1概述(1)

1.1安全仪表系统(2)

1.2本书服务对象(3)

1.3本书意图(3)

1.4业界的困惑(4)

1.4.1技术选择(5)

1.4.2冗余选择(5)

1.4.3现场仪表(5)

1.4.4测试周期(5)

1.4.5厂商宣传(6)

1.4.6认证与早先使用(6)

1.5工业指南、标准以及法规(6)

1.5.1HSE-PES(7)

1.5.2AIChE-CCPS(7)

1.5.3IEC 61508(7)

1.5.4ANSI/ISA-84.00.01—2004(IEC 61511 Mod)和

ANSI/ISA-84.01—1996(8)

1.5.5NFPA 85(8)

1.5.6API RP 556(9)

1.5.7API RP 14C(9)

1.5.8OSHA(29 CFR 1910.119-高危险化学品的过程安全管理)(9)

1.6标准制定思路的变化(11)

1.7不能仅凭感觉(12)

1.8自满是危险的(13)

1.9学习永无止境(14)

小结(14)

参考文献(15)

2安全生命周期(16)

2.1后知后觉与先知先觉(17)

2.2HSE的调查结果(18)

2.3安全生命周期(20)

2.3.1危险和风险分析(21)

2.3.2将安全功能分配到保护层(21)

2.3.3编制安全要求规格书(22)

2.3.4SIS设计和工程(22)

2.3.5安装、调试及确认(23)

2.3.6操作和维护(23)

2.3.7修改(24)

2.3.8停用(24)

小结(24)

参考文献(24)

3过程控制与安全控制(26)

3.1控制和安全定义(27)

3.2过程控制的特征——主动的或动态的(28)

3.2.1需要频繁更改控制方式(28)

3.3安全控制的特征——被动的或休眠的(29)

3.3.1需要限制更改(30)

3.3.2要求模式与连续模式(30)

3.4控制系统和安全系统分别设置(30)

3.4.1HSE-PES(31)

3.4.2AIChE-CCPS(31)

3.4.3IEC 61508(32)

3.4.4ANSI/ISA-84.00.01—2004(32)

3.4.5API RP 14C(33)

3.4.6API RP 554(34)

3.4.7NFPA 85(34)

3.4.8IEEE 603(34)

3.5共因失效与系统或功能失效(35)

3.5.1人力因素(36)

小结(37)

参考文献(37)

4保护层(39)

4.1预防保护层(42)

4.1.1工艺装置设计(42)

4.1.2过程控制系统(43)

4.1.3报警系统(43)

4.1.4操作规程(44)

4.1.5停车、联锁仪表系统(安全仪表系统——SIS)(45)

4.1.6物理保护措施(45)

4.2减轻保护层(45)

4.2.1封闭系统(45)

4.2.2洗涤设备和火炬(46)

4.2.3火气(F&G)系统(46)

4.2.4紧急疏散程序(47)

4.3差异化措施(47)

小结(48)

参考文献(49)

5编制安全要求规格书(50)

5.1概述(51)

5.244%的事故归咎于不正确的技术要求规格书(51)

5.2.1管理系统(52)

5.2.2工作程序(53)

5.2.3评估的时间安排(53)

5.2.4核心人员参与审查过程(54)

5.2.5职责不明(54)

5.2.6培训和工具(54)

5.2.7复杂性和不切实际的预期(54)

5.2.8文档不完整(55)

5.2.9规格书最终审查不到位(57)

5.2.10规格书中存在未被认可的背离(57)

5.3ANSI/ISA-84.00.01—2004(IEC 61511 Mod)第1~3部分的要求(57)

5.4规格书文档要求(59)

小结(59)

参考文献(60)

6确定安全完整性等级(SIL)(61)

6.1概述(62)

6.2责任主体(63)

6.3技术方法(63)

6.4共性问题(64)

6.5评估风险(64)

6.5.1危险(64)

6.5.2风险(65)

6.5.3致死率(65)

6.5.4现代社会的内在风险(66)

6.5.5自愿风险与非自愿风险(67)

6.5.6可容忍风险(68)

6.5.7过程工业可容忍风险(68)

6.6安全完整性等级(70)

6.7SIL定级方法1——合理尽可能低的原则(ALARP)(71)

6.8SIL定级方法2——风险矩阵(72)

6.8.1评估频率(73)

6.8.2评估严重性(73)

6.8.3评估整体风险(74)

6.8.4附加保护层的有效性(74)

6.9SIL定级方法3——风险图(76)

6.10SIL定级方法4：保护层分析(LOPA)(77)

6.10.1可容忍的风险(78)

6.10.2触发事件频率(79)

6.10.3安全保护层的安全性能水平(79)

6.10.4LOPA举例(80)

小结(83)

参考文献(83)

其他资料(84)

7选择技术(85)

7.1气动系统(86)

7.2继电器系统(86)

7.3固态系统(88)

7.4微处理器、PLC(基于软件的)系统(89)

7.4.1灵活性优缺点(90)

7.4.2软件问题(90)

7.4.3通用PLC(91)

7.4.4安全PLC(94)

7.5与系统规模有关的问题(97)

7.6与系统复杂性有关的问题(98)

7.7与其他系统之间的通信(98)

7.8认证与早先使用(99)

小结(100)

参考文献(101)

8系统评估(102)

8.1透过现象看本质(103)

8.2前期分析的重要性(105)

8.2.1事先警告(105)

8.3怎样获取失效率信息？(106)

8.3.1维护记录(107)

8.3.2供货商记录(107)

8.3.3第三方数据库(107)

8.3.4军用形式的计算(108)

8.4失效模式(108)

8.4.1安全失效、危险失效(109)

8.4.2检测出的失效、未被检测出的失效(110)

8.5测量尺度(110)

8.5.1失效率、MTBF以及生命期(112)

8.6建模的程度(113)

8.7建模方法(114)

8.7.1性方块图(114)

8.7.2故障树(115)

8.7.3马尔可夫模型(116)

8.8冗余的影响(116)

8.9基本公式(119)

8.9.1人工测试持续时间的影响(120)

8.10继电器系统分析(121)

8.11非冗余PLC系统分析(121)

8.12TMR系统分析(122)

8.12.1公共原因(123)

8.13现场仪表(125)

8.13.1阀门的部分行程测试(126)

8.14故障容错要求(128)

8.15SIS设计样本(129)

8.16分析系统性能的工程工具(130)

小结(130)

参考文献(131)

9与现场仪表有关的问题(133)

9.1概述(134)

9.2现场仪表的重要性(134)

9.2.1现场仪表对系统性能的影响(134)

9.2.2系统失效各部分比例(135)

9.3传感器(136)

9.3.1概述(136)

9.3.2检测开关(138)

9.3.3变送器(139)

9.3.4传感器的失效诊断(140)

9.3.5智能变送器(141)

9.4最终元件(141)

9.4.1概述(142)

9.4.2阀门的失效诊断(143)

9.4.3智能阀门定位器(143)

9.5冗余(144)

9.5.1表决配置和冗余(145)

9.6现场仪表设计要求(147)

9.6.1传感器设计要求(148)

9.6.2最终元件设计要求(149)

9.7安装关注点(151)

9.8现场仪表接线(151)

小结(152)

参考文献(152)

10安全系统的工程实施(153)

10.1管理要求(154)

10.1.1时间安排和工作内容定义(154)

10.1.2人员(154)

10.1.3沟通(155)

10.1.4文档(155)

10.2硬件设计考虑(155)

10.2.1得电关停与失电关停系统(155)

10.2.2系统诊断(156)

10.2.3共因的最小化(157)

10.2.4盘柜设计(157)

10.2.5环境因素(158)

10.2.6供电(158)

10.2.7接地(159)

10.2.8检测开关和继电器的选择(159)

10.2.9旁路(159)

10.2.10功能测试(160)

10.2.11安保措施(160)

10.2.12操作员接口(161)

10.3软件设计考虑(162)

10.3.1软件的生命周期(162)

10.3.2程序和编程语言类型(164)

10.3.3软件性能的量化(165)

10.3.4软件测试(166)

小结(167)

参考文献(167)

11安全系统的安装(168)

11.1概述(169)

11.2术语(170)

11.3工厂验收测试(FAT)(171)

11.4安装(172)

11.4.1安装检查(173)

11.5确认、现场验收测试(SAT)(174)

11.5.1必要的文档(175)

11.6功能安全评估、开车前安全审查(PSSR)(175)

11.7培训(176)

11.8交付给工艺操作部门(177)

11.9开车(177)

11.10开车之后的后续活动(178)

小结(178)

参考文献(179)

12功能测试(180)

12.1概述(181)

12.2测试的需要(181)

12.2.1ANSI/ISA-84.00.01—2004对功能测试的要求(184)

12.2.2一般性指南(185)

12.3确定测试频率(186)

12.4测试的责任主体(187)

12.5测试装备和规程(187)

12.6文档(189)

12.6.1测试规程文档样本(190)

小结(192)

参考文献(192)

13系统的变更管理(193)

13.1概述(194)

13.2变更管理的需要(194)

13.3何时要求变更管理(MOC)？(195)

13.4何时不适用变更管理？(196)

13.5ANSI/ISA-84.00.01—2004的要求(197)

13.6变更管理(MOC)规程(199)

13.7变更管理(MOC)文档(200)

小结(201)

参考文献(201)

14安全系统的可行性评判(202)

14.1概述(203)

14.2安全系统失效模式(204)

14.3可行性评判(206)

14.4评判的责任主体(207)

14.5如何进行评判(207)

14.6生命周期成本(209)

14.7审查示例(210)

14.8生命周期成本分析(214)

14.9优化安全、性以及生命周期成本(216)

小结(217)

参考文献(217)

15SIS设计检查表(218)

15.1概述(219)

15.2检查表概览(220)

第1部分：管理要求(221)

第2部分：安全要求规格书(222)

第3部分：SIS的概念设计(223)

第4部分：SIS的详细设计(224)

第5部分：供电和接地(225)

第6部分：现场仪表(226)

第7部分：操作员接口(227)

第8部分：维护和工程接口(228)

第9部分：通信(228)

第10部分：硬件技术规格书(229)

第11部分：硬件制造(230)

第12部分：应用逻辑要求(230)

第13部分：嵌入(厂商)软件(231)

第14部分：软件组态(232)

第15部分：工厂测试(233)

第16部分：安装和调试(234)

第17部分：操作和维护(236)

第18部分：测试(237)

第19部分:变更管理(238)

第20部分：停用(239)

参考文献(239)

16案例分析(240)

16.1概述(241)

16.2安全生命周期及其重要性(241)

16.3案例描述：加热炉、燃烧加热器安全停车系统(243)

16.4分析范围(244)

16.5确定SIL目标值(245)

16.6制定安全要求规格书(SRS)(246)

16.7SIS概念设计(249)

16.8生命周期成本分析(251)

16.9验证概念设计满足SIL要求(252)

16.10详细设计(253)

16.11安装、调试，以及开车前测试(254)

16.12操作和维护规程(254)

小结(256)

参考文献(256)