Κατανόηση SIS, SIF και των Διαφορών μεταξύ SIL 3 και Άλλων Επιπέδων SIL

Τα συστήματα ασφαλείας με όργανα (SIS) είναι κρίσιμα στη σύγχρονη βιομηχανία, ειδικά σε υψηλού κινδύνου τομείς όπως οι χημικές, οι ηλεκτροπαραγωγικές και οι πετροχημικές βιομηχανίες.Το επίπεδο ακεραιότητας ασφάλειας (SIL) είναι βασικός δείκτης για τη μέτρηση της ασφάλειας και της αξιοπιστίας του SIS..

Δεδομένου ότι το SIL 3 έχει γίνει ένα θέμα που συζητείται συχνά στα συστήματα κρίσιμης σημασίας για την ασφάλεια, είναι ιδιαίτερα σημαντικό να κατανοηθεί ο ορισμός, τα επίπεδα και οι εφαρμογές του SIL,καθώς και το ειδικό νόημα και τα εφαρμοστέα σενάρια της SIL 3Το άρθρο αυτό θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε πλήρως τη σχέση μεταξύ του SIS και του SIL, με έμφαση στη σημασία του SIL 3, με στόχο να σας βοηθήσει να κάνετε τις κατάλληλες επιλογές στις πρακτικές εφαρμογές.

Βασικές έννοιες του SIS και του SIF

Ένα σύστημα με όργανα ασφαλείας (SIS) είναι ένα σύστημα που έχει σχεδιαστεί για την υλοποίηση μιας ή περισσοτέρων λειτουργιών με όργανα ασφαλείας (SIF).

Αποτελείται από όργανα μέτρησης, λογικούς ελεγκτές, ενεργοποιητές, στοιχεία τελικού ελέγχου και σχετικό λογισμικό εφαρμογής,Η κύρια αποστολή του SIS είναι η παρακολούθηση των λειτουργιών των διαδικασιών και η έγκαιρη λήψη μέτρων για την πρόληψη ατυχημάτων όταν εμφανίζονται κίνδυνοι..

Μια λειτουργία ασφαλείας με όργανα (SIF) είναι μια ειδική λειτουργία ασφαλείας που εκτελείται από ένα SIS. Χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση των μη ασφαλών συνθηκών στη διαδικασία και τη λήψη αντίστοιχων μέτρων ελέγχου,όπως έκτακτη διακοπή λειτουργίας, διακοπή ρεύματος και ενεργοποίηση των συσκευών ελάφρυνσης πίεσης.

Στους παραπάνω ορισμούς, συναντάμε έναν ορισμένο βαθμό "κυκλικού ορισμού".και ένα σύστημα με όργανα ασφαλείας χρησιμοποιείται για την εφαρμογή λειτουργιών με όργανα ασφαλείαςΟ κυκλικός αυτός ορισμός υποδεικνύει την αλληλεξαρτώμενη σχέση μεταξύ του συστήματος και των λειτουργιών του.Αυτός ο τρόπος ορισμού μας βοηθά να κατανοήσουμε τη στενή σύνδεση και το μονοπάτι εφαρμογής μεταξύ του συστήματος και των λειτουργιών του.

Το επίπεδο ακεραιότητας της ασφάλειας (SIL) είναι μέτρο της ικανότητας μιας λειτουργίας ασφαλείας με όργανα (SIF) να μειώνει συγκεκριμένους κινδύνους.

Υπάρχουν τέσσερα επίπεδα SIL, που κυμαίνονται από το SIL 1 έως το SIL 4, με το SIL 4 να είναι το υψηλότερο επίπεδο, που υποδεικνύει τη χαμηλότερη πιθανότητα βλάβης και την υψηλότερη αξιοπιστία του συστήματος.όσο υψηλότερες είναι οι απαιτήσεις ασφάλειας για το σύστημα, επιτρέποντάς του να λειτουργεί σε πιο περίπλοκα και επικίνδυνα περιβάλλοντα.

Τα επίπεδα SIL συσχετίζονται συνήθως με PFDavg (μέση πιθανότητα επικίνδυνης βλάβης κατά την απαίτηση) και PFH (συχνότητα επικίνδυνης βλάβης ανά ώρα).Κάθε επίπεδο SIL έχει αντίστοιχες τυποποιημένες απαιτήσεις, ως εξής:

• SIL 1: Κατάλληλο για περιβάλλοντα χαμηλού κινδύνου, με σχετικά υψηλή πιθανότητα βλάβης.
• SIL 2: Κατάλληλο για περιβάλλοντα μεσαίου κινδύνου.
• SIL 3: Κατάλληλο για περιβάλλοντα υψηλού κινδύνου, που απαιτούν χαμηλή πιθανότητα βλάβης.
• SIL 4: Κατάλληλο για περιβάλλοντα εξαιρετικά υψηλού κινδύνου, που απαιτούν εξαιρετικά χαμηλή πιθανότητα βλάβης.

Τα επίπεδα αυτά βοηθούν τις ομάδες σχεδιασμού στην αξιολόγηση των απαιτήσεων αξιοπιστίας και των απαιτούμενων επιπέδων ασφάλειας του συστήματος.

Διαφορά μεταξύ SlL, SlF& SlS

Σύμφωνα με τα πρότυπα IEC 61511 και VDI/VDE 2180-1, υπάρχουν ορισμένες λειτουργίες ασφάλειας χαμηλής ακεραιότητας (LIF) που δεν απαιτούν προστασία υψηλής ακεραιότητας.Οι λειτουργίες αυτές έχουν συντελεστή μείωσης κινδύνου (RRF) μικρότερο από 10 και συνήθως δεν χρειάζεται να εφαρμοστούν στα συστήματα ασφάλειας..

• SIL-a: Δείχνει ότι "δεν υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις ασφάλειας" ή ότι "μπορεί να μην απαιτείται στρώμα προστασίας του SIS", πράγμα που σημαίνει ότι δεν απαιτείται πρόσθετο σύστημα με όργανα ασφαλείας για την προστασία.
• SIL-0: Δείχνει ότι δεν απαιτούνται απαιτήσεις ασφάλειας.Ο εξοπλισμός που εμπίπτει στο επίπεδο προστασίας του βασικού συστήματος ελέγχου διαδικασιών (BPCS) έχει μέγιστο συντελεστή μείωσης κινδύνου 10.

Αν και οι λειτουργίες ασφαλείας αυτές δεν απαιτούν πολύπλοκα στρώματα προστασίας του SIS, εξακολουθούν να αναλαμβάνουν ορισμένες βασικές ευθύνες ασφαλείας.και SIL-1 θεωρούνται γενικά σενάρια χαμηλού κινδύνουΣε αυτά τα σενάρια, λειτουργίες όπως η ενεργοποίηση και η διακοπή λειτουργίας μπορούν να ολοκληρωθούν μέσω υφιστάμενων συστημάτων ελέγχου χωρίς την υποστήριξη συστημάτων ασφαλείας υψηλής ακεραιότητας.

Ο σχεδιασμός και η εφαρμογή αυτών των λειτουργιών ασφαλείας χαμηλής ακεραιότητας είναι λογικοί, ιδίως λαμβάνοντας υπόψη το πιθανό πρόβλημα "υπερφόρτωσης" που μπορεί να αντιμετωπίσουν τα συστήματα υψηλής ακεραιότητας.Η εκτέλεση αυτών των λειτουργιών με επαρκή αξιοπιστία μέσω συστημάτων ελέγχου μπορεί όχι μόνο να ανταποκρίνεται στα κριτήρια αποδοχής κινδύνου, αλλά και να αποφεύγει υπερβολικές επενδύσεις.

Το πρότυπο IEC ορίζει το SIL-a και το SIL-0, ενώ το VDI/VDE παρέχει εναλλακτικές λύσεις για το SIL-0 και το SIL-1#.είναι ουσιαστικά λειτουργίες ασφάλειας χαμηλής ακεραιότητας, που απαιτεί χαμηλό συντελεστή μείωσης κινδύνου (< 10) και δεν χρειάζεται να εφαρμοστεί σε συστήματα ασφάλειας.

Το SIL 3 είναι ένα από τα επίπεδα ακεραιότητας ασφάλειας που ορίζονται στο πρότυπο IEC 61508.000 για βλάβες κατά παραγγελία και πιθανότητα βλάβης 10-8-10-7 ανά ώραΤο SIL 3 εφαρμόζεται συνήθως σε περιβάλλοντα υψηλού κινδύνου, όπως τα πετροχημικά, τα χημικά και τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.Η σημασία του SIL 3 έγκειται στην ικανότητά του να μειώνει αποτελεσματικά τους κινδύνους που συνδέονται με ειδικούς κινδύνους σε αποδεκτό επίπεδο..

Παρόλο που ο εξοπλισμός SIL 3 μπορεί να φαίνεται περιττός, ειδικά σε περιβάλλοντα χαμηλού κινδύνου, η χρήση του εξοπλισμού SIL 3 μπορεί να φέρει σημαντικές βελτιώσεις στην ασφάλεια σε ορισμένες περιπτώσεις.μπορεί να επεκτείνει το διάστημα δοκιμής T-proof (χρόνος επαλήθευσης δοκιμής), βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα της ανίχνευσης των κρυφών βλαβών.

Το SIL 3 δεν είναι κατάλληλο για μεμονωμένο εξοπλισμό, αλλά για τις λειτουργίες που εκτελεί ο εξοπλισμός, διασφαλίζοντας ότι μπορεί να παρέχει επαρκείς εγγυήσεις ασφάλειας σε περιβάλλοντα υψηλού κινδύνου.Για την επιλογή εξοπλισμούΤο SIL 3 συνεπάγεται υψηλότερες απαιτήσεις αξιοπιστίας και περιττό σχεδιασμό, ενώ ο εξοπλισμός είναι συνήθως ακριβότερος.

Η εφαρμογή και διατήρηση του SIL 3 απαιτεί πρόσθετες επενδύσεις.που συνεπάγεται πρόσθετες δαπάνες για την κατάρτιση και τη διαχείριση του προσωπικούΕπιπλέον, ο εξοπλισμός SIL 3 έχει συνήθως υψηλότερες απαιτήσεις σχεδιασμού και δοκιμών, οπότε το κόστος του είναι υψηλότερο από αυτό του συμβατικού εξοπλισμού.

Ωστόσο, το κόστος του SIL 3 αξίζει τον κόπο σε σύγκριση με τους δυνητικούς κινδύνους και πιθανές απώλειες.το κόστος μη εφαρμογής της ΣΠΠ 3 μπορεί να υπερβαίνει κατά πολύ το κόστος εφαρμογήςΤο SIL 3 μπορεί όχι μόνο να βελτιώσει την ασφάλεια του συστήματος αλλά και να μειώσει την πιθανότητα ατυχημάτων, εξασφαλίζοντας την ασφάλεια του προσωπικού, του εξοπλισμού και του περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής.

Η βαθμολογία SIL δεν είναι μόνο ένα τεχνικό ζήτημα, αλλά και μια ολοκληρωμένη διαδικασία διαχείρισης κινδύνου.οι πιθανοί κίνδυνοι στη διαδικασία μπορούν να αναλυθούν συστηματικάΗ επιλογή του επιπέδου SIL πρέπει να λαμβάνει υπόψη το είδος του κινδύνου, την πιθανότητα εμφάνισης, τις συνέπειες των ατυχημάτων και τα απαιτούμενα επίπεδα μείωσης του κινδύνου..

Κατά τον σχεδιασμό του SIS, είναι κρίσιμο να γίνεται διάκριση μεταξύ των συστατικών στοιχείων που είναι κρίσιμα για την ασφάλεια και των συστατικών στοιχείων που δεν είναι κρίσιμα για την ασφάλεια.Οι κρίσιμες για την ασφάλεια συνιστώσες αναφέρονται στις μεταβλητές μέτρησης και τις ενέργειες που είναι απαραίτητες για την ασφάλεια, όπως οι αισθητήρες θερμοκρασίας και πίεσης και τα συστήματα έκτακτης διακοπής.είναι εκείνες που δεν επηρεάζουν άμεσα την ασφάλεια του συστήματος και δεν έχουν άμεση επίδραση στην ασφάλεια της διαδικασίας.

Τα πρότυπα όπως το GB/T 21109.1-2022 περιγράφουν λεπτομερώς το πλαίσιο και τις απαιτήσεις για τον σχεδιασμό του SIS,η παροχή βοήθειας στις επιχειρήσεις για τη συμμόρφωση με τις επιστημονικές και συστηματικές προδιαγραφές σχεδιασμού κατά την εφαρμογή του SIS, ώστε να εξασφαλίζεται ότι πληρούνται οι απαιτήσεις επιπέδου SIL και λειτουργικές απαιτήσεις.

Τα επίπεδα SIL, ιδίως SIL 3, μπορούν να βελτιώσουν αποτελεσματικά την ασφάλεια του συστήματος όταν εφαρμόζονται σε περιβάλλοντα υψηλού κινδύνου.είναι ζωτικής σημασίας για την πρόληψη ατυχημάτων ασφάλειας, μειώνοντας τους κινδύνους και εξασφαλίζοντας την ασφάλεια της παραγωγής σε συγκεκριμένα σενάρια.

Όταν αποφασίζουν αν θα υιοθετήσουν το SIL 3, οι επιχειρήσεις θα πρέπει να εξετάζουν συνολικά την εκτίμηση κινδύνου, την ανάλυση κόστους-οφέλους και τις μακροπρόθεσμες εγγυήσεις ασφάλειας.Με την ανάπτυξη της βιομηχανικής τεχνολογίας, η εφαρμογή του SIL θα προωθηθεί σε περισσότερους τομείς και οι νέες τεχνολογίες και μέθοδοι θα βελτιώσουν περαιτέρω την αποτελεσματικότητα και την αξιοπιστία των συστημάτων με όργανα ασφαλείας.