安全仪表系统工程设计与应用 第2版

安全仪表系统工程设计与应用 第2版  
作者：Paul Gruhn，P.E.CFSE，Harry Cheddie 
出版时间： 2017年版 
内容简介 
　　该书为翻译图书，原书为国际自动化学会（一家位于美国北卡罗来纳州的非营利公司和出版商，出版各种教育和科技读物）编写的，译者为中石化霍尼韦尔公司张建国和青岛安全工程研究院的李玉明。 该书在介绍安全仪表系统的基础上，详细阐述了安全仪表系统设计的生命周期、过程控制与安全控制、保护层 的相关信息，同时对如何编制安全要求规格书、如何确定安全完整性等级（SIL）等内容进行了阐述。 
目录 
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建模的精确程度（113） 
8.7建模方法（114） 
8.7.1可靠性方块图（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、可靠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）