اهمیت سطح یکپارچگی ایمنی

پرگاران

20 خرداد 1401

دقیقه زمان برای مطالعه

امتیاز بدهید

اهمیت سطح یکپارچگی ایمنی چیست؟

اهمیت جهانی SIL (سطح یکپارچگی ایمنی) در صنایع نفت/گاز، پتروشیمی و سایر صنایع فرآیندی در ۱۰ سال گذشته رشد چشمگیری داشته است.

اما، برای بسیاری از کاربران نهایی، یکپارچه‌کننده‌های سیستم و فروشندگان محصول، SIL هنوز یک مفهوم مبهم است که اغلب به اشتباه تعبیر می‌شود و به اشتباه اجرا می‌شود.

به منظور درک کامل SIL و پیامدهای آن، درک مفهوم فراگیر معروف به ایمنی عملکردی و نحوه اعمال آن در سیستم های ابزار دقیق ایمنی (SIS) در فرآیند مهم است. صنایع

ایمنی عملکردی و پس زمینه SIS

ایمنی عملکردی، همانطور که توسط استاندارد IEC 61508، ایمنی است که سیستم های کنترل برای یک فرآیند یا کارخانه کلی فراهم می کنند. مفهوم ایمنی عملکردی در پاسخ به نیاز روزافزون به افزایش اطمینان در سیستم‌های ایمنی ایجاد شد.

حوادث بزرگ در سراسر جهان، و همچنین استفاده روزافزون از سیستم های الکتریکی، الکترونیکی یا الکترونیکی قابل برنامه ریزی برای انجام عملکردهای ایمنی، آگاهی و تمایل به طراحی سیستم های ایمنی را افزایش داده است. به گونه ای که از خرابی های خطرناک جلوگیری کند یا در صورت بروز آنها را کنترل کند.

کارشناسان صنعت شروع به رسیدگی به ایمنی عملکردی و رسمی کردن رویکردی برای کاهش ریسک در محیط کارخانه فرآیند از طریق توسعه استانداردهای IEC 61508، IEC 61511 و ANSI/ISA 84 کردند. /p>

استانداردهای ایمنی قبلی عموماً ماهیت تجویزی داشتند، نه مبتنی بر عملکرد. تاکید بر کاهش کمی ریسک، ملاحظات چرخه عمر، و رویه‌های کلی، این استانداردها را از استانداردهای قبلی خود متفاوت می‌کند.

ایمنی عملکردی اصطلاحی است که برای توصیف سیستم ایمنی استفاده می شود که به عملکرد صحیح حل کننده منطقی، حسگرها و عناصر نهایی برای دستیابی به سطح کاهش خطر مطلوب وابسته است. ایمنی عملکرد زمانی حاصل می شود که هر عملکرد ایمنی با موفقیت انجام شود و ریسک فرآیند به سطح مورد نظر کاهش یابد.

یک Safety Instrumented System برای جلوگیری یا کاهش رویدادهای خطرناک با انتقال فرآیند به حالت ایمن در هنگام نقض شرایط از پیش تعیین شده طراحی شده است. سایر اصطلاحات رایج برای SIS، سیستم‌های قفل ایمنی، سیستم‌های خاموش کردن اضطراری (ESD) و سیستم‌های خاموش کردن ایمنی (SSD) هستند.

هر SIS یک یا چند تابع ابزار ایمنی (SIF) دارد. برای انجام عملکرد خود، یک حلقه SIF دارای ترکیبی از حلگرهای منطقی، حسگرها و عناصر نهایی است. هر SIF در یک SIS یک سطح SIL خواهد داشت.

این سطوح SIL ممکن است یکسان باشند یا بسته به فرآیند متفاوت باشند. این یک تصور غلط رایج است که کل سیستم باید برای هر عملکرد ایمنی دارای سطح SIL یکسان باشد.

سطح یکپارچگی ایمنی

SIL مخفف سطح یکپارچگی ایمنی. یک SIL معیاری برای عملکرد سیستم ایمنی، از نظر احتمال خرابی در صورت تقاضا (PFD) است. این قرارداد بر اساس اعداد انتخاب شده است: بیان احتمال شکست به جای عملکرد مناسب آسان تر است (به عنوان مثال، ۱ در ۱۰۰۰۰۰ در مقابل ۹۹۹۹۹ در ۱۰۰۰۰۰).

چهار سطح یکپارچگی گسسته مرتبط با SIL وجود دارد: SIL 1، SIL 2، SIL 3، و SIL 4. هر چه سطح SIL بالاتر باشد، سطح ایمنی مرتبط بالاتر است و احتمال اینکه یک سیستم به درستی کار نکند کمتر است.

با افزایش سطح SIL، معمولاً هزینه های نصب و نگهداری و پیچیدگی سیستم نیز افزایش می یابد. به طور خاص برای صنایع فرآیندی، سیستم‌های SIL 4 آنقدر پیچیده و پرهزینه هستند که پیاده‌سازی آنها از نظر اقتصادی سودمند نیست.

علاوه بر این، اگر فرآیندی آنقدر ریسک داشته باشد که سیستم SIL 4 برای رساندن آن به حالت ایمن مورد نیاز باشد، در این صورت یک مشکل اساسی در طراحی فرآیند وجود دارد که باید با تغییر فرآیند یا روش های غیر ابزاری دیگر مورد بررسی قرار گیرد.

همچنین بخوانید: سیستم‌های کنترل ایمنی

این یک تصور غلط بسیار رایج است که تک تک محصولات یا اجزا دارای رتبه بندی SIL هستند. در عوض، محصولات و قطعات برای استفاده در یک محیط SIL معین مناسب هستند، اما به صورت جداگانه دارای رتبه بندی SIL نیستند. سطوح SIL برای عملکردهای ایمنی و سیستم‌های ایمنی (SIF و SIS) اعمال می‌شود.

حل‌کننده‌های منطقی، حسگرها و عناصر نهایی فقط برای استفاده در محیط‌های خاص SIL مناسب هستند و فقط کاربر نهایی می‌تواند از اجرای صحیح سیستم ایمنی اطمینان حاصل کند. تجهیزات یا سیستم باید به روشی که در نظر گرفته شده است استفاده شود تا سطح کاهش خطر مورد نظر را با موفقیت به دست آورد. صرف خرید اجزای مناسب SIL 2 یا SIL 3، سیستم SIL 2 یا SIL 3 را تضمین نمی کند.

مدیریت ریسک و انتخاب سطح SIS یا SIL

شناسایی تحمل ریسک ذهنی و مختص سایت است. مالک / اپراتور باید سطح قابل قبول ریسک برای پرسنل و دارایی های سرمایه ای را بر اساس فلسفه شرکت، الزامات بیمه، بودجه و عوامل مختلف دیگر تعیین کند. سطح ریسکی که یک مالک تشخیص می‌دهد قابل تحمل است ممکن است برای مالک دیگر غیرقابل قبول باشد.

هنگام تعیین اینکه آیا یک سیستم SIL 1، SIL 2، یا SIL 3 مورد نیاز است، اولین گام انجام تجزیه و تحلیل خطر فرآیند برای تعیین نیاز ایمنی عملکردی و شناسایی موارد قابل تحمل است. سطح خطر.

بعد از اینکه همه اثرات کاهش ریسک و کاهش خطرات ناشی از سیستم کنترل فرآیند پایه (BPCS) و سایر لایه‌های حفاظتی در نظر گرفته شد، کاربر باید ریسک باقیمانده را با خود مقایسه کند. تحمل خطر.

اگر هنوز سطح غیرقابل قبولی از خطر وجود داشته باشد، یک عامل کاهش خطر (RRF) تعیین می شود و یک نیاز SIS / SIL محاسبه می شود. RRF معکوس احتمال شکست در صورت تقاضا است برای SIF / SIS. سطح SIL برابر با تعداد صفرها در حداقل ضریب کاهش ریسک است. برای مثال، با SIL 2، حداقل ضریب کاهش ریسک ۱۰۰ است (جدول زیر را ببینید).

انتخاب سطح SIL مناسب باید با دقت انجام شود. برای دستیابی به سطوح بالاتر SIS / SIL هزینه ها به طور قابل توجهی افزایش می یابد. معمولاً در صنعت فرآیند، شرکت‌ها طرح‌های SIS تا SIL 2 را می‌پذیرند.

اگر تجزیه و تحلیل خطر فرآیند نیاز به SIL 3 SIS را نشان دهد، مالکان معمولاً از شرکت مهندسی می خواهند که فرآیند را دوباره طراحی کند تا ریسک ذاتی فرآیند کاهش یابد.

?نطق رای گیری در سیستم ابزار ایمنی (SIS)

نمونه ای از تعیین SIS/SIF/SIL

یک مثال ساده به توضیح مفاهیم SIS، SIF و SIL کمک می کند. نصب یک مخزن تحت فشار حاوی مایع قابل اشتعال را در نظر بگیرید. تحت فشار عملیاتی طراحی توسط BPCS.

اگر سیستم کنترل فرآیند از کار بیفتد، کشتی در معرض فشار بیش از حد قرار می گیرد که می تواند منجر به از کار افتادن کشتی، انتشار محتویات قابل اشتعال و حتی آتش سوزی یا انفجار شود. اگر خطر در این سناریو توسط مالک تسهیلات غیرقابل تحمل تشخیص داده شود، یک SIS برای کاهش بیشتر این وضعیت خطر به سطح ریسک قابل تحمل اجرا خواهد شد.

سیستم SIS مستقل از BPCS خواهد بود و برای جلوگیری یا کاهش شرایط خطرناک ناشی از فشار بیش از حد مخزن تحت فشار عمل می کند.

SIS دارای یک SIF خواهد بود که ممکن است شامل یک فرستنده فشار باشد که می تواند تشخیص دهد که چه زمانی به سطح غیرقابل تحمل فشار رسیده است، یک حل کننده منطق برای کنترل منطق سیستم، و یک شیر برقی که ممکن است محتویات ظرف را به یک مکان امن تخلیه کند (شعله ور پشته، محیط، مخزن ذخیره و غیره)، بنابراین مخزن تحت فشار را به حالت ایمن می‌رساند.

اگر عامل کاهش خطر از تجزیه و تحلیل خطر فرآیند ضریب ۱۰۰ است، سپس یک سطح SIL 2 از عملکرد SIF مشخص می شود.

محاسبات برای اجزای کل حلقه SIF برای تأیید اینکه PFD تابع ایمنی ۱۰-۲ است انجام می شود، به این معنی که SIF SIL 2 است یا خطر را کاهش می دهد. خطر با ضریب ۱۰۰٫

این یک SIF ممکن است کل SIS را تشکیل دهد، یا SIS ممکن است از چندین SIF تشکیل شده باشد که برای چندین ریسک فرآیند غیرقابل قبول دیگر در تسهیلات اجرا شده است.