②基本過程控制系統(tǒng)(BPCS)

BPCS是過程監(jiān)測控制層，是執(zhí)行持續(xù)監(jiān)測和控制生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)，可提供三種不同的安全功能：a．連續(xù)控制行動，保持過程參數(shù)在正常范圍內(nèi)，并努力防止初始事件場景發(fā)生；b．自動識別過程偏差，及時提供報警，促使操作人員采取糾正行動，使過程正?；籧．自動跟蹤過程，不試圖使過程正常化，而是使裝置安全停車，使過程處于安全狀態(tài)。BPCS作為保護層，其檢測元件、邏輯控制器和執(zhí)行元件都必須分別與SIS在物理上獨立。

IEC 61511第1部分給出兩個限定條件：a．用作保護層的BPCS實現(xiàn)的風險降低因數(shù)RRF不大于10；b．如果要求BPCS實現(xiàn)的風險降低因數(shù)RRF大于10，BPCS的設(shè)計和管理必須遵循IEC兩標準，即達到和SIS一樣的功能安全水平和進行功能安全管理，且需保證用作風險降低的通道與引發(fā)原因通道(被保護通道)相互獨立。

③關(guān)鍵點報警及人工干預

在關(guān)鍵點報警后(即高報警，與SIS響應(yīng)的高高報警不同)，通過人工操作使裝置運行在設(shè)定的正常范圍內(nèi)，或通過人工操作裝置仍不能正常響應(yīng)時也可實現(xiàn)人工安全停車。對操作人員的要求是熟悉管道和儀表流程圖，熟悉裝置陛能，具備基本的過程操作能力，具備風險控制能力。在關(guān)鍵點報警后實現(xiàn)安全停車，這一操作過程也相對簡單。

④SIS保護

SIS是通過安全儀表實現(xiàn)安全功能的一種保護層，它是在BPCS失效且人工干預又失效后，臨界狀態(tài)即將發(fā)生時(即高高或低低報警后)立即通過安全儀表功能快速響應(yīng)，實現(xiàn)緊急停車(ESD系統(tǒng))。SIS的檢測元件、邏輯控制器、執(zhí)行元件完全獨立于BPCS，SIS的設(shè)計應(yīng)遵循IEC兩標準及國內(nèi)相關(guān)標準(GB／T 50770—2013《石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》)，硬件設(shè)備應(yīng)經(jīng)權(quán)威性機構(gòu)認證，工程設(shè)計時根據(jù)公司風險目標的要求以及現(xiàn)有保護層的風險降低概率，選擇SIS的安全完整性等級。

⑤物理保護

物理保護也稱為機械保護，如儲罐的安全閥、爆破片及溢流閥等，通過機械形式使能量(或危險物質(zhì))的包容物不發(fā)生物理爆炸事故或事故危害減輕。在對重要的設(shè)備設(shè)置安全閥時也同時設(shè)計人工自動放空閥。

⑥釋放后保護

釋放后保護是在已發(fā)生可燃氣體、液體泄漏后的保護系統(tǒng)。主要是設(shè)置火災(zāi)和氣體安全系統(tǒng)(FGS)檢測泄漏或火災(zāi)事故，實現(xiàn)報警并啟動自動消防系統(tǒng)；設(shè)計攔蓄區(qū)使事故局限化；設(shè)計建筑物泄壓，減輕爆炸破壞力；按規(guī)范留足建筑物之間或設(shè)備之間的防火間距，防止相互引燃事故；設(shè)計火炬，減少事故對環(huán)境的危害；選擇防爆電器、設(shè)計防雷、防靜電接地，防止電氣火花引燃爆炸性混合氣體等。

⑦緊急響應(yīng)

本層是指較嚴重的事故發(fā)生后，通過啟動應(yīng)急搶險預案，如報警、組織搶險、組織廠區(qū)和社區(qū)人員疏散。因本層涉及到人為因素及不確定因素，難以準確地評估其功能績效和給出失效概率，所以本層不作為獨立的保護層。我國已經(jīng)發(fā)生了多起石油、化工、燃氣泄漏事故，有的事故從發(fā)現(xiàn)泄漏到發(fā)生爆炸其過程長達幾個小時，但由于緊急狀態(tài)下的處理不當，人員疏散不及時造成了重大的傷亡事故。這些事故案例一方面說明了此層確實不能作為獨立的保護層，另一方面也說明了此層的重要性，正確利用緊急響應(yīng)層，人員傷亡可以避免或傷害程度可以減小。

LNG儲罐是LNG工廠危害性最大的危險源，以某工廠的LNG儲罐為例進行LOPA分析。該儲罐容積為5000m³，為單容罐，常壓。出液口在儲罐底部正下方，出液口內(nèi)罐處裝有一個內(nèi)置閥，外罐處裝有一個根部閥；進液管從罐頂部引出，經(jīng)絕熱層引至儲罐側(cè)下方，進液口裝有根部閥；儲罐裝有安全閥，安全閥壓力保護設(shè)定為一級排放排向火炬，二級排放在罐頂部直接排向大氣。危險事件的場景描述是：①因BOG控制回路失效，罐內(nèi)BOG超壓，安全閥動作泄壓排放；②出液口因外罐根部閥泄漏，液體流淌到地面；③進液口因根部閥閥體裂紋泄漏。上述三種危險事件釋放的易燃物質(zhì)遇點火源發(fā)生火災(zāi)。

①LOPA分析報告

LOPA分析報告見表1。

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②殘余風險計算

由表1知

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ff和fp已在第5列和第9列中考慮，fs取0.5^[1]，則由式(2)得R=5.1×10^-7。

③殘余風險評估

本公司風險目標控制值為1×10^-6(此值參考英國健康和安全局標準)，殘余風險計算值5.1×10^-7低于風險目標控制值，可以接受。

①IEC 61508、IEC 61511兩標準雖關(guān)注的焦點是安全儀表的功能安全，但是從另一面也揭示了SIS技術(shù)保護層與其他技術(shù)保護層的關(guān)系，合理設(shè)計、分配保護層的功能是工程設(shè)計的重點。

②功能安全不僅是保護層的設(shè)計和搭建，更重要的是在整個生命周期內(nèi)，建立以功能安全為核心的管理體系，日常的定期維護、測試、評估等是功能安全管理必不可少的內(nèi)容。

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[1]盧衛(wèi)，王延平．保護層分析方法[J]．安全、健康與環(huán)境，2006(4)：32-34．