Инструментальная система безопасности - Safety instrumented system

А автоматическая система безопасности (SIS) состоит из спроектированного набора аппаратных и программных средств управления, которые особенно используются в критически важных технологических системах.

Примеры

Контрольно-измерительные системы безопасности чаще всего используются на производственных объектах (например, нефтеперерабатывающих, химических, ядерных) для обеспечения такой защиты, как:

  • Высокое давление топливного газа приводит к закрытию главного клапана топливного газа.
  • Высокая температура реактора инициирует действие по открытию клапана охлаждающей среды.
  • Высокое давление в дистилляционной колонне инициирует действие по открытию клапана сброса давления.

Критические технологические системы

Критически важная технологическая система может быть идентифицирована как система, которая после запуска и возникновения эксплуатационной проблемы может нуждаться в переводе в «безопасное состояние», чтобы избежать неблагоприятных последствий для безопасности, здоровья и окружающей среды (SH&E). Безопасное состояние - это состояние процесса, независимо от того, работает он или остановлен, так что опасное событие SH&E не может произойти.

Примеры критических процессов были обычным явлением с начала индустриальной эпохи. Одним из наиболее известных критических процессов является работа парового котла. Важнейшие части процесса включают зажигание горелок, контроль уровня воды в барабане и контроль давления пара.

Технические требования

Что должна делать SIS (функциональные требования) и насколько хорошо он должен работать (требования к полноте безопасности) может быть определено из Исследования опасностей и работоспособности (HAZOP), анализ уровней защиты (LOPA ), графы рисков и т. д. Все методы упомянуты в IEC 61511 и IEC 61508. Во время проектирования, строительства, монтажа и эксплуатации ПСБ необходимо убедиться, что эти требования выполняются. Функциональные требования могут быть проверены анализом проекта, например анализом видов отказов, последствиями и критичностью (FMECA), а также различными типами испытаний, например заводскими приемочными испытаниями, приемочными испытаниями на площадке и регулярными функциональными испытаниями.

Требования к полноте безопасности могут быть проверены анализом надежности. Для SIS, которая работает по запросу, часто рассчитывается вероятность отказа по запросу (PFD). На этапе проектирования PFD может быть рассчитан с использованием общих данных надежности, например, из OREDA. Позже первоначальные оценки PFD могут быть обновлены с учетом полевого опыта конкретной рассматриваемой станции.

Невозможно учесть все факторы, влияющие на надежность ПСБ, путем расчетов надежности. Следовательно, также необходимо иметь соответствующие меры (например, процедуры и компетенцию), чтобы избежать, выявить и исправить отказы, связанные с ПСБ.

Идентификация опасности

Формальный процесс идентификации опасностей выполняется инженерами проектной группы и другими экспертами по завершении этапа инженерного проектирования каждого этапа процесса, известного как Операционная единица. Эта группа выполняет систематический, тщательный, процедурный анализ каждой точки возможной опасности или «узла» в завершенном инженерном проекте. Этот обзор и связанная с ним документация называется исследованием HAZOP. Исследование HAZOP обычно выявляет опасные сценарии, которые требуют дополнительных мер по снижению риска, которые должны быть достигнуты с помощью SIF. Через уровень анализа защиты (LOPA) или другой одобренный метод, Уровни честности (IL) определены для SIF в их соответствующих сценариях. Уровни целостности можно разделить на уровни безопасности (SIL) или экологической целостности (EIL). На основании рекомендаций исследования HAZOP и рейтинга IL SIF; завершается проектирование (включая проекты BPCS и SIF) для каждой операции блока.

Системный дизайн

ПСБ спроектирована для выполнения «особых функций управления» для обеспечения отказоустойчивости или поддержания безопасной работы процесса при возникновении неприемлемых или опасных условий. Автоматизированные системы безопасности должны быть независимыми от всех остальных. Системы управления которые управляют тем же оборудованием, чтобы гарантировать, что функциональность SIS не будет нарушена. ПСБ состоит из тех же типов элементов управления (включая датчики, логические решатели, приводы и другое контрольное оборудование) в качестве основного Контроль процесса Система (BPCS). Однако все элементы управления в SIS предназначены исключительно для правильного функционирования SIS.

Конкретные функции управления, выполняемые SIS, называются Функции безопасности (SIF). Они реализуются как часть общей сокращение рисков стратегия, которая направлена ​​на устранение вероятности ранее идентифицированного события SH&E, которое может варьироваться от незначительного повреждения оборудования до события, связанного с неконтролируемым катастрофическим высвобождением энергии и / или материалов.

Безопасное состояние должно быть достигнуто своевременно или в течение «безопасного времени процесса».

Оборудование

Для правильной работы SIS требуется ряд оборудования для правильного функционирования. Он должен иметь датчики, способные обнаруживать ненормальные рабочие условия, такие как высокий расход, низкий уровень или неправильное положение клапана. Требуется логическое решающее устройство для приема входных сигналов датчика, принятия соответствующих решений на основе характера сигнала (ов) и изменения своих выходных сигналов в соответствии с логикой, определяемой пользователем. Логический решатель может использовать электрическое, электронное или программируемое электронное оборудование, такое как реле, поездка усилители, или программируемые логические контроллеры. Затем изменение выхода (ов) логического решателя приводит к тому, что последний элемент (ы) выполняет действие (например, закрывает клапан), чтобы привести его в безопасное состояние. Для работы SIS обычно требуются вспомогательные системы, такие как питание, приборный воздух и связь. Системы поддержки должны быть спроектированы так, чтобы обеспечивать требуемую целостность и надежность.

Международные стандарты

Международный стандарт IEC 61511 был опубликован в 2003 году, чтобы предоставить конечным пользователям руководство по применению автоматизированных систем безопасности в обрабатывающих отраслях промышленности. Этот стандарт основан на IEC 61508, общий стандарт функциональной безопасности, включающий аспекты проектирования, изготовления и эксплуатации электрических / электронных / программируемых электронных систем. В других отраслях промышленности также могут быть стандарты, основанные на IEC 61508, например: IEC 62061 (системы машин), IEC 62425 (для железнодорожных систем сигнализации), IEC 61513 (для ядерных систем) и ISO 26262 (для дорожных транспортных средств).

Связанные понятия

Другие термины, часто используемые в сочетании и / или для описания инструментальных систем безопасности, включают:

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки