SIS 시스템 성능 측정 지표 PFD와 PFH

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안전 계측 시스템(SIS)의 성능을 평가할 때는 일반적으로 두 가지 지표가 사용됩니다. 그중 하나는 요구 사항이 발생했을 때의 고장 확률(PFD)이라고 불리는 것이며, 다른 하나는 PFH입니다.PFH는 1997년판 국제 표준 IEC61508에서 유래했으며, 시간당 (위험한) 고장 확률을 의미합니다.최근의 문헌에서는 PFH의 정의가 위험한 고장의 고장 빈도(시간당)로 수정되었습니다. 그렇다면 질문이 생깁니다. 우리는 어떤 상황에서 PFD를 사용해야 하고, 또 어떤 상황에서 PFH를 사용해야 할까요? PFD yunrun.com.cn/product/2849.html 1. 저주파 요구사항과 고주파 요구사항 기본 국제 표준인 IEC61508에서는, PFD(실제로는 대부분 평균값인 PFDavg가 사용됨)가 저주파 요구사항 모드에서 작동하는 SIS의 지표로 정의되며, PFH는 고주파 또는 연속적인 요구사항 모드에 사용됩니다. 요구사항이란 실제로는 SIS가 대응해야 하는 일부 이벤트를 의미합니다.SIS가 즉시 대응하지 않으면, 이러한 사건들이 장비, 인원, 공장은 물론 환경에까지 피해를 줄 수 있습니다.그렇다면 새로운 질문이 생깁니다. 도대체 저주파 수요 패턴이란 무엇이며, 고주파 및 연속적인 수요 패턴이란 또 무엇일까요? IEC61508은 고주파와 요구 패턴의 구분에 대해서도 몇 가지 지침을 제시하고 있습니다: 저주파 요구 패턴: 요구가 발생하는 빈도가 1년에 한 번 미만인 경우；고빈도 수요 패턴: 수요 발생 빈도가 1년에 한 번보다 높음. 2. 패턴의 경계 이러한 분류 방법은 매우 간단하고 명확하며, 따르기 쉽습니다.하지만 문제는, 왜 우리는 저빈도 수요와 고빈도 수요의 구분 기준으로 6개월이나 2년이 아닌 1년을 선택했는가 하는 것입니다 우리는 SIS의 고장 모드와 유지보수 전략에서 약간의 단서를 찾을 수 있습니다.현재 많은 새로운 형태의 SIS에는 자가 진단 기능이 탑재되어 있지만, 그럼에도 불구하고 진단 기능으로는 발견할 수 없는 고장들이 있습니다. 이러한 고장들은 정기적인 기능 테스트를 통해야만 발견되고 해결될 수 있습니다.이러한 소위 미검출 위험(DU) 고장은 안전 계측 시스템 고장의 주요 원인입니다.가장 단순한 단일 채널 SIS(예: 닫힌 밸브)의 성능 계산에서, PFDavg는 DU의 고장률과 기능 테스트 반주기의 곱과 같습니다. 그리고 기능 테스트 주기의 절반은 사실상 SIS의 평균 정지 시간에 해당합니다. 이러한 계산에서는 수요의 영향을 고려하지 않았으며, 다시 말해 고장 난 SIS가 수요가 도래하기 전에 복구될 수 있다고 가정했습니다.즉, PFDavg의 계산은 어느 정도 다음과 같은 중요한 가정에 기반을 두고 있습니다. 바로 DU에 문제가 발생하더라도, 해당 시스템이 다음 기능 테스트 및 유지보수 과정에서 수정될 확률이, 새로운 요구사항이 생길 확률보다 높다는 것입니다.장기적으로는 기능 테스트의 빈도가 요구사항의 빈도보다 높아야 합니다. 많은 경우에 SIS의 테스트 주기는 1년에 한 번입니다. 따라서 이 주기는 PFD 계산의 정확성을 보장하기 위한 최소 요구 주기로 간주될 수 있습니다.실제로는 고장 난 SIS의 수리 주기가 반년에 한 번이지만, 1년에 한 번이라는 수치는 고빈도와 저빈도의 요구 빈도를 구분하는 데 있어 비교적 안전하고 명확한 기준으로 간주될 수 있다. 3. 측정의 의미 또한, PFD와 PFH라는 두 측정값의 의미도 약간 다릅니다.PFDavg는 장기적인 관점에서 SIS가 안전 기능을 수행할 수 없는 평균 시간 비율이며, 따라서 시스템의 평균 가용성 부족으로도 볼 수 있습니다. 그리고 PFH는 신뢰성 분석에서 흔히 사용되는 또 다른 지표와 유사한 점이 있는데, 바로 고장 발생률(ROCOF)입니다.시스템의 특정 시점에서의 PFH는 해당 시스템의 무조건적인 고장률로 볼 수 있다.장기적으로 볼 때, PFH는 시스템의 평균 고장률입니다. 따라서 우리는 IEC61508이 PFD와 PFH에 대해 두 가지의 안전성 수준(SIL) 기준을 제시한 이유를 이해할 수 있습니다.창휘 계측기 네트워크에는 관련 주제를 다룬 다른 기술 문서들도 있으니, 여러분은 계속해서 자세히 알아볼 수 있습니다. 4. 실제 적용 현재 주류 SIL 등급 계산 소프트웨어인 상하이 게뢰의 RiskCloud와 E*DA의 ExSILentia 등에서는 모드 유형을 드롭다운으로 선택할 수 있다. http://yunrun.com.cn/upload/201912/25/201912250027444114.png 이미지 출처: RiskCloud SIL 등급 계산 소프트웨어
http://yunrun.com.cn/upload/201912/25/201912250027589183.png 이미지 출처: ExSILentia SIL 등급 계산 소프트웨어