T/CCSAS 045-2023 安全仪表功能(SIF)安全完整性等级(SIL)验证导则

ICS13200

CCSC.68

团体标准

T/CCSAS045—2023

安全仪表功能SIF安全完整性等级SIL

()()

验证导则

GuidelinesforsafetinteritlevelSILverificationofsafetinstrumented

ygy()y

functionsSIF

()

2023-11-27发布2023-11-27实施

中国化学品安全协会发布

中国标准出版社出版

T/CCSAS045—2023

目次

前言

…………………………Ⅲ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义

3………………1

符号和缩略语

4……………3

概述

5………………………4

总体原则和要求

6…………………………6

过程和执行

7………………7

附录资料性验证示例

A()SIL…………12

附录资料性验证输入

B()SIL…………15

附录资料性计算方法

C()………………16

附录资料性调整和影响

D()……………24

附录资料性公式和推导

E()……………25

附录资料性故障树方法和

F()PFD…………………28

附录资料性马尔可夫方法和

G()PFD………………30

附录资料性计算示例和方法比较

H()…………………35

附录资料性失效模式和影响分析示例

I()FMEA……………………47

参考文献

……………………49

Ⅰ

T/CCSAS045—2023

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由中国化学品安全协会提出并归口

。

本文件起草单位惠生工程中国有限公司北京安必达科技有限公司中国化学品安全协会上海

:()、、、

歌略软件科技有限公司中科合成油工程有限公司中国成达工程有限公司中海壳牌石油化工有限公

、、、

司巴斯夫中国有限公司珠海安彦企业管理咨询有限公司中石油华东设计院有限公司中国化学赛

、()、、、

鼎宁波工程有限公司中国寰球工程有限公司万华化学集团股份有限公司浙江石油化工有限公司

、、、。

本文件主要起草人程泱唐彬王琳王楠王娇龙范咏峰张红东刘友玲冯建柱曾裕玲

:、、、、、、、、、、

代轶民戴益孙彦东林洪俊张志王雪梅李才华陆兴旺

、、、、、、、。

Ⅲ

T/CCSAS045—2023

安全仪表功能SIF安全完整性等级SIL

()()

验证导则

1范围

本文件确立了安全仪表功能的安全完整性等级验证的原则提供了验证方法公式示

(SIF)(SIL),、、

例数据等内容给出了失效率结构约束系统性能力等验证的程序内容等说明

、,、、、。

本文件适用于石油化工和化工装置的验证

SIL。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于

,。,()

本文件

。

电气电子可编程电子安全相关系统的功能安全第部分电气电

GB/T20438.2—2017//2:/

子可编程电子安全相关系统的要求

/

电气电子可编程电子安全相关系统的功能安全第部分软件要求

GB/T20438.3—2017//3:

电气电子可编程电子安全相关系统的功能安全第部分定义和缩

GB/T20438.4—2017//4:

略语

过程工业领域安全仪表系统的功能安全第部分框架定义系统硬

GB/T21109.1—20221:、、、

件和应用编程要求

3术语和定义

和界定的以及下列术语和定义适用于本文件

GB/T20438.4—2017GB/T21109.1—2022。

31

.

安全仪表功能safetyinstrumentedfunctionSIF

;

由安全仪表系统实现的安全功能

(SIS)。

注设计用来达到一个要求的由其他参与降低相同风险的保护层决定

:SIFSIL,SIL。

来源

[:GB/T21109.1—2022,3.2.66]

32

.

安全完整性等级safetyintegritylevelSIL

;

为规定应达到的安全完整性要求而分配给的离散等级个等级中的一个

SISSIF(4)。

注1等级越高期望的越低

:SIL,PFDavg、PFH。

注2目标失效量和间的关系见的表和表

:SILGB/T21109.1—202245。

注3是安全完整性的最高等级是最低等级

:SIL4,SIL1。

注4此定义和中的定义有差别从而反映过程领域术语中的差异

:GB/T20438.4—2017,。

来源有修改

[:GB/T21109.1—2022,3.2.69,]

33

.

验证verification

通过检查和客观证据证实要求已满足

。

1

T/CCSAS045—2023

注本文件的范围是验证不包括对的其他的检查确认

:SIL,SIS、。

来源有修改

[:GB/T21109.1—2022,3.2.87,]

34

.

故障裕度faulttolerance

出现故障或错误时功能单元能够继续执行要求的功能或操作的能力

,。

注1硬件故障裕度表示当多个组件中的个故障时单元能工作

:HFT=1:1,。

注2配置的危险故障的是的是

:2oo3HFT1;1oo32。

来源有修改

[:GB/T21109.1—2022,3.2.21,]

35

.

系统性能力systematiccapabilitySC

;

当设备根据安全手册规定的说明进行应用时设备的系统性安全完整性达到规定要求的置信

,SIL

度的度量表示为到其与特定的安全功能有关

(SC1SC4),。

注1系统性能力参照和中系统性故障的避免和控制要求确定

:GB/T20438.2—2017GB/T20438.3—2017。

注2系统性失效机制取决于设备的特性对于只由硬件组成的设备只考虑硬件失效机制对于由硬件和软件组

:。,。

成的设备则需要考虑硬件和软件失效机制间的相互影响

,。

注3某设备N的系统性能力是指当设备按照安全手册规定的N要求应用时此设备达到了N的系统

:SCSC,SC

性安全完整性

。

来源

[:GB/T21109.1—2022,3.2.80]

36

.

要求时的平均失效概率averageprobabilityoffailureondemand

PFDavg

在规定时间段内当要求时设备系统不能响应的平均概率

,,()。

注1随时间积累而变化是时间的函数t是规定时间段内的平均值

:PFD,PFD();PFDavg。

注2对于需求时不能响应即为危险故障

:SIS,,,。

注3也称为要求时的平均危险失效概率

:(averageprobabilityofdangerousfailureondemand)。

来源附录有修改

[:ISATR84.00.02—2022,B,]

37

.

每小时的失效概率probabilityoffailureperhourPFH

;

每小时设备系统故障的平均次数

()。

注此处故障指危险故障

:。

来源第章有修改

[:ISATR84.00.02—2022,7,]

38

.

误停车率spurioustriprateSTR

;

在单位时间内设备误动作引起的工艺停车或混乱的预期次数

,,。

注

:STR=1/MTTFSP

来源附录有修改

[:ISATR84.00.02—2022,B,]

39

.

检验测试间隔testintervalTI

;

次成功的检验测试之间的时间间隔

2。

注1本文件中和含义相同

:,PTI(prooftestinterval)TI。

注2本文件中及其他时间参数参与计算时单位是小时

:,TI,(h)。

注3检验测试间隔也称检测周期

:。

来源有修改

[:ISATR84.00.02—2022,7,]

2

T/CCSAS045—2023

310

.

失效率failurerate

λ

时间点t之后的时间段t内发生失效的设备总量与t时间点完好设备的总量的比值在t趋向

Δ,,Δ

时的极限值

0。

注1本术语主要应用于随机失效本文件假定设备中失效的数量相对于完好的数量按固定比例出现

:。,。

注2单位通常是-9次

:FIT(10/h)。

注3本术语应用于系统失效时表示非设备自身原因导致的失效

:,。

来源附录有修改

[:ISATR84.00.02—2022,B,]

4符号和缩略语

41符号

.

下列符号适用于本文件

。

MN取M表决配置中的M

———(MooN)。

NN取M表决配置中的N

———(MooN)。

RN取M表决配置中RNM例如取时MNR

———(MooN),=-+1。:32,=2,=3,=2。

共因因子

β———。

λ失效率

———。

维修率

μ———。

42缩略语

.

下列缩略语适用于本文件

。

结构约束

AC:(architectureconstraint)

共因失效

CCF:(commoncausedfailure)

诊断覆盖率

DC:(diagnosticcoverage)

诊断周期

DI:(diagnosticinterval)

需求率

DR:(demandrate)

非励磁停车

DTT:(de-energizetotrip)

励磁停车

ETT:(energizetotrip)

菲特

FIT:(failureintime)

失效模式和影响分析

FMEA:(failuremodeandeffectsanalysis)

故障树分析

FTA:(faulttreeanalysis)

硬件故障裕度

HFT:(hardwarefaulttolerance)

独立失效

IF:(independentfailure)

使用期限

MT:(missiontime)

平均失效间隔时间

:()

MTBFmeantimebetweenfailure

平均故障前时间

MTTF:(meantimetofailure)

注1也称为平均无故障时间

:。

平均恢复时间

MTTR:(meantimetorestoration)

要求时的失效概率

PFD:(probabilityoffailureondemand)

3

T/CCSAS045—2023

要求时的平均失效概率

PFDavg:(averageprobabilityoffailureondemand)

每小时的失效概率

PFH:(probabilityoffailureperhour)

检验测试覆盖率

PTC:(prooftestcoverage)

部分阀门行程测试

PVST:(partialvalvestroketest)

注2也称为部分行程测试

:PST(partialstroketest)。

危险降低因子

RRF:(riskreductionfactor)

安全失效分数

SFF:(safefailurefraction)

安全仪表功能

SIF:(safetyinstrumentedfunction)

安全完整性等级

SIL:(safetyintegritylevel)

安全仪表系统

SIS:(safetyinstrumentedsystem)

安全要求规范

SRS:(safetyrequirementsspecifications)

系统性能力

SC:(systematiccapability)

误停车率

STR:(spurioustriprate)

检验测试间隔

TI:(testinterval)

43标志符号

.

在代码或缩略语上加标志可构成新的含义例如λ表示危险未检测到的失效率使用标志

,。:DU“、”。

时可用作下标上标尾缀也可按需使用小写需保证可辨识无歧义统一

,、、,,、、。

应用于的标志如下

PFD、PFH、STR:

计算值

●cal———(calculated);

最终元件部分

●FE———(finalelement);

●逻辑解算器部分

LS———(logicsolver);

传感器部分

●S———(sensor);

●支持系统部分

SS———(supportingsystem);

●目标值

tar———(target)。

应用于λ的标志如下

、MTTF:

●危险

D———(dangerous);

●危险检测到的

DD———、(dangerousdetected);

●危险未检测到的

DU———、(dangerousundetected);

安全

●S———(safe);

安全检测到的

●SD———、(safedetected);

●误停车

SP———(spurioustrip);

安全未检测到的

●SU———、(safeundetected)。

5概述

51验证的外部关系和内部结构见图以及后续条目的说明示例见附录

.SIL1,。A。

4

T/CCSAS045—2023

图1SIL验证

52验证包括设计阶段的初步验证采购后的验证现役装置的验证等

.SILSIL、SIL、SIL。

53验证的输入对象图中实线箭头应包括如下对应的文件见附录

.SIL(1),B:

定级包括每个的说明和要求等

a)SIL:SIFSIL;

可用性要求包括等参数

b):STR;

维护情况包括等参数

c):TI;

可靠性参数包括λ等参数

d):;

工程设计包括因果表逻辑图等文件用于方便理解验证对象

e):P&ID、、,。

54仪表设备的可靠性参数的来源包括企业和行业的通用数据产品的证书数据在初步验证阶

.:、。

段未采购产品无产品数据可采用拟用产品证书数据或通用数据

,,,。

55验证的工作范围图中椭圆应包括

.SIL(1):

检查冗余度系统性能力可靠性误停车

a):(HFT)、(SC)、(PFDavg/PFH)、(STR);

计算

b):PFDavg/PFH、STR。

注为可选

:STR。

56验证的检查依据见表计算方法见附录

.SIL1,C。

表1SIL检查表

最小结构约束检查注

PFDavgPFHSCHFT(AC)3

SIL注注注注最小中类中类

1、21、2GB/T21109.1—2022GB/T20438.2—2017AGB/T20438.2—2017B

-1-5时

<10<100(SFF≥60%)

1-2-6100时

≥10≥101(SFF<60%)

低需求模式时时

-2-60()时0(SFF≥90%)

<10<10高需求模式连续0(SFF≥60%)时

2-3-721(、时1(60%≤SFF<90%)

≥