Как смотритель приборов проводит проверку уровня SIL для системы SIS

Thread Content

Расчет SIL — это процесс количественной оценки общей безопасности завершенной схемы SIF с целью проверки соответствия установленным требованиям. В данной статье компания Changhui Instruments делится с вами методами, которые используют специалисты для проведения расчетов SIL. Проверка SIL: yunrun.com.cn/product/2846.html С момента издания документа Главного управления по надзору за безопасностью № 3116, в 2016 году системы безопасности SIS стали обязательным элементом оборудования, находящегося в эксплуатации, а также новых проектов, которые относятся к категории «два ключевых фактора и один критически важный фактор». Изменения в политике привели к потоку информации о системах HAZOP/SIL и SIS, а также к множеству неясных терминов, из-за чего бывает сложно разобраться. Цель данной статьи — не создавать лишних трудностей и не ходить вокруг да около. Мы постараемся объяснить на самом простом языке инженерам, занимающимся измерительными приборами, которые не знакомы с концепциями SIL, SIS и SIF, но слышали о них, что же на самом деле представляет собой расчет SIL. Проще говоря, расчет SIL — это процесс количественной оценки общей безопасности цикла функции безопасного управления (SIF), выполненного с целью проверки соответствия установленным требованиям. В анализе HAZOP инженеры процессов играют более важную роль, чем инженеры приборов; они являются основными участниками процесса генерации идей, должны выявлять различные потенциальные риски и предлагать способы их устранения. Однако как только анализ завершается и определяется уровень SIL, начинается этап проверки SIL; к тому времени схема цикла SIF уже в основном сформирована, и тогда на сцену выходят инженеры приборов. Цикл SIF также состоит из «части обнаружения – части управления – исполнительной части», как показано на следующем изображении: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210123149990.png Однако в данной системе вместо DCS, используемого в управляющих циклах, применяется система безопасности SIS с сертификацией SIL. Инженеры, знакомые с приборами управления, быстро поймут сходство между циклом SIF и управляющим циклом. Никто не знает лучше вас компонентов, составляющих элементы цикла SIF, и поэтому никто не может лучше вас оценить уровень надежности этих компонентов. Когда требуется ваше содействие в проведении проверок по стандарту SIL, какие приготовления должен выполнить инженер по приборам? Независимо от того, планируете ли вы сами выполнять расчеты для проверки или поручаете их третьей стороне, некоторые основные шаги, показанные на рисунке ниже, неизбежны. Шаг первый: прочтение отчета о классификации. Вопрос 1: сначала необходимо понять, что представляет собой расчет SIL Цель проверки — определить уровень SIL для каждой цепи, а также выяснить, соответствует ли требуемая средняя вероятность сбоя (PFD) установленным требованиям. Если это не так, необходимо заново выбрать и спроектировать систему безопасности (можно поискать в Байду статью «Этапы выбора системы SIS (системы контроля безопасности»). Если же все требования соблюдены, то проверка считается успешной. Следовательно, результаты каждого контура в отчете о проверке необходимо сравнивать с классификацией каждого контура. Средняя вероятность отказа (PFD) имеет свое определение в стандартах; простыми словами, это показатель вероятности отказа соответствующего прибора/цепи. Конечно, чем ниже вероятность, тем меньше шансов на возникновение проблем, а значит, и уровень SIL выше. Без сомнения, уровень SIL2 обеспечивает более высокий уровень безопасности по сравнению с SIL1, при этом средняя вероятность сбоя (PFD) ниже. Иметь это в виду будет очень полезно при последующем рассмотрении отчетов о проверке уровня SIL. Хорошее начало — это половина успеха, и безусловно, идеальный отчет о классификации SIL является первым шагом к успеху. Вопрос 2: Что подразумевается под «идеальным» в идеальном отчете о классификации SIL? Отчет о классификации SIL должен включать следующее: полное описание цепи SIF и ее структура ； Уровень SIL и средняя вероятность отказа (PFDavg) для каждой цепи SIF. В качестве идеального примера: на секции промывки десульфуризационной башни SIF16 три датчика температуры TAHH2102A/B/C (2oo3) приводят к остановке вентиляторов для поддержания горения K132 или к отключению устройства MOV0203 (1oo2)” ； Номера сигналов, используемых для измерений, четко определены; также четко определены правила выбора между различными сигналами (2oo3). Действия, которые необходимо выполнить, также четко определены, а номера этих действий также ясны; кроме того, четко определены взаимосвязи между этими действиями (1oo2) ； Значения PFD и уровень SIL также четко определены. http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210135090380.png Однако не все описания циклов SIF могут быть настолько четкими. Вот пример, не совсем идеальный: «На резервуаре уксусной кислоты T43201A наблюдается чрезмерно низкий уровень жидкости; в результате активируется защита, которая закрывает клапан XV-43202A». Почему же номер сигнала уровня жидкости отсутствует? Такая ситуация возникает в основном потому, что на этапе определения классификации P&ID ещё не был окончательно оформлен, или же речь идёт о сигнале, предполагаемом к добавлению, при этом в то время не было известно его номера. В таких случаях можно полагаться только на инженеров по приборам, которые определяют соответствующие номера для завершения создания цепи. Неполное описание — это проблема, с которой часто сталкиваются инженеры по приборам, причем наибольшая сложность заключается в том, чтобы обнаружить несоответствие между описанием SIF в отчете о классификации SIL и схемами систем взаимного блокирования, имеющимися у них. В такой момент, будучи инженером по приборам, разве не возникает сразу чувство паники и тревоги? Первое, что необходимо сделать, — это убедиться, был ли отчет о классификации подготовлен до проектирования системы взаимодействия компонентов. Необходимо также выяснить, привели ли какие-либо последующие изменения к изменениям в схеме взаимодействия компонентов. Если это так, то наиболее разумным решением будет обновление отчета о классификации SIL. Как уже говорилось ранее, проверка уровня SIL полностью зависит от информации о схемах взаимодействия компонентов и уровне SIL, указанных в отчете о классификации. Исходя из этой информации и делается оценка результатов расчетов. Если же отчет о классификации не соответствует действительности, то проверка уровня SIL становится бессмысленной ； Если отчет о классификации уже является самой последней версией, здесь необходимо прояснить один момент: цикл SIF не является тем же, что и цикл блокировки. У них есть общие черты, но цикл SIF предназначен исключительно для реализации действий, связанных с обеспечением безопасности. Те действия, которые не связаны с обеспечением безопасности, но необходимы для выполнения операций, не входят в состав цикла SIF; они могут присутствовать в цикле блокировки. Посмотрите сравнение на рисунке ниже, не стало ли всё ясно? http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210146548908.png Понимание отчетов о классификации, оценка их надежности и пригодности — это задача, от которой не могут уклониться инженеры по приборам на месте работы, независимо от того, являются ли отчеты идеальными или нет. После сравнения отчетов о классификации и указания моделей всех компонентов в цепи SIF начинается первый шаг в процессе поддержки инженерами по приборам проверки соответствия стандартам SIL. Второй шаг: сбор информации. Собирать информацию — это просто по теории, но на практике сложно. Среди записей в журналах учета, документации от производителя, схем технологических процессов и различных технических спецификаций существует множество сложной информации. Какую из нее необходимо использовать, а какую можно пропустить? На самом деле об этом вовсе не стоит беспокоиться. Если проверку и расчеты поручить третьей стороне, она четко указает, какая информация нужна, и достаточно собрать её в соответствии с этими требованиями. В общем, модели и характеристики приборов являются основными требованиями. Также необходимо указывать периоды проверки и срок службы, а также среднее время на устранение неисправностей. Все эти параметры используются при расчетах. Система безопасности SIS — это не такая система, которую можно просто создать и забыть о ней; для обеспечения ее надежности необходимы периодическое техническое обслуживание и тестирование. Учет возможностей по обслуживанию имеет решающее значение при проведении расчетов. Если инженеры, ответственные за техническое обслуживание на месте, смогут в ходе своей повседневной работы уделять особое внимание интервалам возникновения неисправностей приборов, времени их устранения и т. д., и передавать эту информацию производителю, то спустя десятилетия это станет ценными данными, подтверждающими эффективность использования приборов на практике. Что касается инженеров по приборам, которые собираются проводить проверочные расчеты самостоятельно, вы уже на уровне летчиков истребителей, поэтому, конечно, знаете, что вам нужно. Третий шаг: организация сертификатов. Речь, конечно же, идет о сертификатах SIL. Основная цель организации сертификатов — предоставление третьей стороне, ответственной за проверку, данных об их недействительности. Здесь возникает вопрос: у программного обеспечения для проверки уже есть собственная база данных, так зачем тогда собирать дополнительные данные об недействительности? На этот вопрос будет дано подробное объяснение на этапе расчётов. 1. Первое правило из опыта: найдите сертификат SIL соответствующего прибора. Сертификат SIL содержит много информации: уровень SIL, возможные требования к аппаратному обеспечению (HFT), тип (A/B), параметр сбоя (Ламда λ) и так далее. Сертификат является доказательством безопасности и эффективности работы этого прибора. В настоящее время существует огромное количество сертификатов SIL от различных источников; среди них много как подлинных, так и фальшивых документов. Это создает серьезные проблемы с достоверностью данных (рекомендуем посмотреть статью на Байду под названием «Чанхуэй Инструменты: эксклюзивный гид по определению подлинности сертификатов SIL»). Но об этом позже. Но наличие сертификата SIL означает, что для проверки уже есть все необходимое. При проверке сертификата SIL обязательно убедитесь, есть ли вторая страница или содержатся ли в нем данные о сроке действия. Инженеры, не разбирающиеся в этом, часто попадают в следующую ловушку: им говорят, что используемые приборы имеют сертификат, но на самом деле сертификат предназначен не для конкретной модели прибора. Будьте бдительны! ； Ловушка недостаточного веса: сертификат действительно существует, но он совершенно бесполезен при проверке, поскольку в нем есть только первая страница. Хотя там указан уровень SIL, отсутствуют данные о сроке его действия. В таких случаях инженеру по приборам необходимо проявить настойчивость и потребовать у производителя данные о причинах сбоев. Эти данные могут находиться на второй странице сертификата, в сопроводительном отчете к нему (если производитель не предоставляет отчета, поздравляем — скорее всего, речь идет о поддельной сертификационной организации), или же в руководстве по безопасности. 2. Второй совет из опыта: что делать, если сертификат не предоставлен? В следующих файлах может быть указана желаемая эффективность выхода из строя. ◆Руководство по безопасности (safety manual) ◆ Сертификат соответствия (certificate of conformity) Эти два вида документов обычно предоставляются самим производителем. 3. Третий принцип, основанный на опыте: когда вышеуказанные принципы не применимы, одним из вариантов является использование универсальных данных. В таких случаях решение должен принимать специалист по расчетам, исходя из характеристик программного обеспечения и базы данных. Однако в этот момент становится особенно важной роль инженера по приборам на месте: только на основе информации о типах и характеристиках приборов, предоставленной им, специалисты, занимающиеся проверкой данных, могут выбрать подходящие данные. http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210150544114.png Сертификат e*da. В изображении, показанном выше, в красных рамках указана следующая информация: модель: электромагнитный клапан серии 8314 ； Производитель: ASCO ； Тип: Категория A ； Уровень SIL: SIL2 при отсутствии резервирования, SIL3 при наличии резервирования 1, путь 2H ； Недействительные данные: λSD/SU/DD/DU. Вы нашли их все? После заполнения данных для вышеуказанных циклов SIF и оформления сертификатов наконец можно перейти к этапу расчетов. На этом этапе, если расчеты выполняет нанятая сторона, инженер по приборам может расслабиться и спокойно ждать. Пока ждём, давайте узнаем о программном обеспечении для расчётов. На данный момент компания Changhui Instruments имела дело с двумя программами: exSILentia и RiskCloud. Большинство инженеров привыкли использовать Excel для решения сложных вычислительных задач, требующих логических связей, но каждый раз создавать эти логические связи самостоятельно — довольно сложная задача. Проверка циклов SIF является сложной процедурой, при этом структура каждого цикла может отличаться, а также могут использоваться разные измерительные устройства. Каждый проект имеет свои особые требования. Хотя формулы для расчетов, указанные в стандартах, остаются неизменными, как же сделать так, чтобы структура была гибкой, чтобы ее можно было изменять по мере необходимости, при этом сохраняя возможность применения стандартных алгоритмов для каждого расчета? В таких случаях Excel оказывается слишком неэффективным инструментом. exSILentia, разработанная компанией E*da, благодаря мощной базе данных сертификатов измерительных устройств и десятилетнему опыту в области разработки, с учетом стандартов IEC-61508/61511 включает в себя функции анализа данных о сбоях и оценки возможностей технического обслуживания. Это позволяет создавать схемы SIF по желанию пользователей, используя удобную платформу. В процессе проверки расчетов exSILentia занимает незаменимое положение. Однако для отечественных пользователей импортные решения, хотя и могут выполнять свои функции, всегда сопряжены с теми или иными проблемами при практическом использовании. У местных нефтехимических предприятий, которые используют в основном отечественные приборы и оборудование, у exSILentia отсутствует поддержка отечественных брендов. exSILentia имеет встроенную базу данных, в которой хранятся сертификаты безопасности приборов, прошедших их аттестацию. Если использовать приборы, сертифицированные по стандарту e*da, достаточно в базе данных указать производителя и модель — тогда данные об истечении срока службы могут быть автоматически учтены в расчетах, что очень удобно. Сертификаты SIL, не сертифицированные E*da, всё ещё можно использовать в exSILentia. Однако сотрудникам, ответственным за расчёты, необходимо вручную вводить соответствующие данные сертификатов с помощью функций создания пользователей. При этом их использование ограничивается текущими расчётами. Если такие сертификаты, отсутствующие в базе данных, понадобятся в следующем проекте, их придётся снова вводить вручную, **что снижает удобство, обеспечиваемое поддержкой базы данных. Тем более что цена совершенно не соответствует качеству, что заставляет сожалеть о непропорциональности цены и качества. В отличие от них, новый игрок RiskCloud (программное обеспечение GeLue) своевременно устранил эти недостатки. RiskCloud (GeLue) предоставляет возможность онлайн-расчетов: достаточно иметь учетную запись, чтобы начать работу. В программе имеется обширная база данных индикаторов и графиков. Сервис поддержки клиентов работает круглосуточно, поэтому всегда можно получить техническую помощь. Что касается цены, то программа является отличным вариантом среди отечественных программ — она имеет высокое соотношение цены и качества. К тому же способы оплаты гибкие: можно приобрести временную учетную запись и платить за использование в течение необходимого периода времени. RiskCloud (программное обеспечение GeLue) также использует базу данных E*da, но по сравнению с ней обладает более высокой степенью включаемости: все сертификаты, не принадлежащие к формату E*da, также сохраняются. Кроме того, пользователи поощряются к добавлению своих сертификатов в базу данных. Чем больше пользователей и проектов, тем больше информации о сертификатах SIL накапливается, что делает этот инструмент ещё более удобным для пользователей отечественных измерительных приборов. Оба программных обеспечения используют алгоритм модели Маркова. По сравнению с ним, exSILentia учитывает больше параметров, однако благодаря быстрым обновлениям версий RiskCloud (программное обеспечение GeLue) за последние полгода, количество параметров в RiskCloud уже сильно приближается к количеству параметров в exSILentia, и при одинаковых условиях результаты расчетов также оказываются схожими. Оба программных обеспечения позволяют экспортировать результаты расчетов и таблицы с отчетами; различий между ними незначительны. ◆Таблицы и графики, экспортируемые программой GeLuee: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210155477340.png ◆ Таблица с результатами расчетов: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210159053909.png ◆ Схема структуры цепи SIF и диаграмма тенденций расчетов PFD: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210208183582.png После сравнения различных программ, пора также получить отчет о проверке SIL. Как в этот момент инженер по приборам должен ознакомиться с отчетом, чтобы определить, является ли он качественным? Помните ли вы отчеты о классификации SIL, которые вы видели, и таблицы данных цепей SIF, которые вы заполняли? В этот момент вам необходимо их вытащить, открыть по одному и сравнить с подробными расчетами из отчета о проверке, чтобы убедиться, что информация о циклах SIF была введена правильно. Как exSlentia, так и RiskCloud способны генерировать подробные расчеты, в которых указываются все параметры расчетов и детали выбора. Помимо определения того, удовлетворяет ли цикл SIF требованиям к классификации, в расчетной документации можно найти множество деталей: 1. Какие стандарты были применены? 2. Правильно ли введена структура цепи SIF? 3. Были ли правильно выбраны модели приборов с сертификатом e*da? 4. Были ли правильно введены данные о просроченных сертификатах, отличных от e*da? 5. Для приборов без сертификатов используются ли соответствующие стандартам универсальные данные? 6. Соответствует ли это фактическому интервалу проверок? 7. Каковы расчетные средние вероятности отказа отдельных элементов цепи SIF и всей цепи в целом, PFD? ......Подождите. Одним из преимуществ RiskCloud является то, что расчетные документы представлены на китайском языке, поэтому не нужно беспокоиться о том, что, как в случае с слишком сложными отчетами exSILentia, они не могут быть переведены на китайский и полностью состоят из английских текстов, которые становятся препятствием для понимания. Вы умеете читать отчеты, собирать информацию и оформлять сертификаты. Поздравляем! Вы уже достигли первого уровня верификации SIL.