Installationsprozess des Sicherheitsinstrumentensystems SIS

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von 955559 am 4.12.2018 um 09:56 bearbeitet. Installationsprozess für Sicherheitsinstrumentierungssysteme SIS in der Chemieindustrie: Laut **Dokument Nr. 116 der Behörde für Arbeitssicherheit müssen ab dem 1. Januar 2018 alle neu errichteten Anlagen in der Chemieindustrie sowie Einrichtungen zur Lagerung gefährlicher Stoffe über ein sicherheitskonformes SIS-System verfügen. Für andere neu errichtete Chemieanlagen sowie Einrichtungen zur Lagerung gefährlicher Stoffe müssen ab dem 1. Januar 2020 Sicherheitssysteme nach den Anforderungen der Funktionssicherheit eingebaut werden; die Sicherheitssysteme müssen entsprechend den Vorgaben konzipiert werden. http://www.hbconsen.com/upload/image/20181008/15389648428752882.jpg Zunächst eine Einführung in das SIS-System für die Sicherheit in der Chemieindustrie, kurz Chemie-SIS-System. Was die Gefahrenquellen in chemischen Betrieben angeht, so gehören dazu in der Regel saure oder basische Gase sowie flüssige Stoffe oder korrosive Lösungen. Bei Transport, Lagerung sowie während chemischer Reaktionen kann es zu Situationen kommen, in denen hohe Temperaturen zu Bränden oder Explosionen führen können. Zudem können schädliche Gase und korrosive Flüssigkeiten auslaufen. Falls ein SIS-System zur Sicherheit in chemischen Anlagen installiert ist, sendet dieses System sofort Warnsignale und tritt Notmaßnahmen wie ein schnelles Abbremsen oder Anhalten des Prozesses sowie das Schließen von Ventilen ein, um das Entstehen von Gefahren oder Unfällen zu verhindern. I. HAZOP-Analyse http://www.hbconsen.com/upload/image/20181012/15393126737589292.jpg Die HAZOP-Analyse, auch Gefahren- und Betriebsfähigkeitsanalyse genannt. Die HAZOP-Analyse ist ein wissenschaftlich fundierter Ansatz und Prozess, bei dem aus systemischer Sicht potenzielle Gefahren in Ingenieurbauwerken oder Produktionsanlagen im Voraus identifiziert, analysiert und bewertet werden. Dabei werden die Designaspekte der Anlagen sowie die Verfahren zur Bedienung und Wartung untersucht. Es werden außerdem Verbesserungsvorschläge gemacht, um die Sicherheit und Betriebstauglichkeit der Anlagen zu erhöhen. Dadurch wird eine Grundlage für die Entwicklung von Präventionsmaßnahmen und Notfallplänen geschaffen. Das bedeutet, dass vor der Installation des SIS-Systems zur Sicherheit in der Chemieindustrie zunächst mithilfe einer HAZOP-Analyse die potenziellen Gefahrenquellen im Produktionsprozess sowie bei der Betriebsführung ermittelt werden. Zwei, SIL-Einstufung: Die SIL-Einstufung wurde erstmals vom Internationalen Elektrotechnischen Komitee (IEC) festgelegt und von IEC/TC65 umgesetzt. Der zuständige Standardisierungsausschuss für SIL-Technologie ist der Ausschuss für die Standardisierung in den Bereichen Messung, Steuerung und Automatisierung in der Prozessindustrie (SAC/TC124). Die Geschäftsstelle dieses Ausschusses befindet sich am Institut für technische Ökonomie von Messtechnikgeräten in der Maschinenbauindustrie. Die SIL-Zertifizierung ist in insgesamt 4 Klassen unterteilt, nämlich SIL1, SIL2, SIL3 und SIL4, und umfasst sowohl das Produkt als auch das System. Dabei sind die Anforderungen für SIL4 am höchsten. http://www.hbconsen.com/upload/image/20181006/15387911188971922.jpg Durch die Zusammenarbeit von qualifizierten Technikern und Experten sowie unter Verwendung von Analysemethoden wie HAZOP/LOPA wird eine nahtlose Integration der SIF-Bewertung mit den SIL-Einstufungsverfahren gewährleistet. Unter Berücksichtigung der Brancheneigenschaften, der Eigenschaften der Verarbeitungsanlagen, der Art des Unternehmens sowie der Managementanforderungen werden geeignete Methoden für das Risikomanagement und die SIL-Einstufung angewandt. Durch relevante Experten oder Techniker Dritter in Kombination mit Analysen wie HAZOP/LOPA wird eine nahtlose Verknüpfung zwischen der SIF-Erkennung und den SIL-Bewertungen gewährleistet. Unter Berücksichtigung der Brancheneigenschaften, der Eigenschaften der Verarbeitungsanlagen, der Art des Unternehmens sowie der Managementanforderungen werden geeignete Methoden für das Risikomanagement und die SIL-Einstufung angewandt. Im Grunde genommen wird auf der Grundlage der Ergebnisse der HAZOP-Analyse eine genaue Einstufung des SIL-Niveaus für Ihre Produktionsanlagen und -verfahren festgelegt. Dadurch liegen zuverlässige Risikodaten vor, die für die weitere Planung von Sicherheitssystemen verwendet werden können. Drei, Konzeption des Sicherheitsinstrumentierungssystems SIS: Auf der Grundlage der durch die oben durchgeführte HAZOP-Analyse sowie die Einstufung nach SIL-Standards ermittelten Daten wird für Ihr Unternehmen ein umfassendes Konzept für ein Sicherheitsinstrumentierungssystem SIS entwickelt. Bei der Konzeption von Chemie-SIS-Systemen muss nicht nur ihre Sicherheit sowie ihre Funktionalität überprüft werden, sondern es muss auch sichergestellt werden, dass solche Systeme vertraulich und unabhängig sind. Natürlich muss bei der Planung auch an die zukünftige Wartung gedacht werden, deshalb werde ich nun die Prinzipien dieses Systems im Detail erläutern. http://www.hbconsen.com/upload/image/20180929/15381921798008009.jpg (1) Eines der Prinzipien, denen bei der Gestaltung eines Systems Folge geleistet werden sollte, ist seine Unabhängigkeit. Im Allgemeinen wird dieses System bei seiner konkreten Anwendung von anderen Gerätesystemen getrennt, und zwar hauptsächlich, um sicherzustellen, dass es im Falle eines Unfalls selbstständig handeln kann. Wenn bei der Konstruktion solcher Anlagen dieses Prinzip nicht berücksichtigt wird, können die damit verbundenen Geräte in der Chemieindustrie im Falle von Störungen keine Maßnahmen wie einen Stillstand oder Sicherheitsabschaltungen einleiten. Dadurch **steigt die Gefahr für diese Industrien.** (2) Ein weiteres Prinzip, das bei der Gestaltung des Systems berücksichtigt werden sollte, ist, dass es die Sicherheit der Geräte sowie der Personen gewährleisten kann. Um sicherzustellen, dass das System bei seiner Konstruktion diesem Prinzip entspricht, sollte eine Erregung verwendet werden, damit es auch im Falle eines Stromausfalls weiterhin funktioniert. (3) Das dritte Prinzip, das bei der Gestaltung eines Systems berücksichtigt werden sollte, ist die Gewährleistung der Komplexität sowie Integrität dieser Systemstruktur. Der Hauptzweck bei der Anwendung dieses Prinzips ist es, sicherzustellen, dass das System in Notfällen weiterhin in der Lage ist, die betreffenden Geräte am Laufen zu halten. Dadurch können Unfälle verhindert werden, die wiederum Schäden für die Chemieindustrie verursachen könnten. Natürlich sollte bei der Gestaltung auch auf die Qualität der Zwischenschritte geachtet werden. IV. Installation des Sicherheitsinstrumentensystems SIS
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(1) Design und Einstellung der Sensoren
Prinzipien der individuellen Einstellung der Sensoren: Bei einem Sicherheitsinstrumentensystem der ersten Stufe können die Sensoren mit dem Prozesssteuerungssystem gemeinsam genutzt werden ； Sekundäres Sicherheitssystem, dessen Sensoren vom Prozesssteuerungssystem getrennt sind; Tertiäres Sicherheitssystem, dessen Sensoren ebenfalls vom Prozesssteuerungssystem getrennt sein müssen. Prinzip der Redundanz bei Sensoren: Im Rahmen eines Sicherheitssystems ersten Grades kann ein einziger Sensor verwendet werden ； Sekundäres Sicherheitssystem mit redundanten Sensoren ； Für ein Sicherheitssystem der Stufe 3 sollten redundante Sensoren verwendet werden. Wahl der Redundanzmethode für Sensoren: Wenn die Sicherheit des Systems im Vordergrund steht, sollte eine „Oder“-Logikstruktur verwendet werden ； Wenn man die Verfügbarkeit des Systems im Vordergrund stellt, sollte man eine „UND“-Logikstruktur verwenden ； Wenn sowohl die Sicherheit als auch die Verfügbarkeit des Systems gewährleistet werden müssen, sollte direkt eine Logikstruktur mit drei Optionen und zwei Auswahlmöglichkeiten verwendet werden ； Die Sensoren des Sicherheitsinstrumentierungssystems sollten explosionsschutzgeprüft sein. (2) Die Konstruktion und Einstellung des Endausführungselements kann darin bestehen, dass es sich um einen eigenständig einstellbaren Schalthebel handelt – oder um einen Regelventil, der mit dem Prozesssteuerungssystem gemeinsam genutzt wird. Prinzip der Redundanz bei Ventilen. Im ersten Sicherheitsinstrumentierungssystem können normale Ventile verwendet werden; im zweiten Sicherheitsinstrumentierungssystem müssen redundante Ventile eingesetzt werden ； Sollte ein einziger Ventil verwendet werden, muss das zugehörige Elektromagnetventil redundant ausgelegt sein ； Dreistufiges Sicherheitsinstrumentensystem, direkt mit redundanten Ventilen ausgestattet, ergänzt durch redundante Elektromagnetschalter ； Für eine redundante Anordnung von Ventilen können ein Regulierventil und ein Schalthebelventil verwendet werden. Der endgültige Aktor ist ein im Sicherheitsinstrumentierungssystem zuverlässiges Gerät mit geringem Risiko. Das Sicherheitsinstrumentiersystem ist unter normalen Betriebsbedingungen statisch und passiv; die Systemausgabe bleibt unverändert, wodurch die Endaktoren in ihrem ursprünglichen Zustand bleiben. Es ist daher schwierig zu bestimmen, ob es zu gefährlichen Störungen kommt. Prozesssteuerungssysteme sind unter normalen Betriebsbedingungen dynamisch und aktiv; die Ausführungselemente ändern sich entsprechend den Veränderungen der Steuersignale und verbleiben nicht dauerhaft an einer Stelle. (3) Konstruktion und Einrichtung der Logikoperatoren: Die Logikoperatoren in einem Sicherheitsinstrumentensystem können aus Relaissystemen, programmierbaren Elektroniksystemen oder einer Kombination daraus bestehen. Programmierbare Elektriksysteme können Programmierbare Logiksteuerer (PLC), dezentrale Steuerungssysteme (DCS) oder andere spezielle Systeme sein. Prinzipien der technischen Auswahl von Logikoperatoren · Relaisysteme werden eingesetzt, wenn es nur wenige Eingangs- und Ausgangspunkte sowie einfache logische Funktionen gibt. Programmierbare elektronische Systeme hingegen werden verwendet, wenn es viele Eingangs- und Ausgangspunkte sowie komplexe logische Funktionen gibt – außerdem zur Datenkommunikation mit Prozesssteuerungssystemen. Das Prinzip der Unabhängigkeit der Logikoperatoren lautet: Ein Sicherheitsinstrumentiersystem der ersten Stufe sollte von dem Prozesssteuerungssystem getrennt sein ； Das sekundäre Sicherheitsinstrumentensystem sollte vom Prozesssteuerungssystem getrennt sein ； Ein Sicherheitssystem der Stufe 3 muss vom Prozesssteuerungssystem getrennt sein. Prinzip der Redundanz bei Logikoperatoren: Bei einem Sicherheitssystem der ersten Stufe kann ein einziger Logikoperator verwendet werden ； Für ein sekundäres Sicherheitsinstrumentensystem sollten redundante oder fehlertolerante Logikoperatoren verwendet werden. Die Zentraleinheit, die Stromversorgungseinheit sowie das Kommunikationssystem sollten ebenfalls redundant ausgelegt sein. Ebenso sollten die Eingangs-/Ausgabemodule redundant konfiguriert werden ； Ein Sicherheitssystem der Stufe 3 sollte redundante oder fehlertolerante Logikoperatoren verwenden. Der zentrale Prozessor sowie die Stromversorgungseinheiten, das Kommunikationssystem und die Eingangs-/Ausgangsmodule sollten ebenfalls redundant ausgelegt sein. http://www.hbconsen.com/upload/image/20180926/15379313836554380.jpghttp://www.hbconsen.com/upload/image/20181114/15421774406414854.jpg