SIL,SIS,SIF傻傻分不清楚？自动化工程师需要知道的安全系统标准及概念分享
安全完整性等级书
安全完整性等级(Safety IntegrityLevel)表示风险降低的程度，强力设备、易燃化学品和高压工艺都很容易导致危险甚至致命的事故。加工行业，尤其是石油、天然气和化工行业，危险性很高，确保我们的资产和工人的安全至关重要。识别和预防现场潜在的危险至关重要。
01 安全仪表系统 (SIS)
要了解什么是安全仪表系统 (SIS)，以及它如何帮助预防危险，我们需要了解不同的防线(LOD) / 保护层 (LOPA)，以及安全仪表系统 (SIS) 在其中的位置。
这些防线 (LOD) / 保护层 (LOP)是独立的层级，其作用是防止初始事件（如冷却损失）演变成事故（如危险物质泄漏），或在事故发生后减轻其后果。
防线，也称为保护层，有助于防止危害
第一层是基本过程控制系统（BPCS）。基本过程控制系统 (BPCS) 可控制压力、液位、温度、流量等。
但问题是，过程控制系统（BPCS）可能会出现故障！设计师和工程师不可能预见到所有可能发生的危险，也不可能设计出能够预防所有危险的控制系统。如果能做到这一点，我们就不需要报警系统、泄压阀、火炬系统等。但事实并非如此，工艺设备需要多层保护......
当 BPCS 出现故障时，操作员干预后的下一层保护是独立于 BPCS 的安全仪表系统 (SIS)。
安全仪表系统（SIS）不控制任何东西。它监控许多与 BPCS 相同的变量，但只在变量超出正常范围时才采取行动，这通常意味着过程控制系统(BPCS) 出现故障。
每个 SIS 执行一个或多个**安全仪表功能 (SIF)**。
02 安全仪表功能 (SIF)
安全仪表功能 (SIF) 包括三个要素：传感器（如流量计）和逻辑解算器（如安全PLC），用于检测危险状况，以及Zui终控制元件（如阀门），用于实现安全状态。
SIF 的 3个要素是传感器、逻辑解算器和Zui终要素
03 安全仪表级别 (SIL)
安全完整性等级（SIL）表示在给定过程中由安全仪表系统（SIS）实施的仪表安全功能（SIF）所提供的风险降低程度。SIL是以按需失效概率(PFD) 来衡量 SIF 性能的一种方法。
在设计 SIF 时，适当的 SIL 对于达到所需的安全水平至关重要。
IEC 61508定义了四个 SIL 等级，其中 SIL 4 提供Zuigaoji别的安全性能。例如，SIL 1相当于风险降低系数(RRF) 至少为 10，而 SIL 4 相当于风险降低系数 (RRF) 至少为 10,000。
下表显示了每个 SIL 的相关平均按需故障概率 (PFDAvg) 和平均风险降低系数 (RRFAvg)。
说明每个筒仓按需发生故障的平均概率和平均风险降低系数的数字
SIL 级越高，相关的安全级别就越高，系统出现故障的概率就越低。通常，SIL级越高，意味着系统越复杂，安装和维护成本越高。
工艺设备通常只需要 SIL 1 和 SIL 2 SIF。SIL 3 和 SIL 4 SIF非常罕见，由于需要大量的重复工作，实施起来通常没有经济效益。在大多数情况下，应重新考虑工艺的基本设计。
这里还必须提及的是，SIL 等级只适用于 SIF。单个产品或组件没有 SIL 等级。它们可以被标记为适合在特定 SIL环境中使用。
04 功能安全标准：IEC 61508/61511
让我们来谈谈 IEC 61508 和其他标准。
1998 年，国际电工委员会 (IEC) 发布了 IEC 61508标准，这是第一个量化电气控制系统安全性能并引入生命周期概念的guojibiaozhun。该标准的主要目标是Zui大限度地减少所有电气/电子/可编程电子安全相关系统的故障。
IEC 61511标准是作为 IEC 61508 的流程部门实施标准而制定的，对安全仪表系统 (SIS)的规格、设计、安装、运行和维护提出了要求。
美国采用ANSI/ISA-84.0。该标准与guojibiaozhunIEC 61511 相同，但增加了一个不溯既往的条款，以适应现有的 SIS 安装。
这些标准代表了当前全球加工厂管理 SIF 的良好做法。采用这些标准将确保适当的风险管理。SIL 评估软件/SIL计算软件也应与这些标准保持一致。
05 计算安全仪表级别 (SIL)
要确定 SIF 的 SIL 级别，必须计算 SIF 的整体 PFD。这种 SIL 计算基本上是将每个 SIF组件（即传感器、逻辑解算器和控制元件）的故障率数据结合起来，并考虑测试频率、冗余度、表决安排等因素。
每个部件的故障率数据可从设备制造商处获得。但有这些数据，计算也相当复杂。建议使用youxiu的 SIL 评估软件/SIL计算软件来确定 SIL。用户的能力和经验也是至关重要的，并且需要许多学科的投入。
SIL 计算如何与全局相适应？为此，我们需要了解安全生命周期。
06 计算安全仪表级别 (SIL)
IEC 标准定义了一个称为 "安全生命周期 "的概念。这是一个循环过程，在这个过程中，所有危险都会被识别和分析，以了解哪些危险需要SIS。
安全生命周期可以用几个步骤来概括，以说明 SIL 计算的作用：
- 确定危害及其发生频率。
- 确定该频率是否可接受（无 SIS）。如果是，则无需 SIS，否则：
- 通过计算每个 SIF 的目标 RRF，确定危险的 SIL 级别。确定 SIF 的Zui小 RRF。这是危险频率（不含SIS）除以可接受频率。已知Zui小 RRF 后，即可从 SIL 表中获得 SIF 的目标 SIL 级别。SIF 可能有不同的目标 SIL级。
- 设计一个 SIS，使每个 SIF 都有一个与目标 SIL 级别相对应的 PFD。
通过 SIL 计算确定 SIF 的总体 PFD。将 SIF 的 RRF 与Zui低要求的 RRF 进行比较（记住 RRF =1/PFD）。如果大于Zui低要求的 RRF，则 SIF 足够使用。
SIL 的确定需要谨慎。在选择 SIL 评估软件/SIL 计算软件时也应谨慎。理想情况下，软件不仅应专注于 SIL计算，还应协助进行整个安全生命周期分析。