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GBT41254-2022爆炸保护系统的功能安全评估方法

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书书书
犐犆犛１３．１１０
犆犆犛 犖 １０
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
犌犅
／
犜４１２５４
—
２０２２
爆炸保护系统的功能安全评估方法
犉狌狀犮狋犻狅狀犪犾狊犪犳犲狋
狔犪狊狊犲狊狊犿犲狀狋犿犲狋犺狅犱狅犳犲狓
狆
犾狅狊犻狏犲狆
狉狅狋犲犮狋犻狏犲狊
狔
狊狋犲犿
　
２０２２０３０９发布 ２０２２１００１实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会
发 布
目　　次
前言 Ⅰ
…………………………………………………………………………………………………………
引言 Ⅱ
…………………………………………………………………………………………………………
１
　范围 １
………………………………………………………………………………………………………
２
　规范性引用文件 １
…………………………………………………………………………………………
３
　术语和定义 １
………………………………………………………………………………………………
４
　功能安全评估通则 ２
………………………………………………………………………………………
５
　功能安全评估程序 ３
………………………………………………………………………………………
６
　文件记录 ７
…………………………………………………………………………………………………
附录 Ａ（资料性）
　功能安全评估示例 ８
……………………………………………………………………
附录Ｂ（
资料性）
　失效识别方法 １２
…………………………………………………………………………
参考文献 １４
……………………………………………………………………………………………………
图１
　爆炸保护系统功能安全评估流程 ２
……………………………………………………………………
图Ａ．１
　除尘器的爆炸抑制和隔离系统 ８
……………………………………………………………………
图Ａ．２
　系统功能框图 ９
………………………………………………………………………………………
图Ｂ．１
　电源的故障树分析 １３
………………………………………………………………………………
表Ａ．１
　ＨＲＤ灭火器部件失效率的示例 ９
…………………………………………………………………
表Ａ．２
　ＨＲＤ灭火器部件失效的后果和危险程度 １０
………………………………………………………
表Ａ．３
　爆炸抑制功能要求时的平均失效概率（
ＰＦＤａｖ
ｇ
）１１
………………………………………………
犌犅
／
犜４１２５４
—
２０２２
前　　言
　　本文件按照ＧＢ
／
Ｔ１．１
—
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和控制标准化技术委员会（
ＳＡＣ
／
ＴＣ１２４
）
归口。
本文件起草单位：
广州特种机电设备检测研究院、
机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、
东莞汇
乐环保股份有限公司、
国家防爆设备质量监督检验中心（
广东）、
普瑞泰格（
南京）
安全设备有限公司、
浙江中控技术股份有限公司、
东北大学、
广东技术师范大学、
华南理工大学、
东莞新能源科技有限公司、
中国特种设备检测研究院、
广东工业大学。
本文件主要起草人：
王新华、
熊文泽、
林卫波、
史学玲、
梁峻、
裘坤、
孟邹清、
刘瑶、
张岩、
蒋漳河、
钟圣俊、
杨勇、
汤鹏、
朱杰、
刘晓亮、
靳江红、
邵伟、
陈朝阳、
黄剑锋、
谢小鹏、
陈祖志、
马雷、
周有铮、
闫炳均、
任军民、
刘爱华、
帅冰、
朱明露、
张亚彬。
Ⅰ
犌犅
／
犜４１２５４
—
２０２２
引　　言
　　为了保证爆炸性环境用爆炸保护系统设计和制造的功能安全评估程序和信息的一致性，需要对其
进行标准化。
功能安全评估是一种工具，
它提供了制造商和用户之间的基本联系。本文件针对爆炸性环境用爆
炸保护系统建立了一套实现功能安全、
可靠性和有效性的方法。
当爆炸的发生不可避免时，
爆炸保护系统可立即终止爆炸和／
或限制其影响，
并将发生的爆炸风险
减小至可接受水平。在设计爆炸保护系统时，
通过对系统的预期故障进行适当分析，
可有效地提高和保
证爆炸保护系统的功能安全。因此，
有必要对爆炸保护系统进行功能安全评估。本文件可以为爆炸保
护系统提供决策建议，
并指导特定类型爆炸保护系统功能安全相关标准的制定。
Ⅱ
犌犅
／
犜４１２５４
—
２０２２
爆炸保护系统的功能安全评估方法
１
　范围
本文件描述了爆炸性环境用爆炸保护系统功能安全评估方法的术语和定义、
评估通则、
评估程序及
文件记录。
本文件适用于爆炸保护系统在设计、
制造、
使用、
维护及检测检验等环节的功能安全评估。
本文件不适用于以下情况：
———潜在点燃源的识别和点燃危险的风险评估；
———爆炸危险环境监测系统的功能安全评估；
———特定类型的爆炸保护系统的符合性验证。
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
／
Ｔ２９００．３５
—
２００８
　电工术语　爆炸性环境用设备
ＧＢ
／
Ｔ２０４３８
（所有部分）
　电气／电子／可编程电子安全相关系统的功能安全
３
　术语和定义
ＧＢ
／
Ｔ２０４３８
（所有部分）和ＧＢ
／
Ｔ２９００．３５
—
２００８界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
３．１
失效　
犳犪犻犾狌狉犲
在任何系统项目、部分项目、任何管理功能任务或程序中，不执行或不按照预先规定执行的事件，或
不可操作的状态。
３．２
爆炸保护系统　
犲狓
狆
犾狅狊犻狏犲狆
狉狅狋犲犮狋犻狏犲狊
狔
狊狋犲犿狊
用于及时终止初期爆炸和／或限制爆炸影响范围的具有独立功能的系统。
３．３
（爆炸保护系统）功能安全　
犳狌狀犮狋犻狅狀犪犾狊犪犳犲狋
狔
（
狅犳犲狓
狆
犾狅狊犻狏犲狆
狉狅狋犲犮狋犻狏犲狊
狔
狊狋犲犿狊
）
与爆炸保护系统（包含安全相关装置）的预期用途和完整性有关的整体安全的一部分。
　　注１
：功能安全取决于爆炸保护系统及其他安全相关系统的正确施行。
　　注２
：本定义与 ＧＢ
／
Ｔ２０４３８．４
—２０１７中的定义相偏离，体现出爆炸安全术语上的差异性。
　　注３
：爆炸保护系统的功能安全也属于爆炸保护系统性能的一部分。
３．４
（爆炸保护系统）功能安全估计　
犳狌狀犮狋犻狅狀犪犾狊犪犳犲狋
狔犲狊狋犻犿犪狋犻狅狀
（
狅犳犲狓
狆
犾狅狊犻狏犲狆
狉狅狋犲犮狋犻狏犲狊
狔
狊狋犲犿狊
）
估算或确定爆炸保护系统安全功能失效发生概率的活动。
１
犌犅
／
犜４１２５４
—
２０２２
３．５
（
爆炸保护系统）
功能安全评价　
犳狌狀犮狋犻狅狀犪犾狊犪犳犲狋
狔犲狏犪犾狌犪狋犻狅狀
（
狅犳犲狓
狆
犾狅狊犻狏犲狆
狉狅狋犲犮狋犻狏犲狊
狔
狊狋犲犿狊
）
确定爆炸保护系统的功能安全是否满足预期可接受标准的程序和活动。
３．６
（
爆炸保护系统）
功能安全评估　
犳狌狀犮狋犻狅狀犪犾狊犪犳犲狋
狔犪狊狊犲狊狊犿犲狀狋
（
狅犳犲狓
狆
犾狅狊犻狏犲狆
狉狅狋犲犮狋犻狏犲狊
狔
狊狋犲犿狊
）
对爆炸保护系统的功能安全进行估计和评价的全部活动。
４
　功能安全评估通则
４．１
　功能安全评估步骤
爆炸保护系统的功能安全评估应按图１所示步骤逐步开展，确保功能安全评估人员用一种系统化
的方法检查并核实爆炸保护系统的全部或部分功能，
使之依据设计时的经济技术要求达到足够的功能
性和完整性级别。
　　注：虚线内容不属于功能安全评估的一部分。
ａ符合性确认不是功能安全评估的组成部分。
图１
　爆炸保护系统功能安全评估流程
爆炸保护系统功能安全评估分为以下４个步骤：
ａ
）
　第一步：爆炸保护系统的描述（见５．２
）；
ｂ
）
　第二步：失效／故障的识别（见５．３
）；
ｃ
）
　第三步：功能安全估计（见５．４
）；
１
）
　功能性；
２
）
　完整性；
ｄ
）
　第四步：功能安全评价（见５．５
）。
２
犌犅
／
犜４１２５４
—
２０２２
上述４个步骤是决定爆炸保护系统是否达到预期用途中所需预期功能安全级别的基础。功能安全
评估结果应在技术文件中详细说明（见第６章）。
如果没有达到预期所要求的功能性和完整性级别，则有必要改进爆炸保护系统或重新定义更合适
的预期用途。
　　注：选择适当的措施改进爆炸保护系统不属于本文件的内容。
如果功能安全评估由制造商完成，
则在技术文件中应对功能安全评估结果进行详细说明（
见第
６章）。
功能安全评估的实施和执行应以定性方法为支撑，并在适当情况下以定量方法加以补充。
４．２
　功能安全评估范围
爆炸保护系统应基于４．３规定的所需信息开展评估。
爆炸保护系统的功能安全评估应限于其预期用途和可合理预期的误用。
　　注：可合理预期的误用指操作者因疏忽或错误理解而对爆炸保护系统的不正确使用和／
或操作。误用不是正常操
作的一部分。可预期的误用不包括故意行为。
４．３
　功能安全评估所需信息
爆炸保护系统功能安全评估所需信息应至少包括：
ａ
）
　预期用途；
ｂ
）
　用于爆炸保护系统设计的安全特性；
ｃ
）
　维护要求；
ｄ
）
　实际和可预期的周边区域环境；
ｅ
）
　相关设计图纸；
ｆ
）
　设计计算及开展检查的结果。
如果可获取，
还应包括：
ａ
）
　测试报告；
ｂ
）
　事故案例；
ｃ
）
　安全相关的出版物。
如果爆炸保护系统没有相关的事故案例，则应使用可获取的类似爆炸保护系统的信息。当爆炸保
护系统缺少事故案例、仅出现少量事故或轻微事故时不应直接将其评定为低风险。
功能安全评估所需信息也包括其他可能的预防措施。
上述所需信息需要根据爆炸保护系统相关技术的发展而不断更新。
对于定量评估，应在确定数据适用性的前提下使用由数据库、手册、实验室和制造商的规格书中提
供的数据。任何与数据相关的不确定性都应记录在第６章规定的文件中。
　　注：数据用于定义可预期的操作要求，与可靠性、适用性、耐用性、通用性、良性的故障及失效保护特性和标签、警
告、标识、可追溯性要求和指示相关。相对于测试数据，基于间接来自经验的专家意见的一致性数据，宜用于
定性评估。
５
　功能安全评估程序
５．１
　原则
爆炸保护系统功能安全的评估，应根据对爆炸保护系统的功能和所防护的爆炸类型的理解，按照
３
犌犅
／
犜４１２５４
—
２０２２
图１所示的功能安全评估流程和步骤开展进行。
功能安全评估应包括爆炸保护系统的维护。制造商提供的说明书中应包含所必需的维护要求，以
及与预期用途相关的系统维护不到位的情况。
爆炸保护系统功能安全评估的示例见附录 Ａ。
５．２
　爆炸保护系统的描述
爆炸保护系统按以下方式分为两类：
ａ
）
　被动系统，
如阻火器、
通风系统等；
ｂ
）
　主动系统，如抑制系统等。
爆炸保护系统的预期用途应至少从以下方面进行描述：
ａ
）
　爆炸保护系统的生命周期；
ｂ
）
　在使用、
时间、
空间方面的限制；
ｃ
）
　功能的精确定义；
ｄ
）
　制造材料的选择；
ｅ
）
　性能、
寿命和配置；
ｆ
）
　爆炸类型的描述；
ｇ
）
　工艺条件的限制；
ｈ
）
　维护要求。
５．３
　失效的识别
５．３．１
　通则
应根据爆炸保护系统的潜在失效源对爆炸保护系统进行功能安全评估，
为此，
应从以下方面分析爆
炸保护系统预期使用时的功能和状态：
ａ
）
　可能出现的运行故障；
ｂ
）
　爆炸保护系统的可靠性；
ｃ
）
　可合理预期的误用。
应通过功能和系统分析对潜在失效进行评估，并在整个生命周期中分别给予考虑。
　　注：失效识别方法的示例见附录Ｂ。
５．３．２
　失效识别的开展
５．３．２．１
　设计与制造
应从以下方面识别爆炸保护系统在设计与制造过程中存在的潜在失效：
ａ
）
　按照预期用途，判断以下方面是否存在潜在失效：
１
）
　阻火器是否具有足够的热传导率；
２
）
　泄放装置是否具有有效压力释放能力；
３
）
　抑制系统是否具有足够的抑制效能；
ｂ
）
　爆炸保护系统机械结构的尺寸，判断是否存在以下的潜在失效：
１
）
　抗压性不足；
２
）
　耐温性不足；
３
）
　抗振动与抗冲击能力不足；
４
犌犅
／
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—
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４
）
　防老化或防腐蚀能力不足；
ｃ
）
　根据爆炸的性质，
判断安装场所、
安装位置或安装方法是否合适；
ｄ
）
　与工艺相关的模式、环境温度、环境压力以及运行阈值或灵敏度是否正确；
ｅ
）
　软件和控制设备（
硬件）
是否兼容，
软件是否具备合理的安全诊断报警能力；
ｆ
）
　硬件是否具有抗电磁干扰的能力；
ｇ
）
　是否具备额外的故障安全措施，如合理的安全冗余；
ｈ
）
　在电源失效的情况下，是否应具有措施保障系统的预期用途。
５．３．２．２
　安装
应从以下方面识别爆炸保护系统安装过程中存在的潜在失效：
ａ
）
　破空阀、
泄压装置前面的危险区域、
反冲力、
人员受伤风险等对预期功能的影响；
ｂ
）
　密封不充分；
ｃ
）
　电气条件不满足（
如短路、
开路、
过载和接地故障等）；
ｄ
）
　控制和指示设备的能量供应和／
或后备电源不足。
５．３．２．３
　操作和维护
应识别爆炸保护系统在使用和维护过程中的潜在系统失效场景及防止失效措施，
在使用和维护过
程中的潜在失效如下：
ａ
）
　泄漏污染；
ｂ
）
　人为干预不正确或不充分（
错误操作、
错误安装、
错误维护、
意外干预）；
ｃ
）
　故障显示信息以及缺少紧急停机程序。
应在使用说明中对这些缺失或不足的情况以及潜在失效加以详细说明。
５．３．２．４
　修改
对爆炸保护系统进行任何与安全有关的修改后，应将其视为新的系统重新进行功能安全评估。
５．４
　功能安全估计
５．４．１
　通则
对于爆炸保护系统，
应通过失效识别结合风险可接受标准要求，
确定爆炸保护系统的功能安全
要求。
失效识别后，应通过确定失效概率估计爆炸保护系统的功能安全。
应根据爆炸保护系统在降低失效概率和／或系统与安全相关的设备的复杂性方面的设计安全要求，
开展定性地、半定量地或定量地功能安全估计。
爆炸保护系统的功能安全估计应从以下两方面进行：
ａ
）
　功能性，即完成系统预期用途所需功能的能力（例如，阻止初期爆炸、减少爆炸压力）；
ｂ
）
　完整性，即按要求或按时执行这些功能的可靠性。
完成所需功能的能力可通过可靠性数据和／
或对系统结构的容错性表述来部分量化。
对于可能导致系统保护功能失效的每一个参数，如针对功能和完整性要求相关的，应对其进行可靠
性估计和评价。
５．４．２
　功能性
依据失效发生概率，功能安全估计的功能性应包括技术故障和运行故障，如在不同运行模式和维护
５
犌犅
／
犜４１２５４
—
２０２２
活动过程中以及事件本身期间，
根据故障，
可合理预期的使用和误用中预测其行为。
对于已确定的爆炸特征，通常应基于最坏的情况开展功能安全估计，即爆炸保护系统的安全功能缺
失。当不适用时，
应在只影响爆炸保护系统部分性能的情况下开展功能安全估计，
如可部分减少爆炸带
来的危害，
即在一定程度上降低爆炸超压。
对于识别出的每种类型的失效（
见５．３
），
应评估它们能降低性能和相关概率的程度。在这种情况
下，考虑并评价影响系统行为的各种参数的临界性，例如：
ａ
）
　条件和操作模式（
如安装和运行要求，
维护要求，
测试、
复位、
联动装置、
旁路）；
ｂ
）
　所需的响应和反应时间（
传感器到执行器的响应时间和预防措施的反应时间）；
ｃ
）
　故障功能、状态、响应时间；
ｄ
）
　故障安全功能，
安全状态；
ｅ
）
　危险失效和相关行动的监测和探测能力；
ｆ
）
　考虑到安全特性的爆炸保护系统灵敏度；
ｇ
）
　设计与控制参数；
ｈ
）
　系统结构、
冗余、
容错；
ｉ
）
　接口、
系统元件的影响、
安全相关控制元件以及安全装置；
ｊ
）
　检测／
测试方法；
ｋ
）
　其他系统对正常功能的依赖性／
独立性；
ｌ
）
　系统性的／
与测试无关的失效。
５．４．３
　完整性
对于安全相关设备，
应根据功能安全完整性要求进行定义和评估，
属于爆炸保护系统性能的一部分。
对于简单的预防系统，
可经过经验验证或评估后符合要求的功能，
在此基础上进行评估（
即在使用
中证明）。
对于每一个安全功能，
导致安全功能无法实现的事件概率（
即失效概率或要求时的失效概率），
应根
据下述因素并进行估算：
ａ
）
　运行模式（高要求模式／连续模式、低要求模式）；
ｂ
）
　假定要求率；
ｃ
）
　体系结构／体系结构的约束；
ｄ
）
　系统性失效；
ｅ
）
　共因失效；
ｆ
）
　平均维修时间；
ｇ
）
　检测／测试间隔；
ｈ
）
　诊断覆盖率和安全失效分数。
完整性评估的结果应采用可靠性数据的形式，根据情况采用要求时平均失效概率或每小时危险失
效的概率（即失效率），既可单独用于不同的功能，也可作为整体用于爆炸保护系统功能。
这些结果将用于功能安全评估，并供用户验证爆炸保护系统如何在爆炸风险综合评估中起作用和
降低爆炸总风险的前提条件。
这些结果应成为文件记录的一部分。
　　注：这些失效都是测试或监控设备不能发现的，包括：设计失效、软件错误、信号识别、安装偏差等。
５．５
　功能安全评价
应对功能安全估计的可接受性开展功能安全评价。因此，应根据预期用途预先确定验收标准。验
６
犌犅
／
犜４１２５４
—
２０２２

标签： #安全

摘要：

书书书犐犆犛１３．１１０犆犆犛犖１０中华人民共和国国家标准犌犅／犜４１２５４—２０２２爆炸保护系统的功能安全评估方法犉狌狀犮狋犻狅狀犪犾狊犪犳犲狋狔犪狊狊犲狊狊犿犲狀狋犿犲狋犺狅犱狅犳犲狓狆犾狅狊犻狏犲狆狉狅狋犲犮狋犻狏犲狊狔狊狋犲犿　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目　　次前言Ⅰ…………………………………………………………………………………………………………引言Ⅱ…………………………………………………………………………………………………………１　范围１………………………………………………………………………………………………………２　...

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