GB/T 41253-2022 过程工业安全监测系统有效性评估规范

　　ICS 25 . 040 CCS N 10

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41253—2022

　　过程工业安全监测系统有效性评估规范

　　Specificationofeffectivenessevaluationofsafetymonitoringsystem in

　　processindustry

　　2022-03-09 发布 2022-10-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 41253—2022

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 缩略语 2

　　5 通用要求 3

　　5 . 1 开展有效性评估的阶段 3

　　5 . 2 评估内容 3

　　5 . 3 人员要求 4

　　5 . 4 评估管理 4

　　5 . 5 评估报告 5

　　6 安全监测系统设计评估 5

　　6 . 1 评估依据 5

　　6 . 2 评估内容 6

　　7 安全监测系统运行前评估 7

　　7 . 1 评估依据 7

　　7 . 2 评估内容 7

　　8 安全监测系统功能复审 8

　　8 . 1 复审依据 8

　　8 . 2 复审内容 8

　　附录 A(资料性) 安全监测系统有效性评估指南 9

　　A. 1 概述 9

　　A. 2 性能三要素 9

　　A. 3 设置原则 9

　　A. 4 设计步骤 10

　　附录 B(资料性) 安全监测系统安全可用性评估案例 12

　　B. 1 概述 12

　　B. 2 安全监测系统的表决逻辑 12

　　B. 3 安全监测系统功能描述 12

　　B. 4 安全监测系统功能安全相关技术参数 13

　　B. 5 安全监测系统安全可用性评估 14

　　附录 C(资料性) 风险减缓设备设施合规性评估审查资料清单 15

　　附录 D(资料性) 评估组职责分工表 16

　　参考文献 17

　　Ⅰ

　　GB/T 41253—2022

　　图 B. 1 天然气压缩机厂房火焰探测器布置 13

　　表 1 安全监测系统有效性指标 4

　　表 2 独立性水平 4

　　表 B. 1 硬件失效率(按照故障类别) 13

　　表 B. 2 安全可用性评估参数(其他) 13

　　表 B. 3 安全监测系统安全可用性对比(根据表决逻辑) 14

　　表 C. 1 风险减缓设备设施合规性评估审查资料清单 15

　　表 D. 1 评估组职责分工表样例 16

　　Ⅱ

　　GB/T 41253—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国机械工业联合会提出。

　　本文件由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC 124)归口 。

　　本文件起草单位：中国石油天然气管道工程有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、中石化广州工程有限公司、中石化石油工程设计有限公司、北京弗安基科技有限公司、北京中电华劳科技有限公司、和利时科技集团杭州和利时自动化有限公司、浙江中控技术股份有限公司、霍尼韦尔(中国)有限公司、数字流动(苏州)安全科技有限公司。

　　本文件主要起草人：卜志军、张书勇、李麟、汪涛、马云鹂、潘宇、朱明露、刘瑶、王怀义、史学玲、文科武、田京山、王玥、孙向东、朱桂龙、庞欣然、施隋靖、帅冰、徐德腾、陈小华、王斌斌、周纯杰、靳江红、郭苗、熊文泽、李秋娟、张亚彬。

　　Ⅲ

　　GB/T 41253—2022

　　引 言

　　在过程工业领域，需要设置安全监测系统，对生产过程中的火灾和可燃/有毒气体泄漏进行监测，及时采取包括声光报警、联锁关断及消防联动等在内的一系列风险降低措施，起到有效减缓事故后果的作用，保护人员、环境及设备的安全。

　　本文件的 目 的在于指导和规范过程工业领域安全监测系统有效性评估活动。

　　通过安全监测系统有效性评估，对过程工业领域的火灾和可燃/有毒气体泄漏，能实现可靠、及时的监测和保护。

　　Ⅳ

　　GB/T 41253—2022

　　过程工业安全监测系统有效性评估规范

　　1 范围

　　本文件规定了过程工业安全监测系统的有效性评估人员和组织资质要求、评估活动的管理和职责、执行有效性评估的周期和阶段、各阶段评估活动的范围、流程、依据以及文档要求。

　　本文件适用于石油天然气、石油化工等过程工业领域的设计、运行、咨询单位对安全监测系统进行有效性评估。 过程工业领域的其他行业可参照执行。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 21109(所有部分) 过程工业领域安全仪表系统的功能安全

　　GB/T 39173 智能工厂 安全监测有效性评估方法

　　GB 50084 自动喷水灭火系统设计规范

　　GB 50116 火灾自动报警系统设计规范

　　GB 50151 泡沫灭火系统设计标准

　　GB 50193 二氧化碳灭火系统设计规范

　　GB 50219 水喷雾灭火系统技术规范

　　GB 50347 干粉灭火系统设计规范

　　GB 50370 气体灭火系统设计规范

　　GB/T 50493 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准

　　GB 50898 细水雾灭火系统技术规范

　　GB 50974 消防给水及消火栓系统技术规范

　　GB 51251 建筑防烟排烟系统技术标准

　　GB 51309 消防应急照明和疏散指示系统技术标准

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　安全监测系统 safetymonitoringsystem

　　用于监测火焰和可燃气体、有毒气体泄漏并具备报警和消防、保护功能的安全控制系统。

　　3.2

　　可燃气体 flammablegas

　　甲类气体或甲、乙 A类可燃液体气化后形成的可燃气体或可燃蒸气。

　　[来源：GB/T 50493—2019,2 . 0 . 1]

　　1

　　GB/T 41253—2022

　　3.3

　　有毒气体 toxicgas

　　劳动者在职业活动过程中，通过皮肤接触或呼吸可导致死亡或永久性健康伤害的毒性气体或毒性蒸气。

　　[来源：GB/T 50493—2019,2 . 0 . 2]

　　3.4

　　火焰 flame

　　在燃烧过程中形成的实体或者羽流，并以固定的波长(由燃料的化学特性决定)辐射能量。

　　注：通常情况下，所形成辐射能的一部分是人眼可见的。

　　3.5

　　安全监测系统有效性 effectivenessofsafetymonitoringsystem

　　安全监测系统在要求条件下执行预期安全动作的能力。

　　注：安全监测系统由设计、安装、特定场地运行条件以及维护相关的因素决定。 安全监测系统的有效性是安全监测有效性、安全监测系统安全可用性和风险减缓设备设施有效性共同作用的结果。 安全监测系统有效性评估指南见附录 A。

　　3.6

　　安全可用性 safetyavailability

　　安全监测系统在规定的条件和时间内，成功执行安全监测功能的平均概率。

　　3.7

　　安全完整性等级 safetyintegritylevel;SIL

　　用来规定分配给安全仪表系统的安全仪表功能的安全完整性要求的离散等级(4 个等级中的1 个)。注：SIL 4 是安全完整性等级的最高等级，SIL1 为最低等级。

　　[来源：GB/T 21109 . 1—2007,3 . 2 . 74,有修改]

　　3.8

　　风险减缓设备设施 riskmitigationdeviceandfacility

　　当发生火灾或可燃气体和有毒气体的泄漏时，能减缓或减轻事故后果的设备设施。

　　注：包括工艺停车系统、消防灭火系统、事故通风系统、应急照明和疏散指示系统等。

　　3.9

　　风险减缓有效性 effectivenessofriskmitigation

　　风险减缓设备设施减缓预期事故后果的程度。

　　注：防止可燃有毒气体泄漏或小型的火灾事件发展成为足以形成爆炸或人身伤亡的大型气团聚集，或者大型的火灾事故。 在及时有效时间内激活启动安全监测系统以减缓这类事件的严重程度。 但风险减缓设备设施的执行可能没有效果。 例如：

　　● 消防灭火系统不能控制火势;

　　● 疏散报警系统不能够快速启动足以允许人员撤离;

　　● 人员不能按计划撤离。

　　4 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件。

　　DC：诊断覆盖率(Diagnostic Coverage)

　　ESD：紧急停车(Emergency Shutdown)

　　FAT：工厂验收测试(Factory Acceptance Test)

　　2

　　GB/T 41253—2022

　　FTA：故障树分析(Fault Tree Analysis)

　　HAZOP：危险与可操作性分析(Hazard and Operability Study)

　　MooN：从“N”中取“M”(“M”out of “N”)

　　1ooN：从“N”中取“1 ”(“1”out of “N”)

　　2ooN：从“N”中取“2 ”(“2”out of “N”)

　　MTTR：平均恢复时间(Mean Time to Restoration)

　　PFDavg：要求时危险失效平均概率(Average Probability of Dangerous Failure on Demand)

　　SAT：现场验收测试(Site Acceptance Test)

　　SFF：安全失效分数(Safety Failure Fraction)

　　SIF：安全仪表功能(Safety Instrumented Function)

　　SIL：安全完整性等级(Safety Integrity Level)

　　SIS：安全仪表系统(Safety Instrumented System)

　　TI：测试间隔(Test Interval)

　　5 通用要求

　　5 . 1 开展有效性评估的阶段

　　5 . 1 . 1 新建工程初步设计或施工图阶段应实施安全监测系统设计评估;改扩建工程涉及到安全监测对象或监测区域发生变化时，也应对变化部分进行安全监测系统设计评估。

　　注：设计评估具体实施阶段由项 目数据收集及输入条件决定。

　　5 . 1 . 2 在安全监测系统投入运行前应实施安全监测系统投产前评估。

　　注：投产前评估通常在完成安全监测系统集成、FAT、安装、调试、人员培训、SAT、风险减缓设备设施验收，以及相关操作、维护和检定规程制定后，投产阶段前。

　　5 . 1 . 3 安全监测系统宜结合工艺/安全仪表系统的复审周期，复审周期不应超过 5 年 。符合下列情形，应实施安全监测系统功能复审：

　　— 安全监测系统设计变更或退役前;

　　— 可能出现对安全监测系统产生影响的工艺、设备等的修改实施前;

　　— 如果出现与功能安全管理体系有关的严重安全事故或发现明显影响安全监测有效性的设计缺陷时;

　　— 国家或行业有新的规定或标准规范发布，并有复查要求时。

　　5 . 1 . 4 对于已开展过有效性评估的同类型站场或装置可参考采用评估结论，但应做差异分析，并对差异部分进行评估。

　　5 . 2 评估内容

　　5 . 2 . 1 安全监测系统有效性评估应包括安全监测有效性、安全监测系统安全可用性和风险减缓有效性的评估。

　　5 . 2 . 2 安全监测有效性评估应按照 GB/T 39173 执行。

　　5 . 2 . 3 安全监测系统安全可用性评估应包括探测器和控制单元，安全监测系统的可用性指标与探测器和控制单元的平均故障失效率相关，平均故障失效率的评估方法应按照 GB/T 21109(所有部分)执行。

　　注：安全监测系统安全可用性评估案例见附录 B。

　　5 . 2 . 4 风险减缓有效性应评估风险减缓设备设施的合规性。

　　注：风险减缓设备设施合规性评估审查资料清单见附录 C。

　　5 . 2 . 5 安全监测系统有效性指标，包括探测器覆盖率、安全可用性和风险减缓设备设施合规性，应根据

　　3

　　GB/T 41253—2022

　　风险后果严重性确定，见表 1 。

　　表 1 安全监测系统有效性指标

　　风险后果严重性

　　探测器覆盖率

　　安全可用性(A)

　　风险减缓设备设施合规性

　　Ⅰ

　　60%

　　无要求

　　100%

　　Ⅱ

　　80%

　　≥90%

　　100%

　　同一保护区域或装置宜设置多台探测器，采用 2ooN联锁逻辑时，探测器覆盖率可降为 60%。当单台设备故障或旁路时，联锁逻辑宜按照 1ooN 执行。

　　注 1 ：规定的风险后果等级可参照 HAZOP 报告设定，以人身伤亡和财产经济损失为例：

　　● 后果 Ⅰ：有人伤害、无人死亡或财产经济损失 500 万元以内;

　　● 后果 Ⅱ：有人死亡或财产经济损失超过 500 万元(含)。

　　注 2：表中指标均为最低要求。

　　5 . 3 人员要求

　　5 . 3 . 1 有效性评估组成员应独立，独立性水平应符合表 2 的规定。

　　表 2 独立性水平

　　风险后果严重性

　　独立性水平

　　Ⅰ

　　独立人员

　　Ⅱ

　　独立部门或独立组织

　　5 . 3 . 2 有效性评估组应由具备以下能力的人员组成：

　　— 掌握安全监测系统相关的法律、法规要求;

　　— 具备安全监测系统工程知识和经验;

　　— 具备探测器覆盖率评估的知识和经验(需要时);

　　— 具备功能安全评估的知识和经验;

　　— 具备对潜在风险或后果的理解，并能够对风险减缓有效性进行评判;

　　— 能够了解新技术，并能判断新技术的新颖性和复杂性;

　　— 以上任意一条要求至少有一名成员掌握。

　　5 . 3 . 3 评估组总人数应不少于 3 人，高级资质人员人数应不少于三分之一 。

　　5 . 3 . 4 评估组人员应进行培训，理解并熟识自身职责范围内的审查内容、流程、依据和准则。 职责分工表见附录 D。

　　5 . 4 评估管理

　　5 . 4 . 1 评估组织方应成立评估组，确认各成员的资质和职责。

　　5 . 4 . 2 执行评估活动的人员应满足 5 . 3 的要求。

　　5 . 4 . 3 评估组长应编制评估计划，计划应包括：

　　— 评估范围;

　　— 评估时间和地点;

　　— 参与评估活动的人员、部门、组织或单位;

　　— 需要的资源;

　　4

　　GB/T 41253—2022

　　— 评估活动的安排;

　　— 评估输出。

　　5 . 4 . 4 在进行有效性评估之前，评估计划应得到评估组织方的批准。

　　5 . 4 . 5 评估组应根据评估计划进行评估管理和开展评估活动。

　　5 . 4 . 6 评估组织方应向评估组提供安全监测系统的所有相关信息，包括先前执行的评估结果、通过该评估提出的建议以及相应的整改报告。

　　5 . 4 . 7 评估活动应文档化。

　　5 . 4 . 8 评估结束后，评估组应提供评估报告，评估组织方宜对报告的完整性进行审查。

　　5 . 5 评估报告

　　评估完成后，应根据评估过程形成对应的评估报告，并正式记录形成档案。 报告内容应包括。

　　— 项目背景：项目立项的意义、任务的由来、项目概况等内容。

　　— 评估依据：应列出评估项 目应用的法律、法规、技术规范和标准、基础技术资料名称等相关信息。

　　— 评估目的 。

　　— 评估范围和内容。

　　— 评估方法。

　　— 评估过程：应明确描述评估过程，包括评估程序、工作进度和人员。

　　— 评估结论与建议：应给出评估对象安全监测系统有效性的评估结果，指出存在的问题，提出合理化建议。

　　— 附件：包含评估工作表、培训记录、评估硬件、软件、工具表(评估过程中所用工具的名称、型号、软件/硬件版本、公司名称、功能描述及在评估项 目 中的使用情况)及其他资料。

　　6 安全监测系统设计评估

　　6 . 1 评估依据

　　6 . 1 . 1 评估依据应准确、可靠。

　　6 . 1 . 2 应提供但不限于以下文件：

　　— 消防工艺及仪表控制流程图(若需要);

　　— 工艺及仪表控制流程图;

　　— 因果图或联锁逻辑图;

　　— 设计说明书;

　　— 设备汇总表;

　　— 安全专篇(若有);

　　— 消防专篇(若有);

　　— 供货商可提供的设备 SIL认证资料或长期使用证明材料(若有);

　　— 安全完整性验证报告(若有);

　　— 介质参数及工艺参数表;

　　— 物料平衡组分表;

　　— 总图;

　　— 爆炸危险区域划分图;

　　— 防火分区图;

　　— 设备、设施平面布置图;

　　5

　　GB/T 41253—2022

　　— 安全监测系统设置原则或统一规定;

　　— 风险量化报告、风险量化表、事件树图(若有);

　　— 三维模型;

　　— 历史安全事件/事故信息采集;

　　— 探测器性能参数;

　　— 探测器安装参数;

　　— 探测器平面布置图;

　　— 大气压力、平均温度、风向和风速的历史数据(适用于可燃、有毒气体探测器采用场景分析法开展有效性评估);

　　— 区域内可闻声背景噪声及超声背景噪声(适用于超声探测器开展有效性评估);

　　— 已建设施，宜进行现场勘察，以确保竣工图纸的准确性;

　　— 新建设施，及时收集与评估相关的工程变更资料，以确保数据收集的准确性。

　　6 . 2 评估内容

　　6 . 2 . 1 安全监测有效性评估

　　应按照 GB/T 39173 执行，得出探测器覆盖率量化指标。

　　6 . 2 . 2 安全可用性评估

　　6 . 2 . 2 . 1 应将安全监测系统所包含的探测器、控制单元的安全可用性进行整体评估。

　　6 . 2 . 2 . 2 应收集用于评估安全可用性的硬件失效概率以及其他相关资料和数据：

　　— 安全监测系统功能描述;

　　— 硬件失效率数据;

　　— 表决逻辑;

　　— 共因失效因子β;

　　— 测试间隔 TI ;

　　— 平均恢复时间 MTTR ;

　　— 诊断测试覆盖率 DC。

　　6 . 2 . 2 . 3 当安全监测系统与安全仪表系统联动时，宜对安全监测系统的安全完整性进行评估。 安全监测系统安全完整性评估包括探测器和控制单元，应评估是否选用了符合相应 SIL 等级要求的部件或子系统，完整性等级宜不低于 SIL1,评估方法应按照 GB/T 21109(所有部分)执行。

　　注：对于依据以往使用原则选择的部件或子系统，评估其应用适应性以及有效性，包括以下几个方面：

　　● 制造商在质量、管理等方面的认证报告和文档;

　　● 标准/规范符合性;

　　● 在类似操作行规和实际工况中部件或子系统的性能;

　　● 有效应用案例。

　　6 . 2 . 3 风险减缓设备设施有效性评估

　　6 . 2 . 3 . 1 风险减缓设备设施有效性应根据 GB 50084 、GB 50116 、GB 50151 、GB 50193 、GB 50219 、 GB 50347 、GB 50370、GB/T 50493、GB 50898、GB 50974、GB 51251 、GB 51309 进行合规性评估 。

　　6 . 2 . 3 . 2 检查风险减缓设备设施的设计成果、建设成果审查过程的完整性。

　　6 . 2 . 3 . 3 应检查行业监管机构规定的批复文件或验收文件的完整性。

　　6 . 2 . 3 . 4 当行业监管机构无强制要求时，应检查企业自验收文件和报备文件的完整性。

　　6

　　GB/T 41253—2022

　　7 安全监测系统运行前评估

　　7 . 1 评估依据

　　7 . 1 . 1 评估依据应准确、可靠。

　　7 . 1 . 2 应提供但不限于以下文件：

　　— 设计文件;

　　— 前一阶段安全监测系统评估报告;

　　— 厂家设备相关技术文件;

　　— 变更文件(若有，至少应包括变更工作单、变更说明及变更影响分析报告);

　　— 相应的程序控制文件;

　　— 操作维护文件。

　　7 . 2 评估内容

　　7 . 2 . 1 评估组应核实：

　　— 设备性能参数是否符合设计要求;

　　— 设备安装和布置是否符合设计要求;

　　— 执行过一次安全监测系统设计评估;

　　— 正确执行项目设计变更规程;

　　— 已解决由先前的安全监测系统设计评估提出的建议;

　　— 实现安全监测系统评估的计划或策略已经就位;

　　— 系统调试成果记录文件(应细化，以检查记录文件为准则)。

　　7 . 2 . 2 针对探测器覆盖率的确认，评估组应审查：

　　— 确认评估报告建议的落实情况(若有);

　　— 对探测器布点进行复核;

　　— 对变更的复核(若有)。

　　7 . 2 . 3 针对探测器和控制单元，评估组应审查：

　　— 应有满足安全完整性等级的证明文件(如需要);

　　— 应有国家强制规定的型式许可认证证书;

　　— 应有防爆及防护相关证明文件。

　　7 . 2 . 4 针对安装，评估组应审查：

　　— 应有关于材料、工作质量、检验和测试的说明和规程;

　　— 应有检验记录和验收报告;

　　— 检查运行条件是否满足设计要求;

　　— 对变更的复核(若有)。

　　7 . 2 . 5 针对风险减缓设备设施，评估组应审查：

　　— 应有满足国家强制性认证的证书文件或测试报告;

　　— 应有设备相关技术文件;

　　— 应有验收报告;

　　— 对变更的复核(若有)。

　　7

　　GB/T 41253—2022

　　8 安全监测系统功能复审

　　8 . 1 复审依据

　　应提供但不限于以下材料：

　　— 设计文件;

　　— 前一阶段的安全监测系统评估报告、复审报告等;

　　— 设计变更文件或变更资料(若有);

　　— 事故调查报告(若有)。

　　8 . 2 复审内容

　　8 . 2 . 1 应对下面的工作项进行审查评判：

　　— 设计、运行和维护状况是否符合国家和行业的标准和规范要求;

　　— 修改变更是否遵循相关的变更管理规范，是否针对影响的范围和深度进行了评估，以及是否采取了必要的应对措施;

　　— 设备运行情况是否良好;