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 ＩＣ １ ０ 的规 定 ，安全 仪表系 Ｅ ６ ５８ 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 ２ ｌ ２ｌ ０ ０年 １ ２月
中
国
造
船
Ｖｏ ． Ｓ ｅ ｉ ｌ １ １ ５ ｐ ｃ ａ ２ Ｄｅ ． ０ｌ ｃ２ ０
ＳＨＩ ＰＢＵＩ ＬＤＩ ＮＧ ＯＦ ＣＨＩ ＮＡ
文 章 编 号 ： １０ －８２２ ）２４ ０ ０４ ８ （０ ￥ —７—５ ０ １ ０ １
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 。
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ＳＩ ｌ ＰＦ Ｄ ａ ｇ ＝ ０ １ ０ ０１ Ｌ ｖ ．ｔ ． ：
ＳＩ ＰＦ Ｄａ ｇ＝０． ～ ０．０１ Ｌ２ ｖ ０ｌ ０ ：
ＳＩ ＰＦ Ｄ ａ ｇ ＝ ０．０１ Ｏ．０ ： Ｌ３ ｖ ０ ～ ０ ０１ ＳＩ Ｐ Ｄ ａ ｇ ＝ ０．００１ ０．０ Ｌ４ Ｆ ｖ ０ ～ ０ ００１ 。
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 ２ ６ ２ ；２ １ ６ ５０ ．中国石油化工有 限公 司东北油气分公 司，长春 １０ ６ ３ ０２）
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 － 、 ＿： Ｍ Ｉ Ｃ ￣ 石（ Ｅ ） ｔＬ ： ￣ ＩＣ ６ ５ ８及 Ｉ Ｃ ６ ５ １定义 的专 门用于安 全 的 Ｅ １ ０ Ｅ １１
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 （ （， ２ｆ Ｒ （ ）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
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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 。ＩＣ １ ０ பைடு நூலகம்准 ，根据安全 系统 满足 安全要 求 的程 Ｅ ６ ５８ 度 ，将 安全系统 分 为 ４个 等级 ：ＳＬ ￣ＳＬ ；其 中，ＳＬ 最低 、ＳＬ Ｉ ｌ Ｉ４ Ｉｌ Ｉ ４最高 。德 国 Ｔ ｖ 标准将 安全度 Ｕ 等级 分为 ８个等级 ：ＡＫ１ Ｋ８ ＂ ￣Ａ ；其 中，Ａ 最 低 、ＡＫ８ 高 。ＡＮＳ／ Ｓ ８ ．１将安全 系统分 为 ３ Ｋ１ 最 ＩＩＡ ２ ４０ 个等 级：ＳＬ ￣ＳＬ ；其 中 ，ＳＬｌ 低 、ＳＬ Ｉ ｌ Ｉ３ Ｉ 最 Ｉ ３最 高。 以 Ｉ Ｃ １０ 标 准 为例 ，安全完 整性等 级 以故 Ｅ ６５ ８ 障危 险的平均概 率（ ＦＤａ ｇ来表述 ，对应 关系如 下 ： Ｐ ｖ）