Como o técnico de instrumentação realiza a verificação do SIL no sistema SIS

Thread Content

A verificação SIL é um processo de avaliação quantitativa da capacidade de segurança geral do circuito SIF concluído, com o objetivo de verificar se ela atende aos requisitos necessários. A Changhui Instruments compartilha, neste artigo, os métodos utilizados pelos técnicos para realizar a verificação SIL. Verificação SIL em yunrun.com.cn/product/2846.html. Com a publicação do documento nº 116 da Terceira Divisão de Supervisão e Gestão da Administração Geral de Supervisão de Segurança, a partir de 2016, os sistemas de instrumentação de segurança SIS passaram a ser um requisito obrigatório em instalações já em operação e em projetos de construção que envolvam dois pontos críticos e um fator de risco significativo. As mudanças nas políticas geraram uma enxurrada de informações sobre sistemas HAZOP/SIL e SIS, além de uma infinidade de termos técnicos que dificultam a compreensão do assunto. O objetivo deste texto é não ser vago ou complicado, e explicar da maneira mais simples possível, para engenheiros de instrumentação que não estão familiarizados com SIL, SIS e SIF, mas já ouviram falar deles, o que realmente significa o cálculo SIL. Em resumo, o cálculo SIL é um processo de avaliação quantitativa da capacidade de segurança geral dos circuitos de funções instrumentais de segurança (SIF) implementados, com o objetivo de verificar se eles atendem aos requisitos estabelecidos. Na análise HAZOP, os engenheiros de processo desempenham um papel mais importante do que os engenheiros de instrumentação; eles são os responsáveis pela geração de ideias para identificar os vários riscos potenciais e propor soluções para eles. No entanto, uma vez que a análise é concluída e a classificação SIL é definida, entrando assim na fase de verificação do SIL, o circuito SIF já está praticamente definido. Nesse momento, passa a ser a vez dos engenheiros de instrumentação assumirem o controle. O circuito SIF também é composto por “parte de detecção – parte de controle – parte de execução”, conforme mostrado na figura abaixo: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210123149990.png No entanto, o sistema passou a utilizar um sistema de instrumentação de segurança com certificação SIL, em substituição ao DCS do circuito de controle. Engenheiros de instrumentação familiarizados com os circuitos de controle perceberão rapidamente as semelhanças entre o circuito SIF e os circuitos de controle. Ninguém conhece melhor os componentes que fazem parte do circuito SIF do que vocês, e, portanto, ninguém é mais adequado para identificar a capacidade SIL de cada um desses componentes. Quando é necessário que você colabore com os trabalhos de verificação SIL, quais preparativos você precisa fazer como engenheiro de instrumentação? Seja você mesmo quem pretende realizar os cálculos de verificação ou se decidir contratar terceiros para isso, alguns procedimentos básicos, mostrados na figura abaixo, são inevitáveis. Primeiro passo: Ler o relatório de classificação. Pergunta 1: Primeiramente, é preciso entender o que se avalia com o SIL O objetivo da verificação é calcular o nível SIL de cada circuito, bem como determinar se a probabilidade média de falha (PFD) exigida atende aos requisitos estabelecidos. Caso não atenda, é necessário realizar uma nova seleção e projeto do sistema de instrumentação de segurança (é possível encontrar informações sobre isso em artigos como “Passos para a seleção de sistemas SIS (sistemas de controle de segurança)”). Se os requisitos forem atendidos, considera-se que a verificação foi bem-sucedida. Portanto, os resultados de cada circuito no relatório de verificação devem ser comparados com a classificação de cada circuito. A probabilidade média de falha (PFD) tem sua própria definição nas normas; de forma simples, ela representa a chance de o instrumento/circuito em questão falhar. Claro, quanto menor a probabilidade, menor a chance de algo acontecer, e, portanto, maior será o nível SIL. Sem dúvida, o SIL2 representa um nível de segurança maior do que o SIL1, com uma probabilidade média de falha (PFD) mais baixa. Ter isso em mente será de grande ajuda na revisão posterior dos relatórios de verificação SIL. Um bom começo é metade do sucesso; um relatório de classificação SIL perfeito é, sem dúvida, o primeiro passo para o sucesso. Pergunta 2: O que significa “perfeito” em um relatório de classificação SIL perfeito? O relatório de classificação SIL deve incluir o seguinte: descrição completa do circuito SIF e sua estrutura ； Classificação SIL e probabilidade média de falha (PFDavg) para cada circuito SIF. Como exemplo perfeito: “No trecho de lavagem da torre de desulfuração SIF16, as três temperaturas TAHH2102A/B/C (2oo3) fazem com que o ventilador de combustão K132 pare de funcionar, ou então o MOV0203 (1oo2) é desligado.”” ； Os códigos dos sinais de medição são claros, assim como as relações entre os sinais (2oo3). As ações a serem executadas também são claras, com códigos específicos para elas; além disso, as relações entre essas ações também são bem definidas (1oo2) ； Os valores de PFD e os níveis SIL também são bem claros. http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210135090380.png Porém, nem todas as descrições dos circuitos SIF conseguem ser tão claras quanto a acima. Um exemplo um pouco imperfeito: “Tanque de ácido acético T43201A – nível muito baixo; o sistema de intertravamento desliga a válvula XV-43202A”. Por que o sinal de nível desapareceu? Isso geralmente acontece porque, na fase de classificação, o P&ID ainda não está finalizado, ou se trata de um sinal que será adicionado posteriormente, e, na época, o número do canal ainda não era conhecido. Nesse momento, só se pode contar com os engenheiros de instrumentação para identificar os números correspondentes e assim completar o circuito. Descrições imperfeitas são um desafio com o qual os engenheiros de instrumentação precisam lidar frequentemente, e o maior teste vem da constatação de que as descrições SIF no relatório de classificação SIL não correspondem aos diagramas dos circuitos de intertravamento em mãos. Nesse momento, como engenheiro de instrumentação, não se sente imediatamente em pânico e ansioso? A primeira coisa a fazer é verificar se o relatório de classificação em mãos foi elaborado antes do projeto da intertravamento. É preciso também verificar se houve alguma alteração posterior que tenha causado mudanças nos circuitos de intertravamento. Se for o caso, a melhor opção é atualizar o relatório de classificação SIL. Como mencionado anteriormente, a verificação do SIL depende inteiramente dos circuitos SIF e da classificação SIL definidos no relatório de classificação. Com base nisso, são feitas as avaliações dos resultados dos cálculos. Se o relatório de classificação não estiver de acordo com a realidade, então a verificação do SIL não terá sentido algum ； Se o relatório de classificação já for a versão mais recente, é preciso esclarecer um conceito aqui: o circuito SIF não é o mesmo que o circuito de intertravamento. É possível identificar semelhanças entre eles, mas o circuito SIF se concentra apenas nas ações de proteção de segurança. Aquelas ações que não têm relação com a proteção de segurança, mas que ainda assim precisam ser realizadas por motivos operacionais, não fazem parte do circuito SIF; elas podem estar presentes no circuito de intertravamento. Veja a comparação na figura abaixo, você entendeu de repente? http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210146548908.png Diante de relatórios perfeitos ou imperfeitos, entender o relatório de classificação, avaliar sua confiabilidade e utilidade é uma tarefa inevitável para os engenheiros de instrumentação em campo. Ao comparar o relatório de classificação e registrar o modelo de cada componente do circuito SIF, começa a primeira etapa do apoio oferecido pelos engenheiros de instrumentação à verificação SIL. Segundo passo: Coleta de informações. Coletar informações parece simples, mas na prática é difícil. Há informações complexas nos registros dos instrumentos, nos pacotes de dados fornecidos pelos fabricantes, nos diagramas dos processos produtivos e em diversos manuais técnicos. Quais dessas informações são essenciais e quais podem ser ignoradas? Na verdade, não há necessidade de se preocupar com isso. Se a verificação for feita por terceiros, eles indicarão claramente quais informações são necessárias, e basta coletá-las conforme solicitado. Em geral, os modelos e especificações dos fabricantes de instrumentos são requisitos básicos. O período de inspeção, a vida útil do equipamento, bem como o tempo médio necessário para consertar falhas também precisam ser informados. Todos esses são parâmetros necessários para as análises de verificação. O sistema de instrumentação de integridade de segurança SIS não é um sistema que funcione apenas após sua instalação; ele requer manutenção e testes periódicos para garantir sua confiabilidade. É essencial levar em consideração a capacidade de manutenção nas análises de avaliação. Se os engenheiros responsáveis pela manutenção dos instrumentos puderem, no seu trabalho diário, prestar atenção especial ao intervalo entre as falhas dos instrumentos, ao tempo necessário para consertá-las, etc., e coletar esses dados para a fabricante, daqui a décadas isso se tornará um valioso conjunto de dados comprovando o desempenho dos instrumentos em condições reais de uso. Quanto aos engenheiros de instrumentos que pretendem fazer os cálculos de verificação por conta própria, você já está no nível de um piloto de caça e, naturalmente, sabe o que precisa. Terceiro passo: Organizar os certificados. Claro, os certificados em questão são certificados SIL. O principal objetivo de organizar esses certificados é fornecer dados sobre a invalidade deles para terceiros responsáveis pela verificação. Isso levanta uma pergunta: como o software de verificação já possui um banco de dados próprio, por que ainda é necessário coletar dados sobre a invalidade dos certificados? Essa dúvida poderá ter uma explicação detalhada na fase de cálculo. 1. Primeiro princípio da experiência: encontrar o certificado SIL do instrumento correspondente. O certificado SIL contém muitas informações, como o nível SIL, os possíveis requisitos de hardware (HFT), o tipo (A/B), os dados de falha (Lambda λ), entre outros. O certificado representa a prova de que as funções de segurança deste instrumento estão em bom estado. Atualmente, há uma abundância de certificados SIL de diversas fontes. Entre os verdadeiros e falsos, a credibilidade dos dados também representa um grande problema (recomenda-se que todos busquem no Google o artigo “Changhui Instruments revela como identificar se um certificado SIL é verdadeiro ou falso”). Isso é assunto para outra discussão. Mas, com o certificado SIL, já se tem o que é necessário para realizar as verificações. Ao verificar o certificado SIL, é essencial checar se existe uma segunda página ou se há dados relacionados à data de validade do certificado. Engenheiros de instrumentação que não estão familiarizados com isso costumam cair na armadilha de serem enganados: lhes é dito que os instrumentos utilizados possuem certificados, mas esses certificados não se referem ao modelo específico que está sendo usado. Tenha cuidado! ； A armadilha da pesagem incorreta: o certificado é o correto, mas não serve para nenhuma verificação, pois possui apenas a primeira página. Embora indique o nível SIL, não fornece os dados relativos à data de validade. Nesse momento, é necessário que o engenheiro de instrumentação se esforce ao máximo para obter os dados relacionados aos problemas de funcionamento do produto. Esses dados podem estar na segunda página do certificado, ou em relatórios anexos a ele (para aqueles fabricantes que não fornecem relatórios, parabéns: com grande probabilidade, você está lidando com uma instituição de certificação falsa). Eles também podem estar no manual de segurança. 2. Segundo ponto de experiência: o que fazer se o certificado não for fornecido? A eficiência de inatividade desejada pode estar presente nos seguintes arquivos. ◆Manual de segurança ◆ Certificado de conformidade. Esses dois tipos de documentos são, geralmente, informações fornecidas pelo próprio fabricante. 3. Terceiro ponto de experiência: quando as experiências anteriores não são aplicáveis, recorrer a dados gerais é uma opção. Nesse caso, cabe aos especialistas em cálculos decidir, com base no software e nas condições do banco de dados. No entanto, a importância dos engenheiros de instrumentação no local torna-se evidente nesse momento; somente com base nos tipos e especificações dos instrumentos fornecidos pelos engenheiros de instrumentação é que terceiros podem escolher os dados adequados. http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210150544114.png Certificado e*da. Na imagem acima, as informações indicadas pelos quadros vermelhos são as seguintes: Modelo: Válvula eletromagnética da série 8314 ； Fabricante: ASCO ； Tipo: Classe A ； Nível SIL: SIL2 em condições sem redundância; SIL3 com redundância de 1; caminho 2H ； Dados inválidos: λSD/SU/DD/DU – você encontrou todos eles? Após preencher os dados dos circuitos SIF acima e organizar os certificados, finalmente é possível entrar na fase de cálculo. Nesta fase, se o cálculo for feito por um terceiro contratado, o engenheiro de instrumentação pode relaxar e esperar com tranquilidade. Enquanto esperamos, vamos conhecer o software usado para cálculos. Até o momento, os dois softwares com os quais a Changhui Instruments teve contato são o exSILentia e o RiskCloud. A maioria dos engenheiros* costuma usar o Excel para resolver problemas de cálculo complexos que exigem relações lógicas. No entanto, criar essas relações lógicas a cada vez é algo bastante complicado. A verificação dos circuitos SIF é um processo complexo e cheio de variações. Cada circuito pode ter uma estrutura diferente, além disso, os instrumentos utilizados também variam. Além disso, cada projeto tem suas próprias exigências. Embora as fórmulas de cálculo estabelecidas pelos padrões sejam sempre as mesmas, como é possível criar uma estrutura flexível que permita adaptar-se às necessidades em cada momento, ao mesmo tempo em que se possa utilizar as fórmulas padrão para realizar os cálculos? Nesses casos, o Excel parece ser uma ferramenta pouco eficiente para essa tarefa. O exSILentia, desenvolvido pela empresa E*da, conta com o poderoso banco de dados de certificações de instrumentos da E*da, além de décadas de experiência em desenvolvimento. De acordo com as normas IEC-61508/61511, ele incorpora dados relacionados a falhas e avaliações da capacidade de manutenção. Oferece, assim, uma plataforma amigável que permite aos engenheiros criar circuitos SIF de acordo com suas necessidades. Nos cálculos de verificação, o exSILentia ocupa um papel insubstituível. No entanto, para os usuários domésticos, embora esses produtos importados consigam funcionar, sempre surgem diversos problemas na prática. Diante das empresas petroquímicas locais que utilizam amplamente instrumentos e equipamentos nacionais, o exSILentia não oferece suporte a marcas nacionais. O exSILentia possui um banco de dados próprio, que contém os certificados de segurança dos instrumentos que passaram por sua certificação. Se forem utilizados instrumentos com certificação e*da, basta selecionar a fabricante e o modelo no banco de dados, para que os dados relacionados à validade possam ser levados em consideração nos cálculos – o que é muito prático. Certificados SIL que não são certificados pela E*da ainda podem ser utilizados no exSILentia. No entanto, é necessário que o operador use a função de criação de usuários para inserir manualmente os dados dos certificados correspondentes. Sua utilização é limitada a esse cálculo específico. Se esses certificados que não estão no banco de dados forem usados em um projeto futuro, será preciso inseri-los manualmente novamente, o que **reduz a conveniência oferecida pelo suporte do banco de dados. Além disso, o preço não é acessível, o que faz com que se perceba uma relação custo-benefício inadequada. Em comparação, o RiskCloud (da GoLe Software), que é um concorrente mais recente, conseguiu superar essas deficiências de maneira eficaz. O RiskCloud oferece cálculos online; basta ter uma conta para poder fazer os cálculos. Além disso, possui um banco de dados rico em indicadores e certificados. O suporte técnico é rápido, e é possível obter ajuda a qualquer momento. Quanto ao preço, não há o que dizer: trata-se de um software nacional, o que torna seu custo-benefício excelente. Além disso, as formas de pagamento são flexíveis, sendo possível adquirir contas temporárias, pagando apenas pelo período de uso desejado. O RiskCloud (software da Geleyue) também utiliza o banco de dados da E*da, mas, em comparação com o banco de dados da E*da, possui maior capacidade de inclusão. Os certificados que não são da E*da também são armazenados, e os usuários são incentivados a contribuir com seus próprios certificados para o banco de dados. Quanto mais usuários houver e quanto mais projetos forem utilizados, mais informações sobre certificados SIL serão acumuladas, o que torna o sistema ainda mais útil para os usuários de instrumentos nacionais. Ambos os softwares utilizam o algoritmo do modelo de Markov. Em termos relativos, o exSILentia leva em consideração mais parâmetros. No entanto, com as rápidas atualizações do RiskCloud (software Gaoke) ao longo dos últimos seis meses, os parâmetros do RiskCloud já estão muito próximos aos do exSILentia. Sob as mesmas condições, os resultados dos cálculos também são bastante semelhantes. Ambos os softwares permitem exportar os resultados dos cálculos e tabelas de relatórios; a diferença é pequena. ◆Tabelas e gráficos de exportação do software GeLue: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210155477340.png ◆ Tabela com os resultados dos cálculos: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210159053909.png ◆ Diagrama da estrutura do circuito SIF e gráfico de barras com a análise das tendências de PFD: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210208183582.png Depois de comparar os diferentes softwares, o relatório de verificação SIL também deve estar pronto agora. Neste momento, como é que o engenheiro de instrumentação deve analisar o relatório para determinar se se trata de um relatório adequado? Lembra-se dos relatórios de classificação SIL que você viu e das tabelas de dados dos circuitos SIF que preencheu? Nesse momento, é necessário que você os abra um por um e compare com os cálculos detalhados apresentados no relatório de verificação, para verificar se todas as informações relacionadas ao circuito SIF foram inseridas corretamente. Tanto o exSlentia quanto o RiskCloud são capazes de gerar relatórios de verificação detalhados, listando todos os parâmetros utilizados nos cálculos e as opções escolhidas. Além de verificar se o circuito SIF atende aos requisitos de classificação, é possível encontrar muitos detalhes no relatório de cálculos: 1. Quais padrões foram utilizados? 2. A estrutura do circuito SIF foi inserida corretamente? 3. Para os modelos de instrumentos que possuem certificado e*da, foi feita a escolha correta? 4. Os dados dos certificados que não são do tipo e*da foram inseridos corretamente? 5. Nos instrumentos sem certificado, foram utilizados dados gerais de especificações adequadas? 6. Corresponde ao intervalo real de teste? 7. Qual é a probabilidade média de falha PFD para cada unidade do circuito SIF, bem como para o circuito como um todo? ...... etc. Uma vantagem do RiskCloud nesse momento é que os cálculos são em chinês; não há necessidade de se preocupar com relatórios complexos como o exSILentia, que não têm versão em chinês e estão repletos de texto em inglês, o que acaba sendo um obstáculo. Sabe ler relatórios, coletar informações e organizar certificados. Parabéns, você já avançou para a primeira camada da verificação SIL.