LOPA及其IPLs的确定

1、LOPA及其独立保护层,安全仪表系统（SIS）,主要内容,安全仪表系统（SIS）,4 如何确定交叉保护层的“贡献”,3 Keywords for Independence and Functionality,1 LOPA简介,2 独立保护层（IPLs）,安全仪表系统（SIS）,20世纪80年代末：美国化学品制造商协会出版了责任关怀过程安全管理实施准则，书中建议将“足够的保护层”作为有效的过程安全管理系统的一个组成部分。 1993年：美国CCPS化工过程安全自动化指南，书中建议将LOPA作为确定安全仪表功能完整性水平的方法之一。 2001年：CCPS发布了保护层分析简化的过程风险评估，书中详细地

2、讨论了LOPA的基本规则和应用。 2003年：国际电工委员会（IEC）发布了IEC61511：过程工业领域安全仪表系统的功能安全，将LOPA技术作为确定安全仪表系统完整性水平的推荐方法之一。,发展历程,1 什么是LOPA,安全仪表系统（SIS）,1 什么是LOPA,安全仪表系统（SIS）,1 什么是LOPA,基于事故场景的一种半定量分析方法。,LOPA是一种简化的过程风险评估工具。,安全仪表系统（SIS）,2 LOPA的步骤,a) 识别事故场景的后果,b) 选择待分析的事故场景,c) 识别事故场景的初始事件（IE）及其频率,d) 识别独立保护层（IPL）并确定其PFD值,e) 确定事故场景的剩

3、余风险,f) 根据计算结果进行事故场景的风险评价,主要内容,安全仪表系统（SIS）,4 如何确定交叉保护层的“贡献”,3 Keywords for Independence and Functionality,1 LOPA简介,2 独立保护层（IPLs）,安全仪表系统（SIS）,1 什么是IPLs,独立保护层是一个设备、系统或者一种行动，可用于防止事故场景发展成为我们不期望后果，并且与该场景的初始事件和其他独立保护层均保持独立性。独立保护层的有效性和独立性必须是可审核的。,一个事故场景有很多安全防护措施，LOPA要对这些防护措施进行分析来确定其是否是独立保护层进而确定其PFD,确定独立保护层这

4、首先得了解独立保护层的性质然后根据性质确定是不是独立保护层。,安全仪表系统（SIS）,2 IPLs的性质,独立性（Independence）,有效性（Functionality）,完整性（Integrity）,可靠性（Reliability）,可审核性（Auditability）,通道安全（Access security）,变更管理（Management of change）,2001年：CCPS发布了保护层分析简化的过程风险评估，书中详细地介绍了IPLs的七种性质。,安全仪表系统（SIS）,独立性（Independence）,保护层的独立性要求保护层不会受危险的初始事件和其他保护层失效的影响

5、。,化工企业保护层作为IPL时，应满足以下基本要求： 独立性： 应独立于初始事件； 应独立于同一场景中的其它独立保护层。,安全仪表系统（SIS）,2 IPLs的性质,独立性（Independence）,有效性（Functionality）,完整性（Integrity）,可靠性（Reliability）,可审核性（Auditability）,通道防护（Access security）,变更管理（Management of change）,安全仪表系统（SIS）,有效性（Functionality）,化工企业保护层作为IPL时，应满足以下基本要求： 有效性 应能检测到响应的条件； 在有效的时间内，

6、应能及时响应； 在可用的时间内，应有足够的能力采取所要求的行动。 应满足所选择的PFD的要求。,安全仪表系统（SIS）,2 IPLs的性质,独立性（Independence）,有效性（Functionality）,完整性（Integrity）,可靠性（Reliability）,可审核性（Auditability）,通道安全（Access security）,变更管理（Management of change）,安全仪表系统（SIS）,化工企业保护层作为IPL时，应满足以下基本要求： 完整性：考虑到保护层的设计和管理，相关的风险降低可以被合理预期 可靠性：在规定的条件下和规定的周期内按预期运作的

7、可能性,安全仪表系统（SIS）,2 IPLs的性质,独立性（Independence）,有效性（Functionality）,完整性（Integrity）,可靠性（Reliability）,可审核性（Auditability）,通道安全（Access security）,变更管理（Management of change）,安全仪表系统（SIS）,化工企业保护层作为IPL时，应满足以下基本要求： 可审查性：应有相应的信息资料，以说明保护层的设计、检查、维护、测试和运行活动能够使保护层达到IPL的要求 通道安全：应使用管理控制或技术手段减少非故意的或未授权的变动 变更管理：设备、操作程序、过程条

8、件等任何改动应执行变更管理程序，以满足变更后保护层的IPL要求,主要内容,安全仪表系统（SIS）,4 如何确定交叉保护层的“贡献”,3 Keywords for Independence and Functionality,1 LOPA简介,2 独立保护层（IPLs）,安全仪表系统（SIS）,Keywords for Independence and Functionality,文章作者给出了用关键词的方法来检验独立保护层的独立性及有效性。其关键词如下表所示：,安全仪表系统（SIS）,案例应用,安全仪表系统（SIS）,上图是假设的向储罐中注入有毒化学液体的的简单工艺流程图。罐车每月的第一天把有

9、毒化学品运送来然后注入储罐中，工作人员在一边观察罐上的液位计（LG），当液位达到一定程度后工作人员关闭输送泵；当工作人员因某种原因未观察到液位计变化或看到后未做出相应的措施导致液位继续上升，那么来自液位计的高液位信号会被送到逻辑解算器（logic solver），逻辑解算器处理后会发出信号关闭管线上的阀。,事故场景：有毒液体溢出储罐 初始事件：每月向罐中填充有毒液体 保护层：1.工人操作保护 2.液位控制回路,安全仪表系统（SIS）,液位控制回路有效性检查的问题：,3 Ds: 液位计LG能正确读出并有效的显示出液位变化吗？（Detect） 逻辑解算器（logic solver）能决定关断阀的关

10、闭吗？（Decide） 关断阀能阻止液体的溢流吗？（ Deflect）,安全仪表系统（SIS）,4 Enoughs 液位计能及时检测到液位变化并将信号传给逻辑解算器吗？逻辑解算器能及时处理信号并传给关断阀吗？关断阀能及时关断吗？（Fast enough） 液位计、逻辑解算器及关断阀质量达标吗？（Strong enough） 这个系统相对来说比较简单，对于复杂的系统，比如安全仪表系统，我们必须问一问系统中各个部件反应都灵敏吗？（Smart enough）,安全仪表系统（SIS）,液位控制回路独立性检查的问题：,工人操作保护层与每月向储罐中填充有毒液体之间独立吗？ 液位控制回路与每月向储罐中填充有

11、毒液体之间独立吗？ 工人操作保护层与液位控制回路之间相互独立吗？,主要内容,安全仪表系统（SIS）,4 如何确定交叉保护层的“贡献”,3 Keywords for Independence and Functionality,1 LOPA简介,2 独立保护层（IPLs）,安全仪表系统（SIS）,1 交叉保护层,实际中工艺过程中有很多保护措施之间“相互依赖”，比如它们之间共享组件，我们把这种共享组件的保护措施称作交叉保护层。比如上面我们已经确定出来，工人操作保护层和液位控制回路保护层之间因为共享液位计而“相互依赖”。 对于这种交叉保护层如果我们按照LOPA的独立保护层计算，无疑会夸大保护层的“贡献”而低估的系统的风险水平；但如果我们只考虑其中一个保护层，就高估了系统的风险水平而产生不必要的安全成本。那么我们该如何确定交叉保护层的“贡献”呢？,安全仪表系统（SIS）,故障树,安全仪表系统（SIS）,案例应用,安全仪表系统（SIS）,顶事件：顶上事件为有毒液体溢出。 中