Инструментальная система безопасности ( SIS ) состоит из сконструированного множества аппаратных и программных элементов управления , которые специально используются на критических технологические 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 инициирует действие по закрытию главного клапана топливного газа.
- Высокая температура реактора вызывает действие по открытию клапана охлаждающей среды.
- Высокое давление в ректификационной 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 ПСБ ( функциональные требования ) и насколько хорошо она должна работать ( требования к полноте безопасности ), можно определить на основе исследований опасностей и работоспособности (HAZOP), анализа уровней защиты ( LOPA ), графиков рисков и т. Д. Все методы упоминаются в стандартах 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 о 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 адекватные меры (например, процедуры и компетенцию) для предотвращения, выявления и исправления отказов, связанных 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. Уровни целостности (IL) определяются для SIF в соответствующих сценариях с помощью уровня анализа защиты (LOPA) или другого одобренного метода . 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 единичной операции.
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 других систем управления, которые управляют тем же оборудованием, чтобы гарантировать, что функциональность SIS не будет нарушена. SIS состоит из тех же типов элементов управления (включая датчики , логические решающие устройства , исполнительные механизмы и другое управляющее оборудование), что и базовая система управления технологическим процессом (BPCS). Однако все элементы управления в SIS предназначены исключительно для правильного функционирования SIS.
Конкретные функции управления, выполняемые SIS, называются функциями безопасности (SIF). Они реализуются как часть общей стратегии снижения риска , которая предназначена для устранения вероятности ранее идентифицированного события в области охраны и безопасности, 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 входного сигнала (ов) датчика, принятия соответствующих решений на основе характера сигнала (ов) и изменения его выходных сигналов в соответствии с логикой, определяемой пользователем. В логическом решающем устройстве может использоваться электрическое, электронное или программируемое электронное оборудование, такое как реле , усилители отключения 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. Системы поддержки, такие как питание, приборная панель и связь, обычно требуются для работы SIS. 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 обрабатывающей промышленности. Этот стандарт основан на IEC 61508 , общем стандарте функциональной безопасности, включая аспекты проектирования, конструкции и эксплуатации электрических / электронных / программируемых электронных систем. В других отраслях промышленности также могут быть стандарты, основанные на IEC 61508, такие как IEC 62061 (машинные системы), 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 с системами безопасности и / или для их описания, включают:
- Система критического контроля
- Система аварийного отключения
- Защитная инструментальная система
- Система защиты оборудования
- Система аварийного отключения
- Система, критичная для безопасности
- Блокировка (инженерная)
- Блокировка (ж / д сигнализация)
- Оберните защиту
- Системы аварийного отключения
- Системы останова технологического процесса
Смотрите также
Рекомендации
Внешние ссылки
- Приобретение стандартов ANSI IEC 61511
- Справочник по надежности оборудования безопасности, 4-е издание для использования при проверке концептуального проекта автоматизированной системы безопасности (SIS) в обрабатывающей промышленности
- ISA Стандарты Покупка ANSI / ISA 84.00.01-2004
- Книга Центра безопасности химических процессов, Руководство по безопасным и надежным системам защиты с инструментами
- Статья об уровне производительности d
- Пример документа Спецификации требований безопасности (SRS)