SIL驗算是對所完成的SIF回路的整體安全能力進(jìn)行量化評估驗證是否達(dá)到要求能力的過程，昌暉儀表在本文分享儀表工進(jìn)行SIL驗算的方法。
隨著國家安全監(jiān)管總局監(jiān)督管理三司安監(jiān)總管三[2014]116號文件的頒布，2016年開始，安全儀表系統(tǒng)SIS成為了涉及兩重點一重大的在役裝置和新建項目的標(biāo)配。政策變動引發(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，難免令人無所適從。
本文宗旨，不賣關(guān)子不繞圈子，盡量以最簡單語言，對不熟悉SIL，SIS，SIF但又略有耳聞的儀表工程師們做最直白的解釋，SIL驗算是怎么一回事。
簡而言之，SIL驗算是對所完成的安全儀表功能(SIF)回路的整體安全能力進(jìn)行量化評估驗證是否達(dá)到要求能力的過程。
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，需要辨識各種潛在的風(fēng)險提出解決的方案，但一旦分析完成，SIL定級結(jié)束，進(jìn)入到了SIL驗證階段，SIF回路已經(jīng)基本定型，這時候則變?yōu)閮x表工程師的主場。SIF回路也由“檢測部分-控制部分-執(zhí)行部分”組成，如下圖：
不過是系統(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，很快會醒悟到SIF回路與控制回路共同之處，沒有誰比你們更熟悉SIF回路中個單元中的組件，更適合辨識各個單元組件的SIL能力。
當(dāng)需要你配合SIL驗算工作的展開，作為一個儀表工程師，你需要做哪些準(zhǔn)備呢？無論是自己打算做驗證計算還是委托第三方做驗證計算，下圖所示的一些基本程序都不可回避。
第一步：閱讀定級報告
問題1：首先要了解SIL驗算算什么？
驗證的目的是計算每一個回路的SIL等級以及要求的平均失效概率(PFD)是否滿足定級要求，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，假如滿足，則認(rèn)為驗證合格。因此，驗證報告中每一個回路的結(jié)果要和定級每一個回路進(jìn)行對比。
平均失效概率(PFD)在標(biāo)準(zhǔn)中自有其定義，簡單的理解說，就是代表了對應(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等級也越高。毫無疑問SIL2代表比SIL1更安全，對應(yīng)的平均失效概率(PFD)更低，牢記這一點，對后期審閱SIL驗證報告將有很大的幫助。
好的開始是成功的一半，一份完美的SIL定級報告無疑是成功的第一步。
問題2：完美的SIL定級報告的完美指什么？
SIL定級報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：完整的SIF回路描述和結(jié)構(gòu)；針對每個SIF回路的SIL定級和平均失效概率(PFDavg)。
舉個完美的例子，“SIF16 脫硫塔洗滌段三個溫度TAHH2102A/B/C(2oo3)停助燃風(fēng)機(jī)K132或關(guān)MOV0203(1oo2)”；測量信號位號明確，信號之間的取舍關(guān)系明確(2oo3)，執(zhí)行動作明確，執(zhí)行動作位號明確，執(zhí)行動作之間的關(guān)系也很明確(1oo2)；PFD值和SIL等級也很明確。
然而不是所有的SIF回路描述都能做到以上的明確。
來個不太完美的例子：“醋酸儲罐T43201A液位低低聯(lián)鎖關(guān)閉閥門XV-43202A”，液位信號位號怎么沒有了？出現(xiàn)這種情況多半因為在定級階段，P&ID未定稿，或者這是個擬定新增加的信號，當(dāng)時不知道位號。這時候，只有依靠儀表工程師來找出對應(yīng)位號來完成回路了。
不完美描述是儀表工程師需要經(jīng)常面對的挑戰(zhàn)，而最大的考驗來自于發(fā)現(xiàn)SIL定級報告中的SIF描述和手里的聯(lián)鎖回路圖不對版。這時候作為一個儀表工程師，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報告是否完成在聯(lián)鎖設(shè)計之前，后期變化有無導(dǎo)致聯(lián)鎖回路變化，如果是，要求升版SIL定級報告是最理智的選擇，如前所述，SIL驗證完全依賴SIL定級報告中確定的SIF回路和SIL定級，以此為依據(jù)來做計算結(jié)果的判斷，如果定級報告都與實際不符，那么SIL驗證只能是空中閣樓了；如果定級報告已經(jīng)是最新版本，這里要澄清一個概念，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)行動作，那些沒有安全保護(hù)的功能，但處于操作需要也必須完成的執(zhí)行動作不會包含在SIF回路中，可以出現(xiàn)在聯(lián)鎖回路中。見下圖對比，有沒有恍然大悟？
面對完美或者不完美的報告，看懂定級報告，判斷定級報告的可靠性和可用性，是現(xiàn)場儀表工程師不可回避的任務(wù)，對比定級報告，填寫出SIF回路中每個組成部分的型號，就開始了儀表工程師對SIL驗證支持的第一步。
第二步：收集資料
收集資料說起來簡單做起來難，在儀表臺賬，廠家資料包，工藝流程圖，各種規(guī)格書中紛繁復(fù)雜的信息，哪些是必須的，哪些是可以跳過的呢？
其實這一點反而無需擔(dān)心，如果是委托第三方來做驗證計算，第三方會有明確的要求指定需要信息，按照要求搜集即可。大致上，儀表廠家型號規(guī)格這些都是基本要求的，檢驗周期和使用年限，故障平均修理時間也需要提供，這些都是驗證計算中需要用到的參數(shù)，安全完整性儀表系統(tǒng)SIS可不是一個搭建起來就完事的系統(tǒng)，需要依靠周期性的維護(hù)和測試來保證其可靠性，權(quán)衡維護(hù)能力在驗算中必不可少。如果現(xiàn)場維護(hù)儀表工程師如果能夠在平時的工作中特別留意儀表的故障間隔時間，故障修理時間等等，匯集給廠家，數(shù)十年以后，這就是寶貴的現(xiàn)場使用證明數(shù)據(jù)。
至于打算自己做驗證計算的儀表工程師，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
證書當(dāng)然是SIL證書，整理證書的主要目的是給驗算第三方提供失效數(shù)據(jù)，這時候引發(fā)出來一個問題，驗算軟件有自帶數(shù)據(jù)庫，為什么還需要收集失效數(shù)據(jù)？這個疑問可以在計算那個階段會有詳細(xì)解釋。
1、經(jīng)驗第一條，找到對應(yīng)儀表的SIL證書。
SIL證書包含很多信息，SIL等級，可能的硬件要求(HFT)，類型(A/B)，失效數(shù)據(jù)(Lamda λ)等等。證書，代表這塊儀表安全功能性能有了證據(jù)。目前各種來源的SIL證書泛濫，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證書真假判斷)，這且另當(dāng)別論。但有SIL證書，對驗算而言就是有米之炊了。
查看SIL證書時，務(wù)必要檢查是否有第二頁或者是否包括失效數(shù)據(jù)，不熟悉的儀表工程師往往會落入以下陷阱：掛羊頭賣狗肉陷阱，被告知所使用的儀表是帶證書的，但證書不是針對正在使用的型號，要擦亮眼睛哦；缺斤短兩陷阱，證書是那個對應(yīng)的證書，但用于驗算時候毫無幫助，因為證書只有第一頁，雖然提供了SIL等級的信息，但沒有提供相應(yīng)的失效數(shù)據(jù)。這時候就需要儀表工程師發(fā)揮掘地三尺精神，追問廠家索要失效數(shù)據(jù)，可能在證書第二頁，也可能在與證書配套的報告中(回答沒有報告的廠家，恭喜，八成遇到的是個李鬼認(rèn)證機(jī)構(gòu))，也可能出現(xiàn)在安全手冊里。
2、經(jīng)驗第二條，沒有提供的證書怎么辦？
以下文件中可能會出現(xiàn)想要的失效效率。
◆安全手冊(safety manual)
◆符合性證書(certificate of conformity)
這兩種類型的材料一般都是廠商自己提供的信息。
3、經(jīng)驗第三條，以上經(jīng)驗都不適用時，依賴于通用數(shù)據(jù)是一種選擇，這個就交給專業(yè)的驗算人員根據(jù)軟件，數(shù)據(jù)庫情況來判斷了，但是在現(xiàn)場的儀表工程師的重要性此時凸顯出來，只有依靠儀表工程師提供的儀表類型和規(guī)格，驗算第三方才能選擇數(shù)據(jù)。
exida證書
以上圖片中，紅框中所標(biāo)，包括以下信息：型號：8314系列電磁閥；廠家：ASCO；類型：A類；SIL等級：在無冗余狀態(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，證書整理工作之后，終于可以進(jìn)入計算階段了。這一階段，如果是委托的第三方做計算，儀表工程師可以放松一下安心等待。等待之中，來了解下計算用的軟件吧。
目前昌暉儀表接觸過的兩款軟件有exSILentia 和RiskCloud。
大部分工程人員習(xí)慣于用Excel來解決一些繁瑣又需要邏輯關(guān)系的計算問題，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回路驗算繁瑣又變化多端，每個回路都可能結(jié)構(gòu)不同，應(yīng)用的儀表不同，每個項目也各有不同要求，雖然標(biāo)準(zhǔn)給出的計算公式萬變不離其宗，怎樣能夠結(jié)構(gòu)靈活可以隨時按照需要裁剪又能拿標(biāo)準(zhǔn)算法套用每次計算呢?這時候Excel已經(jīng)顯得有點笨拙不夠有效率。
Exida公司開發(fā)的exSILentia,籍著Exida強(qiáng)大的儀表證書數(shù)據(jù)庫和數(shù)十年的開發(fā)經(jīng)驗，根據(jù)IEC-61508/61511標(biāo)準(zhǔn)，引入失效數(shù)據(jù)和維護(hù)能力評估，提供了很友好的平臺可令計算人員按照需求自由搭建SIF回路。在驗證計算中，exSILentia有著不可替代的地位，然而對于國內(nèi)用戶來說，外來的和尚雖然會念經(jīng)，落地卻總是有這樣那樣的問題，面對廣大大量使用國產(chǎn)化儀表和設(shè)備的本地石油化工企業(yè)，exSILentia缺乏對于國產(chǎn)品牌的支持。exSILentia自帶一個數(shù)據(jù)庫，收集了通過他們認(rèn)證的安全儀表證書，如果是選用帶有exida認(rèn)證過的儀表設(shè)備的話，只要在數(shù)據(jù)庫里選擇廠家和型號，失效數(shù)據(jù)就可以帶入計算，十分便利。不是Exida認(rèn)證的SIL證書，仍然可以用在exSILentia里面，不過需要驗算人員使用用戶創(chuàng)建功能，手動輸入相關(guān)證書數(shù)據(jù)就可以了，但使用僅限于此次計算，這些不在其數(shù)據(jù)庫中的證書如果想在下次項目中使用，需要再次手動錄入，大大削減了原本由數(shù)據(jù)庫支持帶來的便利性。更何況不能接地氣的價格，讓人不得不感慨性價比的不般配。
相比之下，后起之秀RiskCloud(歌略軟件)很及時的彌補(bǔ)了這些不足之處，RiskCloud(歌略軟件)提供在線計算，有賬號即可登陸計算，配置了豐富的儀表證書數(shù)據(jù)庫，售后服務(wù)及時，隨時能找到技術(shù)支持，價格不用說，自帶國產(chǎn)軟件性價比最優(yōu)的特點，而且付費方式靈活，提供短時賬戶，按照需要時段付費使用。
RiskCloud(歌略軟件)也使用Exida的數(shù)據(jù)庫，但相對Exida數(shù)據(jù)庫，包容性更強(qiáng)，錄入的非Exida證書都會被保留，而且鼓勵用戶向數(shù)據(jù)庫貢獻(xiàn)他們的證書，使用人員越多，用的項目越多，積累的SIL證書信息越多，對國產(chǎn)儀表的用戶更加友好。
兩款軟件都使用馬科夫模型算法，相對而言，exSILentia考慮的參數(shù)更多一點，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，計算結(jié)果也很接近。
兩款軟件都能到導(dǎo)出計算結(jié)果和報告表格，區(qū)別不大。
◆歌略軟件的導(dǎo)出表格和圖表
◆導(dǎo)出計算結(jié)果表格
◆SIF回路結(jié)構(gòu)圖及計算PFD趨勢分析餅圖
對比過了軟件，SIL驗證報告也該出爐了。此時此刻，儀表工程師又應(yīng)當(dāng)怎樣查看報告，來判斷是否是份合格的報告呢？
還記得你看過的SIL定級報告和填寫過的SIF回路數(shù)據(jù)表嗎？這時候需要你翻出來，一一打開，對比驗證報告里面的詳細(xì)計算書，檢查是否SIF回路的信息都被正確輸入了，無論上述的exSlentia還是RiskCloud都能夠生成詳細(xì)的驗證計算書，列出計算的所有參數(shù)和選擇細(xì)節(jié)。
除了看結(jié)論SIF回路可否滿足定級要求之外，從計算書中你可以發(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證書的儀表型號，是否正確選用了？
4、非exida證書失效數(shù)據(jù)是否正確輸入了？
5、無證書的儀表，是否使用了得當(dāng)?shù)耐?guī)格的通用數(shù)據(jù)？
6、是否對應(yīng)實際的檢測間隔？
7、計算出來的SIF回路各個單元和整個回路平均失效概率PFD？
......等等
此時RiskCloud的一個友好之處就是，計算書是中文的，不用擔(dān)心像面對過于高大上的exSILentia報告，不能漢化，滿篇英語，英文變成攔路虎。
會讀報告會收集資料會整理證書，恭喜你，已經(jīng)進(jìn)階SIL驗證第一層。
作者：王嬌龍(歌略軟件科技有限公司)
