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火灾、有毒气体泄漏、可燃气体爆炸是石化行业面临的主要安全问题。火气系统FGS从属于安全仪表系统,处于抑制缓解保护层,FGS系统可检测工艺中有害物质的容纳失效LOC问题,并启动响应以减缓泄漏的影响。传统上FGS系统的设计通常依据经验,这种设计方法可能使风险评估过高造成资源浪费,也可能使风险评估过低超出当前FGS系统的保护能力,为更好的避免传统设计上的弊端,基于性能的设计理念越来越广泛的应用到FGS系统上。这种新的设计理念对于复杂的泄漏场景,尤其是具有高度风险的暴露场景(如海上油气装置),能使风险评估中探测器覆盖率和FGS系统安全可用性更高,将基于性能的方法与工程实践相结合,将更适用于FGS系统的设计。本文基于ISA 84.00.07标准要求,以某海洋石油平台的高风险工艺处理区域作为研究对象,分析平台工艺装置基本属性和工艺介质物性对设备的影响,针对平台仪表系统功能特点,研究FGS系统的因果逻辑。为便于检测LOC事件和区分不同的报警,对平台工艺设备划分区域,并分析装置的危害等级;通过主要工艺危害分析MHA方法,识别出区域内LOC泄漏场景和初始事件。在确定FGS系统性能上,首先统计出工艺装置的LOC泄漏频率;其次,针对典型的可燃气体泄漏场景进行气体扩散建模,并将模拟出的气云泄漏扩散尺寸和气云边界浓度数据作为探测器覆盖率分析的场景输入,利用Effigy软件计算其覆盖率大小;根据FGS系统的报警联锁逻辑,采用故障树FTA技术建立FGS系统的故障模型,结合逻辑算法计算其安全可用性;最后,通过分析减缓系统与人员的相互作用,用事件树ETA定量出减缓系统的缓解有效性。通过以上分析研究最终确定出的区域探测器覆盖率、FGS系统安全可用性以及减缓有效性是FGS系统有效性评估的三个关键。为研究FGS系统风险降低目标,以常规可容许风险标准RTC为基准,提出FGS系统RTC标准计算公式,并将其应用到FGS系统风险分析上。在评估FGS系统有效性时,汇总FGS系统有效性评估关键技术要素,并采用ETA描述出不同要素所导致的场景后果类型,通过潜在生命损失PLL量化出FGS系统的有效性。由于目前还缺乏FGS系统安全完整性等级SIL确定的方法,为弥补FGS系统SIL定级技术的空白,本文基于保护层分析LOPA对FGS系统场景风险分配原理,提出用改进的LOPA技术对FGS系统进行SIL定级,通过所提出的FGS系统风险降低目标,实现FGS系统场景风险量化分配,将LOPA分析出SIL等级与现役FGS系统的SIL等级进行对比,验证其是否达标。FGS系统的风险降低目标弥补了减缓系统在使用常规RTC的缺陷,改进的LOPA定级技术对FGS系统安全可用性的定量化分析可实现海洋石油风险控制设施的优化配置。