安全完整性等级（SIL）定级方法及应用实践

SIL定级方法有很多种，包括保护层分析(LOPA)方法、风险矩阵法、风险图表法以及先进的领结图分析方法。我国目前普遍应用LOPA方法用于SIL定级。每种方法都有其独特的优点和缺点。它们只是一种分析和评估方法，没有必要将某种方法“神化”或者“妖魔化”，选择“适合自己的”才是好的。本书系统性地讲述了SIL定级的几种方法、各自的优缺点，并通过大量的实际例子阐述了各种方法应用实践及使用误区，旨在帮助企业更好地理解和掌握方法及其应用。

《安全完整性等级（SIL）定级方法及应用实践》在介绍安全仪表功能(SIF)和安全完整性等级(SIL)的基础上，系统性地介绍了SIL定级常用的方法及其应用实践，包括保护层分析(LOPA)方法、风险矩阵法、风险图表法、事件树、故障树以及领结图分析法，并详细介绍了LOPA方法中的初始事件、促使事件、条件修正因子、独立保护层(IPL)以及风险可接受标准对于SIL定级的影响。此外，本书通过大量的实践案例详细介绍了各种方法在SIL定级中的应用实践以及LOPA方法在SIL定级中的应用误区。本书适合流程工业领域的安全生产技术人员和管理人员、工程设计人员、安全咨询服务机构的专业人员使用，也可供高等院校安全工程专业及其他过程安全相关专业师生参考。

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第1章安全仪表功能及安全完整性等级概述1
1.1过程安全概述1
1.1.1过程安全管理体系简介1
1.1.2推动过程安全的策略4
1.2安全仪表功能概述5
1.2.1功能安全标准框架5
1.2.2功能安全常用术语7
1.2.3SIS全生命周期管理简介9
1.3安全完整性等级（SIL）定级11
1.3.1安全仪表功能的要求模式11
1.3.2安全完整性等级划分12
1.3.3安全仪表系统失效类型13
1.3.4安全完整性等级定级方法简介13

第2章保护层分析（LOPA）方法15
2.1LOPA方法概述15
2.1.1LOPA方法的目的15
2.1.2LOPA方法分析流程17
2.1.3LOPA方法应用21
2.2初始事件22
2.2.1识别初始事件22
2.2.2初始事件的发生频率23
2.3促使事件29
2.3.1季节及天气作为促使事件30
2.3.2生产特定阶段作为促使事件30
2.3.3生产及产品周期作为促使事件31
2.3.4促使事件的应用举例31
2.4条件修正因子43
2.4.1点火概率44
2.4.2出现爆炸性混合环境的概率46
2.4.3爆炸概率46
2.4.4人员处于受影响区域的概率47
2.4.5人员死亡的概率49
2.5独立保护层49
2.5.1独立保护层概述49
2.5.2独立保护层举例53
2.5.3独立保护层的属性要求及验证58
2.5.4独立保护层的分类63
2.5.5主动型独立保护层64
2.5.6被动型独立保护层71
2.5.7人员响应73
2.6后果分析76
2.6.1定性的后果分析方法78
2.6.2定量的后果分析方法81
2.7事故情形的发生频率84
2.8高要求模式86
2.9风险可接受标准的影响93
2.10LOPA方法在SIL定级中的应用94
2.10.1定性的SIL定级方法95
2.10.2定量的SIL定级方法100
2.11LOPA方法的局限性101
2.12LOPA方法在SIL定级中的应用误区104

第3章风险矩阵法127
3.1风险矩阵法概述127
3.1.1传统的风险矩阵法127
3.1.2基于风险等级的风险矩阵法129
3.1.3基于SIL等级的风险矩阵法133
3.2风险矩阵法在SIL定级中的应用134
3.3改进的风险矩阵法139
3.3.1改进的风险矩阵法分析流程139
3.3.2改进的风险矩阵法分析举例141
3.3.3改进的风险矩阵法的局限性144

第4章风险图表法146
4.1风险图表法概述146
4.1.1DIN V 19250提出的风险图表法146
4.1.2IEC 61511提出的风险图表法148
4.2风险图表法在SIL定级中的应用152
4.3改进的风险图表法简介及应用155
4.3.1基于独立保护层的风险图表法155
4.3.2基于LOPA的风险图表法160
4.3.3改进的风险图表法的局限性166

第5章SIL定级其他方法167
5.1事件树分析法167
5.1.1事件树分析法简介167
5.1.2事件树分析法在SIL定级中的应用169
5.2故障树分析法和领结图分析法174
5.2.1故障树分析法175
5.2.2领结图分析法175

第6章SIL定级方法比较及总结182
6.1比较182
6.2总结184

中英文对照表185

参考文献189

安全是什么？安全是一个广义的名词，不同人及不同企业可能会有不同的答案。安全可以包括生产相关的安全，如过程安全、作业安全、产品安全等，也可以包括日常生活中的安全。对于过程工业企业，过程安全管理不力导致的事故往往比其他领域的事故更加严重。近几十年来全球发生了很多起火灾、爆炸及有毒物质泄漏的灾难性事故，造成了巨大的人员伤害、财产损失、环境破坏及企业声誉的影响，过程安全已然成为社会普遍关注的重要问题之一。 
随着中国经济的快速增长，化工行业的快速发展，如何解决合规性与过程安全之间的矛盾，业务连续性以及业务发展策略与过程安全之间的矛盾成为企业管理层需要重点关注的问题之一，从而使过程安全成为企业可持续发展的核心竞争力之一。
功能安全作为过程安全与仪表自动化领域的一个交叉学科，采用自动化系统作为安全保护措施，基于系统全生命周期风险分析和功能要求进行管理。中国也在近10年逐步推行功能安全，并要求在“两重点一重大”项目中设置安全仪表系统（SIS）。例如，国家安全生产监督总局在2014年发布了《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》（安监总管三[2014]116号），要求自2018年1月11日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施设计符合要求的安全仪表系统，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，需要在2019年前完成安全仪表系统评估和完善工作。此外，国务院办公厅在2016年印发了《危险化学品安全综合治理方案》（国办发[2016]88号），要求新建化工装置必须装备自动化控制系统，涉及“两重点一重大”的化工装置必须装备安全仪表系统。有效地识别安全仪表功能（SIF），确定其相应的安全完整性等级（SIL）是企业管理层需要从技术层面解决的问题，从而更好地预防灾难性事故的发生，并满足业务连续性及发展策略的要求。
SIL定级方法有很多种，包括保护层分析（LOPA）方法、风险矩阵法、风险图表法以及先进的领结图分析法。我国目前普遍应用LOPA方法进行SIL定级。每种方法都有其独特的优点和缺点。它们只是分析和评估方法，没有必要将某种方法“神化”或者“妖魔化”，选择“适合自己的”才是最好的。
本书系统性地讲述了SIL定级的几种方法、各自的优缺点，并通过大量的实际例子阐述了各种方法应用实践及使用误区，旨在帮助企业更好地理解和掌握方法并进行应用。本书共分为6章内容。
第1章为安全仪表功能及安全完整性等级概述。介绍了过程安全的特点、演变、过程安全和功能安全的关系、功能安全的演变和标准框架、安全仪表系统、安全仪表功能及SIL等级要求。
第2章为保护层分析（LOPA）方法。鉴于我国目前普遍应用LOPA方法进行SIL定级，因此系统阐述了LOPA方法的分析流程、各个要素的应用，并通过大量的实际例子介绍了LOPA方法在SIL定级中的应用实践和应用误区，旨在帮助读者系统地了解LOPA方法的应用实践。
第3章为风险矩阵法。介绍了传统风险矩阵法用于SIL定级时的流程及其应用，鉴于传统风险矩阵法的缺点，同时介绍了改进的风险矩阵法应用于SIL定级，并通过实际的例子讲述了两种风险矩阵法的应用实践。
第4章为风险图表法。风险图表法也是较为常用的SIL定级方法之一。介绍了传统风险图表法的SIL定级流程及应用，并详细介绍了两种改进的风险图表法，旨在帮助读者了解几种风险图表法在SIL定级中的实际应用。
第5章为SIL定级其他方法。描述了可以用于SIL定级的其他方法，包括事件树分析法、故障树分析法以及更为先进的领结图分析法（Bow-Tie Analysis），并以实际的例子介绍了三种方法的应用，旨在帮助读者全面了解SIL定级的方法种类。
第6章为SIL定级方法比较及总结。对比了第2～5章中介绍的每种方法，并在对比的基础上对SIL定级方法的选择及应用进行了相应总结，旨在帮助读者了解各种方法的优劣，便于选择适合自己企业的方法。
作者本人在从业期间曾亲自完成或者审核了上百个SIL定级项目和报告。本书旨在将本人在SIL定级项目和报告审核过程中的经验及实践体会和各位同仁分享，作为抛砖引玉，为企业的过程安全略尽绵薄之力。
非常感谢辉瑞公司（Pfizer Inc.）全球EHS部门高级经理王文君先生对本书主题的认可，并为本书作序。同时，在本书编写过程中，得到了业界朋友的帮助和建议，借此机会，表示衷心感谢！
为了全身心投入写作，家人给予了大量的支持和帮助，因此一并感谢来自家庭的理解和支持。
由于知识和水平有限，不足之处在所难免，望读者谅解并提出宝贵的改进建议。 

员文权
2022年5月上海