用。

同时应根据SIL评估报告，编制包含SIL评估信息的全新联锁基础管理资料，编写过程中对评估是否存在漏项和错误进行排查。对整改措施进行分类整理（工艺、设备变更和委托设计），明确需修改逻辑，需增加测量仪表和设备开孔的各整改措施。

最后，对降级为一般逻辑控制回路的各联锁（如机组轴瓦温度高高联锁），应确认是否可修改为报警回路作为IPL，起到同样的风险消减能力，这样则可以有效较少联锁相关工作的强度。

4结语

我们应利用SIL评估及完善工作的契机，对现役装置的联锁情况进行梳理，完善基础资料，特别是对老旧装置、利旧机组等安全联锁不完善的情况进行分析，将不能投用的联锁，按照仪表原因和工艺、设备原因进行分类，制定相应整改方案，评估后进行整改。利用SIL评估手段，我们解决了过去面对投用难、不合理的联锁设置束手无策的境地，可以主动的提出整改方案和手段。

参考文献：

[1]范咏峰.双电磁阀配置在石油化工装置中的应用[J].石油化工自动化，2011，47（3）：6.