Основные понятия безопасности приборов и принципы их настройки

Thread Content

1. Система безопасности приборов (SIS) — это совокупность приборов, обеспечивающих одну или несколько функций безопасности: измерительные приборы, логические контроллеры, окончательные элементы и соответствующее программное обеспечение; кроме того, система включает в себя интерфейсы связи и интерфейсы человек-машина. Система обладает функцией безопасности при сбоях. 2. Функция безопасности приборов (SIF) — это функции защиты или управления безопасностью, реализуемые с помощью измерительных приборов, логических контроллеров, окончательных элементов и соответствующего программного обеспечения с целью предотвращения или снижения вероятности возникновения опасных ситуаций, а также поддержания безопасного состояния процесса. 3. Риски, риски безопасности: ожидаемые возможные опасные события и их последствия. Безопасность: простыми словами, приемлемый риск — это безопасность. 4. Безопасность и надежность, уровень безопасности и надежности (SIL). Безопасность и надежность: средняя вероятность того, что СИС сможет выполнять свои функции в условиях и в течение времени, предусмотренных правилами. Уровень надежности безопасности (SIL): уровень функций безопасности, от низкого к высокому — SIL1–SIL4. Данное стандартное требование предусматривает, что при распределении функций безопасности уровень безопасности не должен превышать SIL3. Режим работы с низкими требованиями: SIL1 соответствует вероятности сбоя в среднем 10-1–10-2 в год; SIL2 — вероятности сбоя 10-2–10-3 в год; SIL3 — вероятности сбоя 10-3–10-4 в год. Пункты оценки SIL: 1) Определение уровня SIL для каждого SIF; 2) Определение требований к диагностике, техническому обслуживанию и тестированию, включая интервалы между тестами. 5. Система базового управления процессом (BPCS) — это система, которая реагирует на показатели состояния процесса, а также на сигналы от других устройств, приборов, систем управления или оператора. Согласно правилам, алгоритмам и способам управления процессом, эта система генерирует выходные сигналы для обеспечения управления процессом и надлежащей работы связанных с ним устройств. (Под этим понимается система управления, отличная от SIS, которая не выполняет функции SIF). 6. Защитный слой — это меры по снижению рисков путем предотвращения, контроля и смягчения последствий. Период безопасной эксплуатации: весь процесс, начинаясь с разработки проекта и заканчивая моментом, когда все средства обеспечения безопасности перестают функционировать. Разделено на три этапа: 1) этап проектирования конструкции — от разработки концепции до завершения детального проектирования. Специалисты в области автоматического управления сначала выступают в роли участников процесса оценки и анализа SIL, а затем — в роли лидеров. 2) Этап интеграции, настройки и приемочных испытаний: ведущая роль принадлежит интегратору. 3) На этапе эксплуатации и технического обслуживания основную роль играет специалист по автоматизации у владельца. III. Приборы измерения
Приборы измерения делятся на аналоговые и дискретные.

1. Общие положения
● Желательно использовать интеллектуальные трансмиттеры с сигналом 4–20 мА + HART.
● В зонах с высоким риском взрыва предпочтительно использовать приборы с защитой от взрывов.
● Уровень защиты приборов измерения, установленных на месте, должен быть не ниже IP65.
● Приборы измерения и точки сбора данных должны быть размещены отдельно друг от друга.
● Не следует использовать локальные шины или другие способы связи в качестве источника сигналов для системы SIS.

2. Принципы независимого и резервного размещения приборов измерения
● Для систем SIL1: приборы измерения могут использоваться совместно с BPCS; достаточно одного прибора измерения.
● Для систем SIL2: приборы измерения должны быть размещены отдельно от BPCS; желательно использовать резервные приборы измерения.
● Для систем SIL3: приборы измерения должны быть размещены отдельно от BPCS; обязательно необходимо использование резервных приборов измерения.

3. Способы резервирования
● Когда система требует высокого уровня безопасности, следует использовать логику «ИЛИ».
● Когда система требует высокой доступности, следует использовать логику «И».
● Когда система требует одновременно высокого уровня безопасности и доступности, следует использовать логику «три из двух».

IV. Конечные элементы
К конечным элементам относятся регулирующие клапаны, запорные клапаны, электромагнитные клапаны, двигатели и другие исполнительные устройства.

1. Общие положения
● Желательно использовать пневматические регулирующие клапаны; электрические регулирующие клапаны использоваться не рекомендуется.
● Когда пневматические регулирующие клапаны выполняют функции безопасности, система SIS должна действовать в первую очередь. Это означает, что электромагнитные клапаны, установленные на регулирующих клапанах, должны находиться между позиционером и исполнительным механизмом, а электромагнитные клапаны, установленные на запорных клапанах, — на самом исполнительном механизме. Питание электромагнитных клапанов должно обеспечиваться системой SIS. Для пневматических управляющих клапанов рекомендуется использовать исполнительные механизмы с пружинным возвратом и одним цилиндром; при использовании исполнительных механизмов с двумя цилиндрами целесообразно использовать резервуары с воздухом или специальные трубопроводы для подачи рабочего воздуха. В зонах с высоким риском взрыва предпочтительно использовать электромагнитные клапаны и датчики положения клапанов, соответствующие стандартам защиты от взрывов. Уровень защиты электромагнитных клапанов и датчиков положения клапанов при установке на месте должен быть не ниже IP65. Принципы независимой и резервной установки управляющих клапанов: Для систем SIL1 управляющие клапаны могут использоваться совместно с BPCS, но система SIS должна иметь приоритет; можно использовать один управляющий клапан. Для систем SIL2 управляющие клапаны следует размещать отдельно от BPCS; рекомендуется использовать резервные управляющие клапаны. Для систем SIL3 управляющие клапаны также должны быть размещены отдельно от BPCS, причем необходимо использовать резервные управляющие клапаны. 3. Способы обеспечения резервности: Резервность управляющих клапанов может обеспечиваться с помощью одного регулирующего клапана и одного запорного клапана, а также с помощью двух запорных клапанов. Когда система требует высокого уровня безопасности, резервные электромагнитные клапаны должны работать по принципу логики «ИЛИ». Когда система требует высокой доступности, резервные электромагнитные клапаны должны работать по принципу логики «И». 5. Логические контроллеры: Логические контроллеры должны представлять собой программируемые электронные системы; в простых случаях можно использовать реле-системы или комбинацию программируемых электронных систем и реле-систем. 1. Общие положения: Когда логический контроллер представляет собой программируемую электронную систему, общее время реакции логического контроллера должно составлять от 100 мс до 300 мс. Под общим временем реакции понимается весь период времени, необходимый для передачи сигнала от входа логического контроллера до его выхода. Нагрузка на центральный процессор логического контроллера не должна превышать 50%. Нагрузка на внутренние коммуникационные элементы логического контроллера также не должна превышать 50%; при использовании Ethernet нагрузка не должна превышать 20%.

2. Принципы независимой и резервной конфигурации логических контроллеров: Для достижения уровня SIL1 логический контроллер должен быть разделен от BPCS; можно использовать резервные логические контроллеры. Для достижения уровня SIL2 логический контроллер также должен быть разделен от BPCS; рекомендуется использование резервных логических контроллеров. Для достижения уровня SIL3 логический контроллер обязательно должен быть разделен от BPCS, а также необходимо использование резервных логических контроллеров.

3. Принципы настройки логических контроллеров: Логический контроллер должен соответствовать требованиям уровня SIL и должен самостоятельно выполнять свои функции. Версии программного и аппаратного обеспечения логического контроллера должны быть официально выпущенными. Центральный процессор, блоки ввода-вывода, блоки питания, коммуникационные модули и т. д. должны быть отдельными компонентами; должна быть возможность замены этих компонентов в режиме работы без нарушения нормальной работы логического контроллера. Логический контроллер должен иметь функции диагностики и тестирования как в программном, так и в аппаратном плане; информация о результатах диагностики и тестирования должна отображаться и записываться на панелях управления инженеров и/или операторов. Ошибки в работе логического контроллера должны сообщаться на панелях управления системы SIS, а также на панелях управления BPCS.

4. Принципы настройки интерфейсов логических контроллеров: Каналы ввода-вывода должны иметь оптическую или электромагнитную изоляцию; карты ввода-вывода не должны использовать цифровые сигналы по сетям типа Fieldbus. Сигналы от нескольких датчиков, измеряющих одну и ту же процессную величину, должны подаваться на разные карты ввода-вывода. Резервные элементы должны быть подключены к разным картам вывода; каждый канал вывода должен соединяться только с одним резервным элементом