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誤動作等級

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誤動作等级(STL)是對於架設在安全系統(安全相關系統安全關鍵系統)中的安全機能,對誤動作次數的要求。STL 1表示安全機能會出現的誤動作次數最多,誤動作等级最高,表示會出現的誤動作最少。誤動作等级沒有上限的限制。

安全系統及安全機能是為了保護人員設備安全,及避免影響環境所設置,安全機能應該是在出現危險情形時才能啟動。但若安全機能在沒有危險情形時動作(例如因內部故障而動作),可能不會造成人員設備的危害,但會可能使設備的原始機能無法運作(例如因安全機能誤動作,電梯會停在最近樓層,無法正常起降),因此會帶來經濟上的損失。誤動作等级就是表示安全機能出現誤動作的機率。

STL(誤動作等级)是一種安全機能的性能水平度量,度量其誤動作的頻繁程度[1]。依IEC 61508IEC 61511英语IEC 61511、ISA S84[2]及EN 50204[3]等安全標準中有提到一些會因為STL而獲益的典型系性。誤動作等级可以讓使用安全機能的終端客戶有可以量化的指標,有助於客戶訂定期望的安全機能可用性水準。誤動作等级可以針對整個安全迴路訂定,也可以只針對個別的元件。

終端客戶常會陷入一個二難的處境,一方面需要安全機能來保護人員、設備及環境,但又不希望因為安全機能的誤動作影響正常製程,因而造成經濟上的損失。誤動作等级可以說明安全機能誤動作的機率,有助於讓終端客戶達到理想的安全性及理想的製程可用度。

如何決定誤動作等級[编辑]

誤動作等級會和安全機能誤動作時,因製程中斷而造成的財物損失有關,若財物損失越大,則需要選擇其安全機能的STL越高的設備。各家公司需決定他們可以承受或是願意承受的財物損失。其中相關的因素有公司的財務實力、其保險政策、停機及重新開機的成本、安全設備本身的成本(若STL較高的設備,其價格也可能較高)等。上述許多因素都會隨公司而不同。以下的例子是一家公司評量所需要誤動作等級的表。

STL 說明
6 誤動作的財物損失在二千萬到五千萬歐元之間
5 誤動作的財物損失在一千萬到二千萬歐元之間
4 誤動作的財物損失在五百萬到一千萬歐元之間
3 誤動作的財物損失在一百萬到五百萬歐元之間
2 誤動作的財物損失在五十萬到一百萬歐元之間
1 誤動作的財物損失在十萬到五十萬歐元之間
不需STL 誤動作的財物損失在十萬歐元以下

STL等級[编辑]

安全機能可以達到的STL等級是依其安全機能的失效安全機率(PFS)而定。失效安全機率和失效安全無關,是指因安全系統內部問題,造成安全機能在不應動作時動作的機率。以下的表說明PFS數值以及對應的誤動作等級。

STL等級 平均PFS 誤動作頻率
X ≥10-(X+1)至<10-X 10X
... ... ...
5 ≥10−6至<10−5 100000
4 ≥10−5至<10−4 10000
3 ≥10−4至<10−3 1000
2 ≥10−3至<10−2 100
1 ≥10−2至<10−1 10

誤動作等級和安全完整性等級[编辑]

目前的安全標準只定義安全機能的安全完整性等級(SIL)。標準中不會定義誤動作等級,因為誤動作等級考慮的不是安全性,而是安全機能誤動作造成的損失。雖然如此,誤動作等級仍然是安全系統中的一個屬性,尤其是在製程設備、石油及天然氣、化工及核能產業的安全機能中格外的重要。這些產業中未預期的停機會使工廠陷入危險的情形,工廠要重新復工也是如此。這些製程的停機及重啟是在製程中最危險的二個階段,因此需設法將其次數降到最低。

在實務上,STL(誤動作等級)及SIL(安全完整性等級)是互補的,兩者都是安全機能中的屬性。誤動作等級是依照安全機能的平均PFS(失效安全機率)來決定,也就是依沒有需求時安全機能動作的機率來決定,而安全完整性等級是依依照安全機能的平均PFD(失效危險機率)來決定,也就是依有需求時安全機能未動作的機率來決定。兩者對終端用戶安全及經濟的考量上都很重要。

說明 誤動作等級 安全完整性等級
計算基礎 平均失效安全機率(PFS) 平均失效危險機率(PFD)
代表 製程可用度 安全可用度
表示方式 STL SIL
等級的範圍 不受限制 1 到 4

為了計算安全回路中的PFS或PFD,需要有安全回路中每一個元件的可靠度模型及可靠度資料。最理想的可靠度模式是馬克夫模型(參照安德雷·马尔可夫)。一般會需要以下的資料:

  • 可被偵測的安全失效率
  • 不可被偵測的安全失效率
  • 可被偵測的危險失效率
  • 不可被偵測的危險失效率
  • 維修率
  • 检验测试覆蓋率
  • 检验测试頻率
  • 共因因素

相關條目[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Evaluation of Spurious Trip Rate of SIS dependent on demand rate (PDF). [2016-08-26]. (原始内容存档 (PDF)于2016-07-05). 
  2. ^ ANSI/ISA-84.00.01-2004 Part 1 (IEC 61511-1 Mod) Functional Safety: Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector
  3. ^ EN 50204 - Electrical apparatus for the detection and measurement of combustible or toxic gases or vapours or of oxygen. Requirements on the functional safety of fixed gas detection systems

外部連結[编辑]