安全仪表系统的功能安全评估分析

黄海涛

（山西煤矿设备安全技术检测中心，山西太原 030045）

随着安全系统工程的引入，我国不断地吸收国外先进的分析方法和经验，安全评价工作取得了较大的进步，然而不容忽视的是，安全仪表系统的功能安全评估尚不完善，一些安全问题层出不穷且屡禁不止，给生产工作的安全性造成了很大的干扰。因此，应对功能安全评价进行深入地探讨和研究，这不仅是促进工业控制领域深入发展的需要，更是实现对风险有效控制与管理、全面维护工人生命财产安全的重要保障。

1 安全仪表系统的概念

作为安全相关系统的重要组成部分，安全仪表系统能够全面有效地发挥安全仪表功能，对于提高控制系统的安全性有着重要的意义，因此，近年来，其应用更加广泛，安全仪表系统以及控制系统的设置分工的示意图如图1所示。安全仪表系统能够通过一系列的动作，合理、快捷地应对设备故障问题，可以有效地规避安全事故，将事故给人们生命财产安全以及周边环境带来的威胁进行全面的控制与管理。所以，通过分析以及归纳总结，安全仪表系统具体具有以下特征：首先，其无法对产品的效能以及品质进行改善；其次，其无法影响流程产量；另外，其能够促进风险成本利用率的提升；最后，其可以通过相关损失的降低实现整体费用的节约。在生产过程中，安全仪表系统具有以下作用：第一，能够对生产状态进行严密的监视，通过对生产过程的准确判断对威胁存在的可能性进行排除；第二，能够检验危险条件，从而全面有效的发挥安全仪表功能，以全面杜绝危险事件；第三，能够对危险事故产生的后果进行控制，有效缩小危险影响的范围。

图1 安全仪表系统以及控制系统设置分工示意图

煤矿中常用的安全仪表系统有干涉甲烷测定器、煤矿用风速表、便携式催化甲烷测定器、一氧化碳测定器传感器、氧气测定器等。其中干涉甲烷测定器主要是应用光干涉原理，测定甲烷含量，可以准确测定空气中的甲烷、二氧化碳等气体浓度，将灾害降到最低。但是在应用的过程中也存在一些问题，如没有干涉条纹、干涉条纹不清楚、干涉条纹漂移、干涉条纹倾斜以及干涉条纹产生弯曲等。煤矿用风速表主要是用于测量风流速度的仪器，测量准确、操作简便，非常适合用于场的测量。对于上述安全仪表系统中存在的问题要制定有效的解决措施，以确保煤矿生产的顺利进行，将风险将到最低[1]。

2 进行功能安全评估的必要性

2.1 有利于提高生产安全性

由于缺乏行之有效的解决措施，近年来，安全生产事故的发生更加频繁，不仅给我国工业领域造成了严重的经济损失，还极大地威胁了社会稳定。在这种形势下，世界范围内对我国的安全生产现状的关注更加密切，在一定程度上，我国良好的国家形象遭到了质疑，同时，对外贸易的发展也受到了较大的限制，引起了一系列的社会问题，不利于国家经济的长足稳定发展。而功能安全评估一方面能够全面推动安全生产管理体系的建立健全，另一方面也能实现有关问题的有效解决，有利于在安全领域内为自动化、电子技术及其相关系统以及产品的广泛应用奠定坚实的基础，除此以外，对于安全生产技术保障体系的完善也有着重要的意义。

2.2 有利于促进安全系统的深入发展

一般情况下，应用于我国早期工业并在工业领域发挥安全功能的安全系统大部分是一种安全连锁系统。随着时代的发展，控制系统相关技术以及微电子技术不断完善，应用于安全系统的技术、方案以及系统在我国相关领域有了更加广泛的应用，然而在这一发展阶段，安全系统在很多方面也存在着不少的问题。例如，在安全控制设备以及系统的运行过程中，安全功能的切实全面发挥严重缺乏可靠性，给用户带来了印象不佳的亲身体验，用户的积极性大受打击。另外，由于行业的安全要求存在很大的差异，而安全设备的应用普适性较差，一旦场合发生变化，安全设备就无法正常使用，所以，安全设备的开发需要投入大量的资金，其生产规模的扩大受到了很大的限制。

2.3 技术贸易壁垒方面

在工业领域，功能安全技术标准的地位以及作用比较突出。例如，部分国家通过功能安全标准对某些特定的行业进行了明确的规定，用户通过安全完整性等级提出了更加多元化的需求等。通过设立技术标准，西方国家的技术性贸易壁垒具有了更强的针对性，给我国进出口贸易企业造成了严重的经济损失。这些贸易壁垒是以功能安全标准为依据确立的，一方面对系统以及产品的出口造成了限制，另一方面也不利于系统以及产品的引入，不利于我国重点工程项目的深入发展。另外，技术性贸易壁垒还对我国工业领域造成了巨大的冲击，降低了我国产品更新速率，对国际经济的可持续发展极其不利。

2.4 导致有关问题的发生

安全仪表系统的应用有利有弊，在保障生产安全、减少安全事故的同时，也会给其他有关问题的发生埋下较大的隐患。首先，安全仪表系统的运行相对隐蔽，要全面有效地监控其工作状态，存在着很大的难度，发生异常情况时，故障将难以被高效排除。其次，安全仪表系统只有在系统以及装置工作异常时才会开始运行，执行机构的状态具有固定性特征，发生异常情况时，机械的安全性也难得到全面的保障[2]。

所以，要促进工业领域生产安全性的全面提升，就要切实全面的保障安全仪表系统的功能安全，尤其是相比于大部分的容器设备，安全仪表系统的可靠性的维护更加困难，要有效的维护生产安全，其功能安全评估不可或缺。

3 功能安全评估的内容

首先，分析阶段，这一阶段的功能安全评估有定义整体范围，达到对控制系统进行确定的目的，对风险分析以及危险范围进行明确规定。在定义整体范围的过程中，应该全面综合地考虑存在的各种风险，同时对各种物理设备以及相关的事件进行细致的考虑。然后，再以整体范围为依据获得全面细致的安全信息，其中应该包含涉及到的化学物质的数量以及类型、设计中所需要的各种参数值、设计指标以及有关信息。另外，分析阶段的内容还包括分析系统风险，换言之，应该对风险以及危险进行预测，同时对造成的影响和事故发生的可能性进行具体的分析。除此以外，分析阶段还要不断明确整体安全要求，并进行细致的分析，以风险值为依据来决定安全仪表系统的使用与否。最后，应科学合理的分配安全要求，以有效地降低风险。

其次，实现阶段，这一阶段的功能安全评估是确定相应技术，以提高信息转换的效率、可靠性、准确性以及经济性，另外，还包含评估硬件以及系统的安全完整性、评估安全仪表系统的确认、运行以及安装阶段，以切实达到安全要求以及安全水平[3]。

最后，在运行阶段，应该科学合理地评估整体的维护以及操作阶段，确保维护工作的贯彻落实和系统运行的稳定性以及安全性，通过周期性功能测试实现对潜在危险的有效控制。另外，在安全仪表系统的运行过程中，故障问题的发生难以避免，这时往往会进行整体的改型以及修改。为此，应该全面综合地考虑修改造成的影响，同时，应该努力确保安全仪表系统安全完整性水平的前后一致性。

4 总结

总而言之，在工业生产领域，安全仪表系统的地位及作用相当的突出，一旦其功能受事故的影响而无法切实发挥，将会导致执行动作难以落实，由此极易引发一系列的恶劣后果。所以，对安全仪表系统的功能安全评估进行深入的分析和探讨十分的重要。相比于其他的发达国家，我国的功能安全评估工作还存在很多的不足，然而也意味着其在我国众多领域中的提升、发展空间也相当广阔，为此，国家应该投入更大的力度，不断完善法律法规，为功能安全评估的深入发展提供强有力的支撑。

［1］文华，钮英建.功能安全评估在安全评价中的应用体系研究［J］.中国安全生产科学技术，2011（7）：116-119.

［2］沈学强，白焰.安全仪表系统的功能安全评估方法性能分析［J］.化工自动化及仪表，2012，39（6）：703-706.

［3］张志春.第三十九讲：浅析电力系统中功能安全评估技术的使用［J］.仪器仪表标准化与计量，2014（2）：16-21.