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摘要：依照家安监总局发布的《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）上的相关要求，分析了我国目前安全仪表系统管理上的现状及存在的问题。通过对IEC65611安全生命周期各阶段内容说明，明确了安全仪表系统管理的基本程序。
关键词：安全仪表系统；生命周期；危险化学品；SIL认证
近几年来，全国安全生产形势总体趋向好转，但形势依然严峻，问题依然突出，安全生产水平落后，安全仪表系统管理基础薄弱。发生的重大化工（危险化学品）事故大都与安全仪表失效或设置不当有关。为加强化工安全仪表系统管理，防止和减少危险化学品事故发生，国家安监总局发布了《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），对化工系统安全仪表系统工作的推进，提出了具体要求：
（1）从2018年1月1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要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。
（2）企业应在评估基础上，制定安全仪表系统管理方案和定期检验测试计划。对于不满足要求的安全仪表功能，要制定相关维护方案和整改计划，2019年底前完成安全仪表系统评估和完善工作。其他化工装置、危险化学品储存设施，要参照本意见要求实施。
（3）为响应安监总局的要求，各企业都在积极推进安全仪表系统的实施工作。但国内化工系统安全仪表系统的建立这项工作也就这几年才全面展开，基础薄弱，认识水平低，专业人员缺乏。安全仪表系统管理工作大多只做了表面工作，其真正的内涵及要求没有理解清楚，以至于安全仪表系统在企业安全生产中起不到真正的保護作用，达不到预定的目标，不能将危险及损害减少到最小。
安全仪表系统管理是一个系统工程，提出了安全生命周期活动这种概念，将安全仪表系统管理贯穿到安全生命周期的各个阶段，每个阶段活动的内容和目标都不一样，直到安全仪表系统停运。所以说这项工作应由一个团队来完成，应包含工艺、设备、评价、认证、设计、自控、安装、维修、操作运行等专业，不是说有几个设计或评价人员就可以完成，只有这样，才能保证安全生命周期的内容一是做了，二是做到位了，三是按合理的顺序做的。
一、安全仪表系统（SIS）发展及现状
在石油/天然气开采运输、石油化工、发电、化工等工业领域，安全仪表系统很早就被广泛应用于生产工艺及设备防护的特定场合。如紧急停车系统（ESD）、燃烧器管理系统（BMS）、火灾和气体安全系统（FGS）、高完整性压力保护系统（HIPPS）等的应用，均以提高系统安全保护能力，降低安全事故损害程度为目的，将对生产设施、人员及环境的损害减少到最小。
随着化工技术的发展，工艺过程越来越复杂，规模越来越大，安全要求越来越高，仅仅依靠自动化控制技术，已经不能满足安全生产的要求，建立一套以功能安全为核心的安全管理体系成为必然。目前，安全仪表系统已经从传统的过程控制概念中脱颖而出，并与基本过程控制系统（如DCS）并驾齐驱，成为自控领域的一个重要分支。
为了确保安全仪表系统的功能得到切实执行，功能安全的相关研究诞生了。
近年来，欧美发达国家都在致力研究解决安全仪表系统的功能安全问题，均发布了一系列功能安全相关标准。1996年美国仪器仪表协会首先完成一个关于过程工业安全仪表系统的标准ANSI/ISA-S84.01〔1〕。但随着国际电工委员会在1998年出台了功能安全国际标准IEC61508；2003年发布了适合于过程工业的国际标准IEC61511，安全仪表系统在工业领域中应用的标准逐步得到统一。
该标准是功能安全的通用标准，是行业制订功能安全标准的基础，好多国家都将它作为自己的国家标准或在它基础上完善了自己的标准。我国分别于2006年、2007年分别发布了等同IEC61508/ IEC61511的GB/T20438/GB/T21109〔2〕〔3〕标准，这些标准对系统的安全功能提出了要求，但没有明确具体实施的方法和步骤。
化工生产的特点多年来一直是“高温、高压、高技术，易燃、易爆、易中毒”，系统复杂，控制要求高，易发生事故。随着国家安监部门对化工企业安全管理力度的加强，技术要求的提高，企业对安全生产的重视程度越来越强，安全设施逐步得到完善。在自动化程度得到提高的同时，安全仪表系统也进一步得到完善。安全仪表系统所包含的安全联锁系统、紧急停车系统和有毒有害、可燃气体及火灾检测保护系统等都投入运行，对确保企业生产的安全稳定运行起到了重大作用。但不可否认，我们的安全仪表系统管理工作起步较晚，还处于初级阶段，还有许多需要进一步完善的地方，离IEC61508/IEC61511标准的要求还有很大差距。如缺乏具体的实施步骤及验收标准；对设计、认证机构的工作内容及要求标准不明确；专业人员缺乏，一些工作还多局限在表面现象。正如国家安监总局116号文所要求的：“随着我国化工装置、危险化学品储存设施规模大型化、生产过程自动化水平逐步提高，同步加强和规范安全仪表系统管理，十分紧迫和必要。〔4〕”
二、安全仪表系统生命周期及内容
（一）安全仪表系统定义
安全仪表系统（SAFEty Instrument System，SIS）是用来实现一个和多个安全仪表功能的控制系统。
它是由传感器、逻辑控制器、最终执行元件组成。当工艺控制参数达到或超过预定的设置值时，按照预先设置的程序动作，将工艺过程或生产装置置于安全状态。防止危险的发生或减轻事故后果，最终保证人员、设备和环境的安全。
（二）IEC61508与IEC61511的内容
1EC61508是一个适合于各个工业领域的标准，而1EC61511是基于过程工业行之有效的工程实践制定的功能安全标准，侧重于行业应用。 对于安全仪表系统的设备，1EC61511只提出外在性能指标要求，如可靠性、安全完整性、硬件故障裕度、诊断覆盖等，并没有对设备研发和制造做出要求。
因此对于设备制造商来说，开发产品应遵循1EC61508的相关规定，而对于设计院、安装单位、最终用户来说，则应遵循IEC61511的要求，如图1
1EC61511是IEC发布的一个基于1EC61508的特定行业—过程工业的功能安全标准，适合于过程工业的广泛领域应用，如化工、石油/天然气开采及储运、发电等行业。它所体现的管理理念，代表了当今过程工业功能安全最好的应用实践活动，有非常高的应用价值。
从IEC61508/ IEC61511标准产生的背景可以看出，企业积累的应用理论和工程规范，成就了国际标准；反过来，标准的发布，又在更高层次上，促进了业界的协调统一。
IEC61511标准采纳了一个关键条款“宗亲条款”对实际应用非常有意义。“宗亲条款”的含义是：对于按照以前的标准规范和工程实践设计、建造的、已经存在的安全仪表系统，业主可以通过以下两方面确认“设备是以安全的方式设计、维护、校验、测试和操作”。
①确认进行了危险和风险分析，以定量的或定性的方式，确定原来SIS中的每个SIF达到新标准中所要求的风险降低水平要求。
②确认对已经存在的SIF进行了評估，确定它们满足了所需要的风险降低要求。
通过以上两方面确认，再满足IEC61511标准给出的“经验使用”的选型原则，原来存在的安全仪表系统就符合IEC61511标准的要求，可以继续使用。
这对于已经运行很多年的系统来说是个利好的消息，我们可以对已存在的安全仪表系统重新进行确认、验收、审计、完善，只要满足IEC61511标准的要求，就没必要另外上一套安全仪表系统，这将大大减少企业的负担。
（三）IEC61511标准的安全生命周期及内容
1.安全生命周期
安全生命周期（SLC）是指从项目设计阶段开始，到SIS使用结束，这样一个时间周期内，与执行安全仪表功能有关的所有发生的必要活动。IEC61511标准的安全生命周期包括三个大的阶段活动：分析、工程实施、操作运行。如图2所示
2.安全生命周期内容
IEC61511标准的安全生命周期主要分十个阶段，每个阶段都有相应目的。
（1）危险和风险分析。确定工艺流程及其相关设备存在的风险和危险事件、导致危险事件的事件顺序、与危险事件相关的原因、风险降低要求，以及为取得必要风险降低所要求的安全功能。
（2）将功能安全分配到保护层。对每个安全仪表功能确定相应的安全完整性等级。
（3）SIS安全要求规格书。指定每个SIS所要求的安全仪表功能，以及为取得所要求的功能安全，每个安全仪表功能相应的安全完整性要求。
（4）SIS的设计和工程。设计SIS系统，满足安全仪表功能及安全完整性要求。
（5）SIS的安装、调试、验证、审计。SIS的集成并测试。确认SIS系统满足安全仪表功能及安全完整性要求。
（6）SIS操作及维护。在SIS操作和维护期间，确保SIS保持安全功能。
（7）SIS修改。对SIS进行修改、功能完善。确保安全完整性等级达到要求并保持不降低。
（8）停用。确保由相应的管理部门或组织对气进行全面的审查，并保证停用不会对安全保护造成影响。
（9）SIS确认。对特定阶段的输出进行测试和评定，确保本阶段的成果与本标准提示的该阶段输入保持一致，并正确无误。
（10）SIS功能安全评估。对SIS达到的功能安全水平进行调研、评审。
在安全仪表系统的生命周期内，每个阶段都有相应的目的、要求以及为满足要求所采取的办法，我们应严格按照这些要求去做。
三、安全完整性等级（SIL）认证
（一）安全完整性等级
在规定的状态和时间周期内，SIS圆满完成所要求的安全仪表功能的平均概率被称为安全完整性。
安全完整性等级越高，其执行所要求的功能安全失效的概率就越低。安全完整性等级（SIL）一般分四级，SIL1为最低安全完整性等级，SIL4为最高级安全完整性等级，包括对产品和对系统两个层次。
安全完整性等级的划分，为工程设计和SIS设备选型提供基准。在工程实践中，我们可以采用较低的SIL系统配置较高的SIL要求的SIF。如将两个SIL1的系统并联，可满足SIL2的功能要求。
（二）SIL认证
SIL认证就是基于IEC 61508， IEC 61511， IEC61513， IEC 13849-1， IEC 62061， IEC 61800-5-2等标准，对安全设备的安全完整性等级（SIL）进行评估和确认的一种第三方评估、验证和认证。
功能安全认证主要涉及针对安全设备开发流程的文档管理（FSM）评估，硬件可靠性计算和评估、软件评估、环境试验、EMC电磁兼容性测试等内容。
SIL认证首先要确保认证机构有相应的认证资质，有资质的才拥有相应的认证资格，国内目前有很多SIL认证机构，挂着SIL认证的名义，实则无认证相关资质，导致认证结果不能做到真实有效，对后续工作的开展影响很大。
国内SIL认证比较熟知的有：德国莱茵T?V集团、上海所、北京所、法国BV等机构。
认证机构所出具的SIL认证证书必须规范准确，内容全面。至少包含以下五方面内容。
①认证产品名称；
②认证产品等级；
③认证参考的标准；
④认证产品类别；
⑤认证产品重要参数等。
在验收、审计阶段，一定要对证书上提供的参数逐一确认，杜绝虚假数据，以确保SIF安全功能的实现。
四、结论
安全仪表系统（SIL）管理是个系统工程，涉及面广、层次深、周期长，需要有一系列技术标准和认证体系支撑，与原来的单一的联锁保护系统有本质的区别，将事故的预防及控制定量化。
其本质是通过加强管理，提高SIF的可靠性，达到安全功能的实现，将安全事故的发生及造成的损害减少到最小。
目前虽然基础薄弱，但我们应该提高认识水平，加强管理，规范程序，杜绝弄虚作假，真正将化工安全仪表系统管理水平提高一个新的高度。
（作者单位：阳煤丰企集团临猗分公司）
作者简介：陈社有，1965年生，男，工程师，学士，毕业于山西大学物理系，研究方向：煤化工技改及生产管理等。
参考文献
[1]张建国.安全仪表系统在过程工业中的应用[M].中国电力出版社，2010.
[2]电器/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全[S]GB/T20438.
[3]过程工业领域安全仪表系统的功能安全[S]GB/T21109.
[4]《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.
关键词：安全仪表系统；生命周期；危险化学品；SIL认证
近几年来，全国安全生产形势总体趋向好转，但形势依然严峻，问题依然突出，安全生产水平落后，安全仪表系统管理基础薄弱。发生的重大化工（危险化学品）事故大都与安全仪表失效或设置不当有关。为加强化工安全仪表系统管理，防止和减少危险化学品事故发生，国家安监总局发布了《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），对化工系统安全仪表系统工作的推进，提出了具体要求：
（1）从2018年1月1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要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。
（2）企业应在评估基础上，制定安全仪表系统管理方案和定期检验测试计划。对于不满足要求的安全仪表功能，要制定相关维护方案和整改计划，2019年底前完成安全仪表系统评估和完善工作。其他化工装置、危险化学品储存设施，要参照本意见要求实施。
（3）为响应安监总局的要求，各企业都在积极推进安全仪表系统的实施工作。但国内化工系统安全仪表系统的建立这项工作也就这几年才全面展开，基础薄弱，认识水平低，专业人员缺乏。安全仪表系统管理工作大多只做了表面工作，其真正的内涵及要求没有理解清楚，以至于安全仪表系统在企业安全生产中起不到真正的保護作用，达不到预定的目标，不能将危险及损害减少到最小。
安全仪表系统管理是一个系统工程，提出了安全生命周期活动这种概念，将安全仪表系统管理贯穿到安全生命周期的各个阶段，每个阶段活动的内容和目标都不一样，直到安全仪表系统停运。所以说这项工作应由一个团队来完成，应包含工艺、设备、评价、认证、设计、自控、安装、维修、操作运行等专业，不是说有几个设计或评价人员就可以完成，只有这样，才能保证安全生命周期的内容一是做了，二是做到位了，三是按合理的顺序做的。
一、安全仪表系统（SIS）发展及现状
在石油/天然气开采运输、石油化工、发电、化工等工业领域，安全仪表系统很早就被广泛应用于生产工艺及设备防护的特定场合。如紧急停车系统（ESD）、燃烧器管理系统（BMS）、火灾和气体安全系统（FGS）、高完整性压力保护系统（HIPPS）等的应用，均以提高系统安全保护能力，降低安全事故损害程度为目的，将对生产设施、人员及环境的损害减少到最小。
随着化工技术的发展，工艺过程越来越复杂，规模越来越大，安全要求越来越高，仅仅依靠自动化控制技术，已经不能满足安全生产的要求，建立一套以功能安全为核心的安全管理体系成为必然。目前，安全仪表系统已经从传统的过程控制概念中脱颖而出，并与基本过程控制系统（如DCS）并驾齐驱，成为自控领域的一个重要分支。
为了确保安全仪表系统的功能得到切实执行，功能安全的相关研究诞生了。
近年来，欧美发达国家都在致力研究解决安全仪表系统的功能安全问题，均发布了一系列功能安全相关标准。1996年美国仪器仪表协会首先完成一个关于过程工业安全仪表系统的标准ANSI/ISA-S84.01〔1〕。但随着国际电工委员会在1998年出台了功能安全国际标准IEC61508；2003年发布了适合于过程工业的国际标准IEC61511，安全仪表系统在工业领域中应用的标准逐步得到统一。
该标准是功能安全的通用标准，是行业制订功能安全标准的基础，好多国家都将它作为自己的国家标准或在它基础上完善了自己的标准。我国分别于2006年、2007年分别发布了等同IEC61508/ IEC61511的GB/T20438/GB/T21109〔2〕〔3〕标准，这些标准对系统的安全功能提出了要求，但没有明确具体实施的方法和步骤。
化工生产的特点多年来一直是“高温、高压、高技术，易燃、易爆、易中毒”，系统复杂，控制要求高，易发生事故。随着国家安监部门对化工企业安全管理力度的加强，技术要求的提高，企业对安全生产的重视程度越来越强，安全设施逐步得到完善。在自动化程度得到提高的同时，安全仪表系统也进一步得到完善。安全仪表系统所包含的安全联锁系统、紧急停车系统和有毒有害、可燃气体及火灾检测保护系统等都投入运行，对确保企业生产的安全稳定运行起到了重大作用。但不可否认，我们的安全仪表系统管理工作起步较晚，还处于初级阶段，还有许多需要进一步完善的地方，离IEC61508/IEC61511标准的要求还有很大差距。如缺乏具体的实施步骤及验收标准；对设计、认证机构的工作内容及要求标准不明确；专业人员缺乏，一些工作还多局限在表面现象。正如国家安监总局116号文所要求的：“随着我国化工装置、危险化学品储存设施规模大型化、生产过程自动化水平逐步提高，同步加强和规范安全仪表系统管理，十分紧迫和必要。〔4〕”
二、安全仪表系统生命周期及内容
（一）安全仪表系统定义
安全仪表系统（SAFEty Instrument System，SIS）是用来实现一个和多个安全仪表功能的控制系统。
它是由传感器、逻辑控制器、最终执行元件组成。当工艺控制参数达到或超过预定的设置值时，按照预先设置的程序动作，将工艺过程或生产装置置于安全状态。防止危险的发生或减轻事故后果，最终保证人员、设备和环境的安全。
（二）IEC61508与IEC61511的内容
1EC61508是一个适合于各个工业领域的标准，而1EC61511是基于过程工业行之有效的工程实践制定的功能安全标准，侧重于行业应用。 对于安全仪表系统的设备，1EC61511只提出外在性能指标要求，如可靠性、安全完整性、硬件故障裕度、诊断覆盖等，并没有对设备研发和制造做出要求。
因此对于设备制造商来说，开发产品应遵循1EC61508的相关规定，而对于设计院、安装单位、最终用户来说，则应遵循IEC61511的要求，如图1
1EC61511是IEC发布的一个基于1EC61508的特定行业—过程工业的功能安全标准，适合于过程工业的广泛领域应用，如化工、石油/天然气开采及储运、发电等行业。它所体现的管理理念，代表了当今过程工业功能安全最好的应用实践活动，有非常高的应用价值。
从IEC61508/ IEC61511标准产生的背景可以看出，企业积累的应用理论和工程规范，成就了国际标准；反过来，标准的发布，又在更高层次上，促进了业界的协调统一。
IEC61511标准采纳了一个关键条款“宗亲条款”对实际应用非常有意义。“宗亲条款”的含义是：对于按照以前的标准规范和工程实践设计、建造的、已经存在的安全仪表系统，业主可以通过以下两方面确认“设备是以安全的方式设计、维护、校验、测试和操作”。
①确认进行了危险和风险分析，以定量的或定性的方式，确定原来SIS中的每个SIF达到新标准中所要求的风险降低水平要求。
②确认对已经存在的SIF进行了評估，确定它们满足了所需要的风险降低要求。
通过以上两方面确认，再满足IEC61511标准给出的“经验使用”的选型原则，原来存在的安全仪表系统就符合IEC61511标准的要求，可以继续使用。
这对于已经运行很多年的系统来说是个利好的消息，我们可以对已存在的安全仪表系统重新进行确认、验收、审计、完善，只要满足IEC61511标准的要求，就没必要另外上一套安全仪表系统，这将大大减少企业的负担。
（三）IEC61511标准的安全生命周期及内容
1.安全生命周期
安全生命周期（SLC）是指从项目设计阶段开始，到SIS使用结束，这样一个时间周期内，与执行安全仪表功能有关的所有发生的必要活动。IEC61511标准的安全生命周期包括三个大的阶段活动：分析、工程实施、操作运行。如图2所示
2.安全生命周期内容
IEC61511标准的安全生命周期主要分十个阶段，每个阶段都有相应目的。
（1）危险和风险分析。确定工艺流程及其相关设备存在的风险和危险事件、导致危险事件的事件顺序、与危险事件相关的原因、风险降低要求，以及为取得必要风险降低所要求的安全功能。
（2）将功能安全分配到保护层。对每个安全仪表功能确定相应的安全完整性等级。
（3）SIS安全要求规格书。指定每个SIS所要求的安全仪表功能，以及为取得所要求的功能安全，每个安全仪表功能相应的安全完整性要求。
（4）SIS的设计和工程。设计SIS系统，满足安全仪表功能及安全完整性要求。
（5）SIS的安装、调试、验证、审计。SIS的集成并测试。确认SIS系统满足安全仪表功能及安全完整性要求。
（6）SIS操作及维护。在SIS操作和维护期间，确保SIS保持安全功能。
（7）SIS修改。对SIS进行修改、功能完善。确保安全完整性等级达到要求并保持不降低。
（8）停用。确保由相应的管理部门或组织对气进行全面的审查，并保证停用不会对安全保护造成影响。
（9）SIS确认。对特定阶段的输出进行测试和评定，确保本阶段的成果与本标准提示的该阶段输入保持一致，并正确无误。
（10）SIS功能安全评估。对SIS达到的功能安全水平进行调研、评审。
在安全仪表系统的生命周期内，每个阶段都有相应的目的、要求以及为满足要求所采取的办法，我们应严格按照这些要求去做。
三、安全完整性等级（SIL）认证
（一）安全完整性等级
在规定的状态和时间周期内，SIS圆满完成所要求的安全仪表功能的平均概率被称为安全完整性。
安全完整性等级越高，其执行所要求的功能安全失效的概率就越低。安全完整性等级（SIL）一般分四级，SIL1为最低安全完整性等级，SIL4为最高级安全完整性等级，包括对产品和对系统两个层次。
安全完整性等级的划分，为工程设计和SIS设备选型提供基准。在工程实践中，我们可以采用较低的SIL系统配置较高的SIL要求的SIF。如将两个SIL1的系统并联，可满足SIL2的功能要求。
（二）SIL认证
SIL认证就是基于IEC 61508， IEC 61511， IEC61513， IEC 13849-1， IEC 62061， IEC 61800-5-2等标准，对安全设备的安全完整性等级（SIL）进行评估和确认的一种第三方评估、验证和认证。
功能安全认证主要涉及针对安全设备开发流程的文档管理（FSM）评估，硬件可靠性计算和评估、软件评估、环境试验、EMC电磁兼容性测试等内容。
SIL认证首先要确保认证机构有相应的认证资质，有资质的才拥有相应的认证资格，国内目前有很多SIL认证机构，挂着SIL认证的名义，实则无认证相关资质，导致认证结果不能做到真实有效，对后续工作的开展影响很大。
国内SIL认证比较熟知的有：德国莱茵T?V集团、上海所、北京所、法国BV等机构。
认证机构所出具的SIL认证证书必须规范准确，内容全面。至少包含以下五方面内容。
①认证产品名称；
②认证产品等级；
③认证参考的标准；
④认证产品类别；
⑤认证产品重要参数等。
在验收、审计阶段，一定要对证书上提供的参数逐一确认，杜绝虚假数据，以确保SIF安全功能的实现。
四、结论
安全仪表系统（SIL）管理是个系统工程，涉及面广、层次深、周期长，需要有一系列技术标准和认证体系支撑，与原来的单一的联锁保护系统有本质的区别，将事故的预防及控制定量化。
其本质是通过加强管理，提高SIF的可靠性，达到安全功能的实现，将安全事故的发生及造成的损害减少到最小。
目前虽然基础薄弱，但我们应该提高认识水平，加强管理，规范程序，杜绝弄虚作假，真正将化工安全仪表系统管理水平提高一个新的高度。
（作者单位：阳煤丰企集团临猗分公司）
作者简介：陈社有，1965年生，男，工程师，学士，毕业于山西大学物理系，研究方向：煤化工技改及生产管理等。
参考文献
[1]张建国.安全仪表系统在过程工业中的应用[M].中国电力出版社，2010.
[2]电器/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全[S]GB/T20438.
[3]过程工业领域安全仪表系统的功能安全[S]GB/T21109.
[4]《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.