功能安全技术与应用PPT课件

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功能安全标准与标准体系概述
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功能安全标准的出台背景
建立统一平台，保证了更高层次的安全 保证新技术产业化发展
•供应商的问题：如何说服用户使用？ •新技术产业化的需要
•用户的问题：使用没有标准的产品，责任谁负？ •未经过充分测试的产品，如何应用？
•政府的问题：快速发展的行业，如何规范 •欧洲市场03年达13亿美元，年增长率8%
功能安全技术与应用
2000年开始兴起的一项新兴的安全工程学科 起于IEC61508标准
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缘由 理念 实践
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内容
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பைடு நூலகம்
缘由
安全生产 技术发展
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----面临的困境与挑战
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我们的工厂设计采用了多个保护层
•在试错的基础上建立的安全控制与 防护技术 •要求长期的使用经验和长期的系统 测试，使用“经证明是正确的技术 ”或“好的工业实践” •严格的法规体系与宏大的安全标准 体系（在选择、计算、系统方法上 都有详细规定） •后果：大多数事故得以避免，生产 加速、系统加大、人们越来越依赖 于安全系统
保护层分析（LOPA）考虑的重点 1.怎样的安全是足够的安全？ 2.具体的过程需要多少种保护层？ 3.每一保护层可以减少多少风险？
22 实质：HAZOP+ETA（事件树分析）两种方法的联合。
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安 全 相 关 系 统
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保护层（洋葱图）
7. 紧急响应
6. 物理保护
5. 释放设备
安 全
4. 安全仪表系统
安全取决于主动系统或设施功能的正确行使。
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保护层及保护层分析（LOPA）
Layer of Protection Analysis
保护层（layers of protection） 采用多重保护层或安全措施，以便深度防止灾难性事故或减
轻灾难事故的影响。可提供的防止事故与灾难发生的措施，可 以是安全设备、系统或行动（作用），能够防止或减缓危险剧 情向不利后果扩展。
15 ，并引发火灾，15人死亡、170多人受伤，
事故直接原因：液位计故障 .
安全生产的困境—设备会出故障
结论
应尽可能采用技术设备与系统保障安全 但必须实现功能安全
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理念
功能安全的基本概念与方法
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什么是功能安全？
Functional safety
是整体安全的一部分，它依赖于系统或设备执行正确的 功能（对输入的响应正确）
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人的错误导致事故的案例
切尔诺贝利核电站事故（其中人的因素）
按计划停机调试时
多次违反操作规程 操作员关上了多级反应堆 的安全系统
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人的错误导致事故的案例
设计错误案例（温州铁路事故）
设计理念 软件编写 调度安排
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安全生产的困境—人会犯错
结论
安全依靠责任转为安全更多的依赖技术，尽量采用技 术系统减少人出错的可能性
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各级保护层所应对的危险级别
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保护层及保护层分析（LOPA）
LOPA是一种简化的半定量风险评价方法，用以确定现有的安全措 施是否合适，是否需要增加新的安全措施。
LOPA所包含的内容如下： 1.分析由原因-后果对偶所定义的独立的危险剧情； 2.确定剧情的风险（risk）程度； 3.分析独立的保护层，其有效性及联合效果。
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安全生产的困境—设备会出故障
设备越来越复杂 采用大量电子、可 编程电子元件 自动化和智能化
设备必定会故障， 只是时间问题
整个宇宙约有1069到 1081个星球
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10MB的电子存储器就 有1020000000种状态
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BP事故案例
2005年3月23日，但于美国德克萨斯州的BP公司 炼油厂异构装置在开车过程中发生了多起爆炸事故
2.基本过程控制系统(BPCS)；
3.超限报警和操作员人工介入；
4.急停车系统/功能安全仪表(SIS)；
5.物理防护措施（积极保护层），如释放设备（安全阀、爆破 片、释放到火炬）；
6.后续释放物理防护（消极保护层），切断对水源、土壤、地 下水、大气的污染，如围堰、隔离系统；
7.工厂和社会的紧急响应（紧急响应层）。
仪 表
3. 操作员报警
系
统
2. 集散控制系统
SIS
1. 工艺过程
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SIS 和风险降低
残留风险
可容忍风险
必要的风险降低 更优风险降低(ALARP)
过程风险
风险升高
SIS
泄放 报警
基本控制系统 设计
工艺
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功能安全在安全分类中的位置
整体安全 = A+ B
非功能安全
B A
功能安全
A: 安全是通过采取被动系统措施获得的，如绝缘电阻。 B: 安全是通过主动系统获得的，如温度测量和继电器断开
不能要求人承担超出他能力的责任 能力与责任要匹配
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安全生产的困境—责任无限
安全管理者如坐火药桶
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责任有限
安全生产风险管理：
风险识别、分析、分摊、转移、控制等
让每个人都知道：
到底做什么？ 做到什么程度？
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安全应多依赖于技术
科技兴安 但技术设备与系统也会出现故障
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社会应急响应 紧急广播
工厂应急响应 撤离规程
减轻 机械减轻系统 仪表安全控制系统 仪表安全减轻系统 操作员监督
预防 机械保护系统 操作员校正动作时的过程报警 仪表安全控制系统 仪表安全预防系统
控制系统和监视 基本过程控制系统 监视系统（过程报警）
操作员监督
过程
功能安全中心
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但是事故仍然发生……
•不但在新技术系统使用场合，也在“经证明是 正确的技术”应用场合
2001 由美国化学工程师协会，化工过程安全中心CCPS发布 Center for Chemical Process Safety (CCPS), American Institute of Chemical Engineers（AIChE）
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可行的保护层
1.具备固有安全设计特性（工艺、动设备、静设备、仪表、控 制系统、软件系统）；
标准是基础！
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交通运输及其它 8%
制造业 42%
流程工业 50%
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国际功能安全基础标准发展过程
HSE PES
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安全生产的困境—人会犯错
墨菲定律
如果有两种选择，其中一种将导致灾 难，则必定有人会作出这种选择。
•任何事都没有表面看起来那么简单 ；
•所有的事都会比你预计的时间长；
•会出错的事总会出错；
•如果你担心某种情况发生，那么它 就更有可能发生。
有可能出错的 终将会出错
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安全生产的困境—人会犯错
人总是会犯错的 人的素质是参差不齐的 多样性与不确定性