海洋平台安全仪表系统设计

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海洋石油平台电气与仪表设备间的接地系统的设计

海洋石油平台电气与仪表设备间的接地系统的设计摘要：现如今，我国的石油行业发展迅速，科技的不断进步，海洋石油平台的稳定及可靠运行是非常重要的，本文主要阐述了海洋石油平台上设备间电气仪表与控制系统的接地设计，并运用到实际的项目中，完成了一个合理的设备间电气仪表与控制系统接地设计。

关键词：设备间；接地设计我国是工业大国，工业生产以及居民生活对于石油资源的索取量非常大，为了满足生产与生活需求，石油部门不得不增加石油资源开发力度，连续性作业必然需要更大的电能支持。

如今中国多数海洋平台铺设的工作电网都呈干线式或者是放射式，如果线路较长，那么其终端的电压就会降低，相关设备无法达到正常工作的额定电压，内部电动机组温度升高，加速绝缘物质的老化速度，对设备的运行形成阻力，这样不但会降低生产效果，同时还会使电网功率损耗增加，由此可见，针对海洋平台电气设备实施节能措施是当前一项重要任务。

1海洋石油平台上设备间电气与仪表控制系统概述电气与仪表系统是海洋石油平台上必不可少的两大系统。

电气系统使用相应的电缆将海洋石油平台上的发电机，主配电盘，电力变压器以及各种不同电压等级的配电盘及用电设备有机的组合在一起形成一个完成的电网。

此电网中的高/中/低压配电盘，400V配电盘，电伴热配电盘及照明配盘一般会集中的放置在海洋石油平台上的设备间中，这些配电设备主要实现接收电能，分配电能的功能。

海洋石油平台上仪表控制系统实现对各种生产，公用设备的正常运行及各种意外事故的实时监测，将所有的不安全因素控制在最小的范围内，从而保障海洋石油平台的生产、人员及设备的安全。

仪表控制系统中的过程控制（PCS）盘、应急关断系统（ESD）盘、火灾和可燃气体探测控制系统（FGS）盘、现场就地控制盘、井口控制盘等一些控制盘也会集中的放置在海洋石油平台上的设备间中。

由此不难看出海洋石油平台上设备间主要是放置了配电盘及控制盘，同时也安装了照明设备，火气探测设备以及一些必要的其他设备及部件。

海洋石油平台安全仪表系统设计与应用研究

海洋石油平台安全仪表系统设计与应用研究
许巍;刘向铭;曹硕
【期刊名称】《石油石化物资采购》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】海洋石油平台开采过程中,安全仪表系统应用尤为重要。

一旦海洋平台安全仪表系统发生故障,不仅会对环境造成破坏,还易引发爆炸,造成经济损失、人员伤亡等严重后果。

因此,只有科学、合理设计安全仪表系统,才能保障安全仪表系统安全性和稳定性。

基于此,从海洋石油平台安全仪表系统设计原则出发,针对海洋石油平台安全仪表系统设计与应用展开深入分析,旨在为相关人员提供参考。

【总页数】3页(P104-106)
【作者】许巍;刘向铭;曹硕
【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司
【正文语种】中文
【中图分类】F42
【相关文献】
1.海洋石油平台安全仪表系统设计研究
2.海洋石油平台安全仪表系统的功能安全评估技术
3.海洋石油平台安全仪表系统安全完整性等级评估
4.海洋石油平台安全仪表系统设计
5.海洋石油平台安全仪表系统设计研究
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海洋石油平台仪表设计手册5

第四篇海上油气田仪电信系统设计第十五章仪表新技术的应用第一节多相流量计在原油开采过程中，为了确定各油井的原油、天然气产量，了解地层油气含量及地层结构的变化，需要对油井产出液中各相的体积流量或质量流量进行连续的计量并提供实时计量数据，以优化生产参数，提高采收率。

多相计量就是在没有预分离的情况下，对油井产出液中的油、气、水三相计量。

早在70、80年代国外的TULSA大学在其流动工程测试环道上就开始了多相计量研究，最早的有关多相流量计的文章是由BP和TEXACO在80年代中期发表的。

90年代初在伦敦召开了多相流量计及其海上应用研究会。

挪威、英国、美国等国家投入了大量的财力、人力进行多相流量计的研制和开发。

90年代末，在各大石油公司的支持下，多相计量的研究、开发和应用得到了迅猛的发展。

多相流量计的技术已进入到了一个比较成熟的阶段，多相流量计的应用也进入了商业应用阶段。

目前在世界范围内，已经有多种多相流量计在陆上油田安装使用，也有少数几种在海上油田进行了运行。

在一些新油田的开发中，多相计量被作为首选的油井计量技术来考虑，因为传统的开发手段对于操作者而言在商业上已经变得不可取了。

一、多相流量计的特点多相流量计作为测试分离器的替代产品有以下特点：·对油气进行连续、在线、自动测量，可实现无人值守。

多相流量计可测出日产油、水、气的量以及井口压力、温度数据，并显示打印出来。

如果和多路阀结合使用，即可实现单井无人计量。

·系统重量轻、结构紧凑、占地面积小。

·无任何可动部件，几乎不需要维护。

多相流量计基本上以传感器和探测器组成，没有可动部件，不需要维护。

常规测试分离器有液面控制器、流量计、孔板、调节阀等仪表，需定期维护、更换和标定。

·被计量原油无需加热，节省能量。

多相流量计对被测介质温度无要求，只要介质能够流动就可以进行计量，仅需220V 电源，功率为200W左右。

采用测试分离器，如果井温较低，则需要进行加热后才能进行有效分离，如果是气泡原油还要加消泡剂。

月东A平台安全仪表系统设计

噩墨Ｄｏｉ：ｌ０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７１ — １０４１．２０１４．０１．０２１
日廑旦塞日
月东Ａ平台安全仪表系统设计
李闯闯
（中石化石油工程设计有限公司，山东东营２５７０２６）
文献标志码：Ｂ
ｔｈｅＹｕｅｄｏｎｇＡＰｌａｔｆｏｒｍＳａｆｅｔｙＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎ
ＬＩＣｈｕａｎｇ — — ｃｈｕａｎｇ
（ＳｉｎｏｐｅｃＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＤｏｎｇｙｉｎｇＳｈａｎｄｏｎｇ，２５７０２６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｐａｐｅｒｔａｋｅｓｔｈｅＹｕｅｄｏｎｇＡｐｌａｔｆｏｒｍａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓａｆｅｔｙｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｒｅｔａｉｌｓｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｄｕｎｄａｎｔｃｏｎｉｆｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｈｅｔｓｐｅｃｉｉｆｃａｃｃｅｓｓｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｃｏｎｔｒｏｌｎｅｔ，ｐｏｗｅｒａｎｄｉｎｐｕｔｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌｓ．Ｉｔｉｓｈｅｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｔｙｉｎｓｔｕｍｅｒｎｔａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｅｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩＣＳ；ＳＩＳ；ＥＳＤ；ＦＧＳ；ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙｄｅｓｉｇｎ

海洋石油平台自控仪表系统的安全设计

SCIENTIST 39随着社会经济的发展和进步，人们对石油资源的需求日益增多，而海洋中的石油资源非常丰富，越来越多的勘探平台相继建立起来。

与传统的仪表系统相比，自动仪表控制系统在降低劳动强度、提高开采效率上占有很大优势，应用愈来愈多。

现阶段，不论是设备材质，还是工艺技术，都有了极大进步，但因为海洋石油开采带有危险性，所以对自控仪表系统的安全相当重视，必须对其进行科学设计，使得整体安全性能得到提升。

1 海洋石油平台自控仪表系统防爆安全设计在海洋石油平台勘探过程中，除了石油蒸汽，还有大量的天然气资源，而这些可燃性气体一旦与空气接触，极易发生爆炸。

从爆炸的理论上来看，可燃气和空气接触，达到一定的比例时，或者温度达到燃点时才会爆炸。

如果可燃气体的比例较小，没有超过爆炸点的界限，一般而言是安全的，不过可能会出现气体燃烧现象。

若可燃气体比例太大，超过爆炸的极限时，通常也不会爆炸，但若有其他可燃气体掺入，爆炸的可能性就会大大增加。

因此，为了降低爆炸事故发生率，必须减少可燃气体的比例。

自控仪表系统安全设计中应当重点考虑，严格按照国家规定的安全标准进行设计，从内部结构、防爆技术等多方面提高仪表系统的安全性。

常见的防爆设备有以下几种类型：1）本质安全型。

可燃气体需要达到一定的燃点才会爆炸，而仪表系统在正常运行中会产生热量，甚至会因电路故障而出现火花，从而引起爆炸。

所以为防止这种情况发生，可对其热量散发、电火花等加以控制，比如优化电路结构并对其进行分隔，限制仪表的电压电流值，选择优质的元器件，使得可燃气体达不到燃点，自然就不会引起爆炸。

2）隔爆增安型。

采取良好的隔爆结合面结构，或者对外壳进行加固处理，提高仪表设备的密封性。

还可以采取一些安全防范措施，提高仪表的安全性，包括电气隔离、温度隔离、接线端子放松等常用措施。

3）通风充气型。

相比较而言，此类技术较为复杂，利用的是惰性气体和空气交换的原理。

我们知道，当有气体混入可燃气体时，极易发生爆炸。

海洋石油平台安全仪表系统设计研究

2.3敷设电缆
设计海洋石油平台的走向控制的关键点就是敷设电缆。在敷设电缆的同时还要安装电缆桥架、电缆框和导线板，并按照图纸的设计标准和要求来控制电缆和其他设备的型号与规格。如果设计到穿越甲板或者舱壁的电缆，那么就要在甲板或者舱壁上钻孔，但是该钻孔的位置和大小标准要符合防爆、防水的要求，运用气割和电焊的方法来焊接桥架、电缆框和导线板等等。
结语
综上所述，目前，工艺过程对系统安全性能的要求不断提高，这也对仪表的设计工作提出了更高的要求，而设计工作的优劣直接影响生产能否安全、平稳地运行。因此，在进行安全仪表设计时，设计人员应以国际标准和行业标准作为指导，不断学习新的技术，优化整体设计。同时，在进行仪表选型时，应充分考虑后期维护和维修的成本，尽可能选取标准产品，减少项目的整体投资。
1安全仪表系统范围
安全仪表系统包括传感器、输入电路、逻辑控制器、输出电路、终端元件以及与其他系统的接口电路等。它的作用是在出现故障时，切断危险源与系统的联系，使工艺流程处于安全状态。按测量参数分类，传感器主要分压力、温度、流量、液位四种;输入输出信号主要包括模拟输入(analoginput，AI)、数字输入(digitalinput，DI)、模拟输出(analogoutput，AO)、数字输出(digitaloutput，DO)等;逻辑控制器大多采用PLC实现控制功能;而终端元件包括关断阀、电磁阀、电机和泵等。
2.4仪表控制系统的防爆安全设计
通过对爆炸原理分析得到，只有可燃气体比例在特定的范围内才会发生爆炸。当可燃性气体比例较小时，不会产生爆炸，但是可能会发生燃烧的现象。当可燃性气体的比例较大时，理论上讲，如果超过爆炸极限比例，就不会发生爆炸，但是在这种情况下，如果可燃性气体的比例不稳定，掺混进其他，则也会很容易产生爆炸。所以在海洋平台运行过程中，应当尽量降低可燃性气体的比例，防止爆炸事故的发生。在海洋平台自控仪表系统防爆设计中，应当消除自控仪表系统爆炸发生的可能，利用消灭火源，密闭可燃其他等方法，提高海洋平台自控仪表的安全性能，进而提升海洋平台整体的安全性能。海洋平台自控仪表系统的防爆安全设计要按照国家相应的标准，通过采用各种避免爆炸发生的方法外，还可以通过利用特殊的结构，进行海洋平台仪表系统的结构防爆防护。在自控仪表系统运行过程中，即是采用了充分的防爆措施，也不能够保证系统的安全运行，因为如果海洋平台自控仪表系统运行时，与仪表连接的电缆安全性不高，也容易发生爆炸的危险。所以与海洋平台自控仪表系统的连接电缆也必须满足安全性要求。首先零类危险区域内必须使用符合要求的电缆类型，在零类危险区域内，电缆连接禁止使用接线箱。在危险区域内，过墙的电缆要和墙体的材料进行绝缘密封，防止电缆和墙体材料的直接接触，避免墙体材料的燃烧而引发的事故。

海洋石油平台安全仪表系统的设计与应用

海洋石油平台安全仪表系统的设计与应用摘要：海洋自然资源就像一个巨大的聚宝盆。

它无疑是人类无尽的财富宝藏。

合理有序地充分开发、建设和高效利用这些海洋资源，必将为全国的发展和国民经济的健康发展、增长与和谐进步作出必要的历史性贡献。

近年来，随着新中国成立以来我国经济、社会、教育、科技得全面快速发展，我国浩瀚的海洋资源不断得到深入广泛的开发。

越来越多的优质珍贵海洋资源需要国内外人民进行勘探、整理和科学利用。

关键词：海洋；石油平台；安全仪表系统；设计；应用为了确保整个海洋石油开发利用过程的安全性能能够真正得到提高，一般国家将建议将这些安全检测仪器系统安装在整个海洋石油平台更重要、更安全的位置。

因此，设计、建造、正确使用和管理海洋石油平台及其安全和仪表系统设备非常重要。

1海洋石油平台安全仪表系统的设计原则1.1可靠性原则石油开采是中国未来几年建设中最重要的勘探开发领域。

因此，我国企业必须重视相关技术理论和设备知识的研发，跟上时代快速发展的步伐，在石油勘探、开发和生产的全过程中提高安全检测仪器系统的合理设计、制造、重用和开发。

在石油勘探开发全过程的各种安全技术仪表系统的研发、设计和开发过程中，我企业必须注重高产产品的可靠性，注重产品开发各个关键环节的产品开发优化设计，提高产品质量和各技术环节产品之间的相关性。

你应该知道，任何一个环节都是整个系统中极其重要的一部分。

如果任何一部分突然崩溃，整个系统本身就会开始崩溃。

1.2故障安全原则在石油钻井开发实施过程的管理中，安全监测仪器管理系统的开发、设计、实施、维护和使用无疑是一个非常重要的关键。

它还可以在一定程度上决定油田建设工人的生命、健康和安全，以及我国技术管理的成熟和发展。

在未来几年里，这将是许多国内外著名科学家研究和讨论的一些关键领域。

因此，我们要求企业在生产实践和运营过程中，将设计与专业理论知识相结合，使理论知识与现场的客观实际要求相一致。

这本身就不可避免地要求，在石油勘探开发过程中，安全技术仪表系统中几乎每一个重要的部件和环节设备都必须保证高可靠的运行质量状态和可靠性水平。

海洋石油平台安全仪表系统的设计与应用

中图分类号：Ｔ２３Ｐ７
安全仪表系统
安全功能
安全完整性等级
设置原则
文献标志码：Ａ
Ａｓａｔａｔｉｔｍｎｄｓｔ（Ｉ）ｓｈａｔｐｏｃｏｔｌｋｓｓｍｔｔｎｅｅｄｎｔｐｏｅｓｏｔｌｙｔｉｃｎｍｎｏｂｔｃ：ＳｆｙｎｒｅｔｙｅＳｉｔｓｅｒｅｔｎｉｅｏｔａｉｄｐｎｅｔｏｒｓｃｎｏｓｓｍ，ｔａｏｉｒｒｅｓｕｅｓｍＳｅｆｙｔｉｎｒｃｙｅｈｃｒｅｔ
表功能（ａｔｉｓｍｎｄｆｎｔｎＳＦ的系统。ｓｅｔｅｔｃｏ，Ｉ）ｆｙｎｒｕｅｕｉ
水平高等特点，其处理的介质是高温、高压、燃和易易爆的气体或液体。由于海上采油作业的特殊性，一旦发生事故，海上逃生和救援的难度均比陆地大，因此，人员、设备和环境的安全显得更为突出。在海洋油气
田的工程设施中，全仪表系统（ａｔｉｓｕｅｔ安ｓｆｙｎｔｍｎｅｅｒｄｓｓｍ，ｉ）ｙｔｓｓ是不可缺少的最重要的系统之一，ｅ其作用
ｖｒｏｓｋｎｓｏｃｉｅｔｎｒａｉａｉｕｉｄｆａｃｄｎｓｉｅｌｔｍｅ。ａｄｔｌｒｔｃｈｙｔｍ．Ｉｕｒｕｒｔｃｉｎｓｓｅｏｆｓｏｅｏｌｐａｏｍ，ｓｅｙｉｓｒｍｅｔｄｎｉｙｐｏｅｔｔｅｓｓｅｍｅｎｎｍｅｏｓｐｏｅｔｏｙｔｍｓｆｒｏｆｈｒｉｌｔｒｆｆａｔｎｔｕｎｅｓｓｅｉｈｓｍｐｒａｔｐｏｅｔｖｙｔｍ，ｔｕｅｓｎａｌｎｒｐｒｄｓｇｆＳＳｉｃｔｃｏｎｉｅｏｓｏｅｏｌｐａｏｍ．ＴｅａｉｙｔｍｓｔｅｍｏｔｉｏｔｒｔｃｉｅｓｓｅｎｈｓｒａｏｂｅａｄｐｏｅｅｉｎｏＩｓｒｉａｆｒｅｔｒｆｈｒｉｌｔｒｉｌｆｈｂｓｃｃｎｅｆｓｆｔｎｔｕｎｅｙｔｍｓｄｓｒｂｄｂｅｙ，ａｄｔｅｄｓｇｏｔｎｓ。ｓｔｎｓａｄｓｌｃｉｎｃｔｒａｏｅＳＳａｌａｅｓｌｃｉｎｏｃｐｔｏａｅｙｉｓｒｍｅｔｄｓｓｅｉｅｃｅｒｆｉｉｌｎｈｅｉｎｃｎｅｔｅｔｇｎｅｅｔｒｅｆｔＩｓｗｅｌＳｔｅｅｔｉｏｉｉｈｈｏ

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这一定义着重于安全仪表系统执行安全功能的可靠性。在确定安全完整性过程中，应包括所有导致非安全状态的因素（：随机的硬件失效、软件导致的失效以及由电气干扰引起的失效）。这些失如效的形式，尤其是硬件失效的形式，可用测量方法来定量描述。依照ＩＣ１０的规定，安全仪表系Ｅ６５８统的可靠性由安全完整性等级来确定。
控制系统。安全仪表系统又称为应急关断系统，是海洋平台上最重要的系统之一，其作用是用来提高工艺生产装置及其辅助设备的安全操作；事故情况下，实现工艺系统关断，以保护平台人员和工程设施的安全，防止环境污染，将事故的损失限制到最小。
５卷增刊２ｌ２ｌ００年１２月
中
国
造
船
Ｖｏ．Ｓｅｉｌ１１５ｐｃａ２Ｄｅ．０ｌｃ２０
ＳＨＩＰＢＵＩＬＤＩＮＧＯＦＣＨＩＮＡ
文章编号：１０－８２２）２４００４８（０￥ —７—５０１０１
同的逻辑运算器，独立供电），其中一套为主，另一套处于热备状态。主、备之间以及过程控制系统，通过通讯板实现信息交换。另外，在系统设计时，根据安全完整性等级的要求，系统硬件还有其他多种结构必须详细论述。
４２７
ＳＩｌＰＦＤａｇ＝０１００１Ｌｖ．ｔ．：
ＳＩＰＦＤａｇ＝０．～０．０１Ｌ２ｖ０ｌ０：
ＳＩＰＦＤａｇ＝０．０１Ｏ．０：Ｌ３ｖ０～００１ＳＩＰＤａｇ＝０．００１０．０Ｌ４Ｆｖ０～０００１。
海洋平台安全仪表系统设计
孙法强，董磊，楚光宇，陈晓雪
（．海洋石油工程有限公司，青岛２６２；２１６５０．中国石油化工有限公司东北油气分公司，长春１０６３０２）
摘
要
介绍海洋平台典型的安全仪表系统组成的基础上，分析了安全仪表系统的安全完整性等级，并进一步分析了系统硬件可靠性和可用性设计方法，给出了系统逻辑关系的设计重点以及典型的逻辑关系的设计，
３安全仪表系统设计
安全仪表系统设计包括硬件设备设计和逻辑运算设计，统硬件要安全、可靠，系逻辑运算要正确、
合理。
３１系统硬件设计．
系统硬件设计包括：逻辑运算器、检测元件和执行元件的设计，其可靠性和可用性是设计的关键。
对目前国内空白的海洋油气田安全仪表系统安全完整性提出研究分析的考虑
关键词：海洋平台；安全仪表系统；安全完整性；可靠性；可用性；逻辑关系
０引言
安全仪表系统，由国瓯是－、＿：ＭＩＣ￣石（Ｅ）ｔＬ：￣ＩＣ６５８及ＩＣ６５１定义的专门用于安全的Ｅ１０Ｅ１１
１海洋平台安全仪表系统构成
平台安全仪表系统如图１所示，该系统主要由三部分组成：逻辑运算器、检测和执行元件、过程控制系统的通讯。
图１平台安全仪表系统组成
为了保证系统的安全可靠，典型的海洋平台安全仪表系统一般采用双冗余结构（即：两套完全相
系统的可靠性是指：在一定的时间间隔内，发生故障的概率。整个系统的可靠性０）是由组成（ｆ系统的各单元可靠性（（，２ｆＲ（）的乘积，即：尺（＝Ｒ１・２・３）任何一个环节Ｒ１）Ｒ（，３，） … ０）（Ｒ（Ｒ（ … ，ｔ可靠性的下降都会导致整个系统可靠性的下降。可靠性决定系统的安全性。系统的可用性是指系统可以使用工作时间的概率。可用性不影Ⅱ 系统的安全性，但系统的可用性向低可能会导致装置或工厂无法进行正常的生产。安全仪表系统的可靠性和可用性看起来似乎是一对矛盾体。从工厂所有者的角度看，只要安全仪表系统能够满足设计要求的安全等级就可以了；在此基础上，可用性是系统最主要指标，高的可用性减少了装置无谓的停车，提高生产效率。从维护者角度看，安全仪表系统发生任何故障时，系统就需要维修，就存在系统失效而导致装置停车的危险，此时系统的低故障率是强调的重点。从设计的角度
中
国
造
船
学术论文
２安全仪表系统的安全完整性等级
安全完整性等级是用于描述安全仪表系统安全综合评价的等级（：在规定的条件下、规定的指时间内，安全系统成功实现所要求的安全功能的概率）。安全仪表系统的安全完整性等级越高，安全系统实现所要求的安全功能失败的可能性就越低。ＩＣ１０ பைடு நூலகம்准，根据安全系统满足安全要求的程Ｅ６５８度，将安全系统分为４个等级：ＳＬ￣ＳＬ；其中，ＳＬ最低、ＳＬＩｌＩ４ＩｌＩ４最高。德国Ｔｖ标准将安全度Ｕ等级分为８个等级：ＡＫ１Ｋ８＂￣Ａ；其中，Ａ最低、ＡＫ８高。ＡＮＳ／Ｓ８．１将安全系统分为３Ｋ１最ＩＩＡ２４０个等级：ＳＬ￣ＳＬ；其中，ＳＬｌ低、ＳＬＩｌＩ３Ｉ最Ｉ３最高。以ＩＣ１０标准为例，安全完整性等级以故Ｅ６５８障危险的平均概率（ＦＤａｇ来表述，对应关系如下：Ｐｖ）