风险与安全系统的度量SIL

谈到SIL, 什么 PFD，PFH，SFF …… 是不是瞬间咱们这些仪器仪表圈的小伙伴们就会蒙圈头疼？我们期望用一系列浅显的小短文告诉大家工作中需要了解的知识！

风险及安全系统的作用

安全系统的作用是将风险降低到可接受的水平。而风险消除则被认为是不可行的。风险是危险事件可能发生的频率和危险事件后果的组合。例如，导致恐龙灭绝的陨石撞击地球是极其危险的，但作为3亿年一遇的事件，频率极低，因此总体风险很低。另一方面，绊倒、滑倒和坠落并不会使整个物种灭绝，但发生的频率却很高，而且也会在一定程度上导致危险的后果，甚至可能造成严重伤害——因此，它们的风险可以被视为比陨石撞击地球的风险更高。

拿需要气体检测仪工作的工况来说，气体检测在减少气体泄漏频率方面并没有什么作用。减少气体泄漏频率的任务落在诸如选择适当的垫圈、密封件之类的措施上，或是在安装过程中对组装好的工艺设备进行压力测试和泄漏测试，并在日常维护过程中拧紧各种连接件和法兰件，也可以有效降低气体泄漏的频率。

(安装阶段的泄漏测试、压力测试对于减小气体泄漏风险至关重要)

但是气体检测在减少气体泄漏的危险性方面确实发挥着非常重要的作用，因为它通常会调用至少一个减少危险的动作，例如，发出响亮的警报，提示非应急救援人员迅速转移到安全地点或者直接关闭阀门等。

（气体检测可以发出信号，以关闭以气体为燃料的燃烧炉的阀门，从而控制风险）

气体检测系统是安全系统的一个部分，别的部分，比如消防系统也有着它们关键的角色。

 什么是SIL

SIL（安全完整性限值）旨在表示安全系统可以实现的风险降低水平。例如，如果一个安全系统预设在运行安全功能时90%的时间可运行，那么它可能在10%的时间内不运行。这其实意味着它已经降低了风险，因为它将在大部分时间内检测到危险情况。然而，一个99%时间内都在运行的系统只会在1%的时间非运行，它显然更可靠。这个系统将风险水平降低了10倍或一个数量级，新的系统将具有更高一级的SIL等级。

（SIL是量化评估执行安全功能系统的影响和可靠性的方法）

 PFD与低需求模式

“低需求”模式的安全功能跟设备被需要时的可用性相关。当存在气体泄漏，且泄漏应当被检测到并应当触发警报时，气体检测系统就必须是可用的。尽管这种泄漏每年可能只发生一次，每次可能只需要10秒。但是，气体检测仪如果当时不可用，它就无法执行其预期的安全功能。根据SIL和功能安全相关的技术术语，“按需故障概率”(PFD)就是这种情况下的相关指标。

（如果一个警报装置的可用性低，那么当危险来临的时候，它可能根本就不能发出警报）

PFH与高需求模式

我们也许预期每个气体检测系统都在“低需求”的安全功能模式下发挥作用。但这意味着，对于每6个月进行一次验证测试的气体检测系统来说，它每年将触发警报事件不超一次。然而现实的工况可能并非如此。许多气体检测系统都在“高需求”模式下运行。在IEC 61508标准中，“高需求”模式被定义为改变受控设备到指定状态的需求（例如，关闭燃烧器，启动声光疏散警报等）频率为每年（或超过验证测试频率两倍的时间）一次以上。

在IEC 61508中，连续运行也被定义为“高需求”模式的一种。连续运行的安全功能的一个例子可以是储罐顶部空间的压力测量，目的是控制惰性吹扫气体氮气的流量，以使其保持正压从而避免空气进入。我们再举另一个例子，通风风扇上的变速驱动器，驱动器与潜在危险气体（如二氧化碳）的测量值成比例地调节，安全功能的预期目标是将气体浓度控制在低于其LTEL或STEL值。

（储罐顶部空间压力测量，以控制惰性吹扫气体氮气的流量）

SIL跟连续运行系统的可靠性相关。99%的可靠性意味着该安全功能系统99%的时间都在工作。例如，在一年内，这可能意味着它有3.5天没有工作，这可能是一个不可接受的风险水平。另一方面，如果在自动自检期间，系统每小时不可用40秒，则可以认为风险是可接受的。对于可接受的可靠性水平，没有一个笼统的答案。使用正式的SIL术语，“每小时故障概率”PFH可以描述它，这里，概率是以小时，而不是以天、周或年为单位表示的。