【關(guān)鍵字】基于性能，獨(dú)立保護(hù)層， IEC61508， ISA S84.01
Keywords Performance based, Independent Protection Layer, IEC61508, ISA S84.01
摘要 現(xiàn)在已經(jīng)有了一種范例，使用基于性能的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)和分析流程操作和安全儀表系統(tǒng)。這些新標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)者提供一種“適用目標(biāo)”的方法，滿足對于規(guī)避風(fēng)險的要求，而不是使用“最佳實(shí)踐”規(guī)則，可能導(dǎo)致過設(shè)計(jì)和超費(fèi)用。
Abstract There has been a paradigm shift towards the use of performance-based standards for the design and analysis of process operations and safety instrument systems. These new standards allow the designer to provide a ‘fit for purpose’ system that meets the risk criteria rather than simply applying ‘best practices’ rules that may lead to over design and excessive cost.
基于性能規(guī)范的出現(xiàn):
對于工程師，過去十年最深刻的變化之一就是從說明性規(guī)范到基于性能標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)變。一個典型的說明性規(guī)范的例子是美國機(jī)械工程協(xié)會的規(guī)范。例如第七章中通用條款第125a 段落中的陳述，“在分割區(qū)域內(nèi)的所有壓力容器，不考慮容量和壓力，依照通用條款125至137的要求，必須提供壓力釋放設(shè)備”。其他的說明性例子包括電氣、消防和建筑規(guī)范。
這些傳統(tǒng)規(guī)范是基于“最佳實(shí)踐”的方法，即依靠過去的經(jīng)驗(yàn)去指導(dǎo)將來的設(shè)計(jì)。 按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的方法工作效果良好，規(guī)范中容易找到對于安全相關(guān)問題的解決方案。但是不管怎樣，說明性規(guī)范還是有幾處問題。首先，它們窒息了創(chuàng)新的生機(jī)，耽擱更好、高效和低價的實(shí)施方法。其次，為了能夠有效，說明性規(guī)范需要非常多的細(xì)節(jié)，所有可行性變化需要寫進(jìn)規(guī)范。 在流程工業(yè)，這是一個比較頭疼的問題，要覆蓋許多不同的行業(yè)，包括：化工、石化、生化、石油與天然氣、食品加工、化肥、制藥、半導(dǎo)體和其他相關(guān)行業(yè)。在以上的每個行業(yè)中，又有眾多的流程，用于應(yīng)對材料的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)的改變。一個說明性的方法對于調(diào)節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)化這些工業(yè)流程完全是一個不可能完成的任務(wù)。因?yàn)檫@個理由，流程工業(yè)幾乎沒有規(guī)章可循，直到本世紀(jì)的幾起重大災(zāi)害的發(fā)生，才迫使安全規(guī)章制度走進(jìn)我們的生活。下面我們回顧一下這幾起嚴(yán)重事故：
· 塞韋索毒氣泄漏
1976年7月15日，意大利米蘭市郊附近塞韋索村一座使用劇毒化學(xué)品二氧芑制造除草劑的化工廠發(fā)生毒氣泄漏事故。事故發(fā)生時，一股煙云狀二氧芑排放到大氣中，接著塞韋索村的家畜無緣無故地死去。村里人恐慌不已，當(dāng)局命令群眾從該村疏散。二氧芑的毒性極大，人體只要接觸到一點(diǎn)點(diǎn)便立即皮膚起皰，出現(xiàn)皮疹。在塞韋索毒氣泄漏兩周以后，每6個受檢居民中，就有1人呈二氧芑中毒癥狀。但更糟糕的是，二氧芑在人體內(nèi)的潛伏期很長，其毒性需要很多年才能從人體內(nèi)消除。二氧芑中毒能導(dǎo)致癌癥，孕婦中毒后，就會生育畸形嬰兒。在接觸二氧芑很長一段時間后所引發(fā)的疾病，目前醫(yī)療上尚難以解決。自塞韋索毒氣事故發(fā)生后，世界各國對涉及化學(xué)品的工業(yè)事故倍加警惕，對使用危險化學(xué)品的工廠也實(shí)施更嚴(yán)格、更安全的管理措施。
·印度博帕爾異氰酸甲酯泄漏事故
1984年12月3日凌晨，印度博帕爾市發(fā)生了震驚世界的毒氣泄漏事故。2日午夜，坐落在印度博帕爾市郊的聯(lián)合炭化殺蟲劑廠的一座儲存45噸異氰酸甲酯貯槽的安全閥突然松動。1小時后毒煙霧襲向這個城市，形成了一個方圓25英里的毒霧籠罩區(qū)。首先是近鄰的兩個小鎮(zhèn)上，有數(shù)百人在睡夢中死亡。隨后，火車站里的一些乞丐死亡。一周后，有2500人死于這場毒氣泄漏事故，另有1000多人危在旦夕，3000多人病入膏肓。在整個事故中，有15萬人因受毒氣危害而進(jìn)入醫(yī)院就診，20多萬人雙目失明。
事故發(fā)生時，在博帕爾估計(jì)有1.2萬人居住在離聯(lián)合碳化物工廠只隔一條路遠(yuǎn)的地方，沒有人事先告訴他們關(guān)于異氰酸甲酯的有關(guān)常識。氣體泄漏的那天夜晚，工廠的報警系統(tǒng)和備用系統(tǒng)一概失靈，3小時內(nèi)一次警報也未發(fā)出。工廠的620名雇員由于缺乏必要的安全措施，大難臨頭束手無策，各奔東西。博帕爾市的這次毒氣泄漏事故是20世紀(jì)最嚴(yán)重的一次有毒物質(zhì)泄漏事故。
·切爾諾貝利核事故
1986年4月26日，原蘇聯(lián)烏克蘭境內(nèi)的切爾諾貝利核電站第4號反應(yīng)堆發(fā)生爆炸，大量放射性物質(zhì)外泄，成為有史以來最嚴(yán)重的一次核污染。在這次事故中，31人當(dāng)場死亡，233人受到嚴(yán)重的放射性損傷，附近13萬居民被緊急疏散，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)35億美元。事故產(chǎn)生的放射性塵埃，隨風(fēng)飄散，使歐洲許多國家受到不同程度的污染。
這一重大事故不僅在歐洲，而且在整個世界引起強(qiáng)烈震動。事故發(fā)生至今，已有近萬人死亡，數(shù)十萬人受到輻射傷害。切爾諾貝利周圍地區(qū)的居民在事故發(fā)生后甲狀腺癌發(fā)病率成倍上升，而這只是開始。因?yàn)槭艿胶溯椛浜蠹谞钕侔┑陌l(fā)病潛伏期長達(dá)20年左右才顯現(xiàn)。1994年，國際原子能機(jī)構(gòu)發(fā)表的一份調(diào)查材料表明：在當(dāng)年參見切爾諾貝利事故救援行動的15萬名工作人員中，有6000人的后代出現(xiàn)了因核輻射造成的病理現(xiàn)象。專家認(rèn)為，要徹底消除切爾諾貝利事故所造成的核污染至少要100年。
這些災(zāi)難使公眾喚起了對流程工業(yè)所固有的危險意識。應(yīng)對公眾的關(guān)注，很多政府制定了相關(guān)的法律和規(guī)章制度減少這些危險。例如在美國，職業(yè)安全和健康管理局（OSHA）出版了流程安全管理（PSM）的標(biāo)準(zhǔn)來保護(hù)職工的安全，而環(huán)境保護(hù)局（EPA）頒布了危險管理計(jì)劃（RMP）項(xiàng)目來保護(hù)公共安全和環(huán)境。這兩個文件是某種程度上的革命，因?yàn)樗麄兪状伟鸦谛阅艿囊?guī)范引入到了美國。這些標(biāo)準(zhǔn)基本的要求是讓各個公司評估他們自己的流程，確保沒有不當(dāng)?shù)奈ｋU。然而，在很大程度上，即不是職業(yè)安全和健康管理局，也非環(huán)境保護(hù)局陳述了一整套定量的安全目標(biāo)，或者定義了安全的危險。
職業(yè)安全和健康管理局的流程安全管理和環(huán)境保護(hù)局的危險管理計(jì)劃項(xiàng)目中的主要內(nèi)容之一是流程風(fēng)險分析。流程風(fēng)險分析（PHA）是一個徹底的、有序的和系統(tǒng)的對一個設(shè)施的評估，從現(xiàn)場的（OSHA）內(nèi)容或離線的（EPA）內(nèi)容，決定是否存在任何設(shè)計(jì)或者運(yùn)作上問題。職業(yè)安全和健康管理局的流程安全管理和環(huán)境保護(hù)局的危險管理計(jì)劃要求所有公司涉及到足夠數(shù)量的化學(xué)制品控制時， 必須執(zhí)行流程風(fēng)險分析。職業(yè)安全和健康管理局的流程安全管理還要求公司至少每五年進(jìn)行一次重新的流程風(fēng)險分析。大多數(shù)公司因此已經(jīng)至少通過了一次這種練習(xí)。
