Принципы проектирования систем безопасности SIS (**в соответствии с документом Главного управления по надзору за безопасностью № 116**)

Thread Content

Управления по надзору за безопасностью производства во всех провинциях, автономных районах, городах центрального подчинения, а также в Производственно-строительном корпусе Синьцзяна, а также соответствующие центральные предприятия: с целью усиления контроля за системами безопасности на химических предприятиях и предотвращения/сокращения числа аварий, связанных с химическими веществами, приводятся следующие рекомендации: 1. Необходимо полностью осознавать важность усиления контроля за системами безопасности на химических предприятиях. (1) Системы безопасности на химических предприятиях (SIS) включают в себя системы безопасного отключения оборудования, системы экстренной остановки, а также системы обнаружения и защиты от токсичных и вредных веществ, горючих газов и пожаров. Система безопасности является независимой от систем управления процессом (например, дисперсных систем управления и т. д.). В обычных условиях производства она находится в режиме покоя. Однако при возникновении ситуаций, которые могут привести к авариям, эта система способна мгновенно и точно вмешаться, чтобы безопасно остановить производственный процесс или автоматически перевести его в предусмотренное безопасное состояние. Для этого необходима высокая надежность (то есть функциональная безопасность), а также правильное обслуживание и управление. Если система безопасности выходит из строя, это часто приводит к серьезным авариям. В последние годы большинство серьезных аварий на химических предприятиях были связаны с неисправностью систем безопасности или неправильной ее настройкой. В зависимости от последствий и рисков, связанных с отказом функций безопасности, они делятся на разные уровни безопасности (SIL1–4, причем максимальный уровень — 4). Для схем безопасности разных уровней существуют различные технические требования к проектированию, производству, монтажу, наладке и эксплуатации. В настоящее время в процессе проектирования, установки, эксплуатации и технического обслуживания систем безопасности и связанных с ними мер защиты в нашей стране все еще существуют проблемы: недостаточный анализ опасностей и рисков, неправильный выбор компонентов для проектирования, неэффективная структура резервирования и защиты от сбоев, отсутствие четких графиков проверок и тестирования, а также слабая эффективность стратегий профилактического обслуживания. Поэтому срочно необходимо усилить регулирование работы систем безопасности. По мере увеличения размеров химических установок и сооружений для хранения химикатов в нашей стране, а также постепенного повышения уровня автоматизации производственных процессов, становится крайне важным и необходимым усилить и нормализовать управление системами безопасности. II. Усиление основной работы по управлению системами безопасности в химической промышленности (II). Ускорение подготовки специалистов в области технологий и управления, связанных с функциональной безопасностью систем безопасности. Предприятия, занимающиеся проектированием в химической промышленности и строительством, а также предприятия по производству и хранению химикатов должны организовывать специальное обучение для соответствующих сотрудников, инженеров-технологов и специалистов по оборудованию в области безопасности. Необходимо распространять знания, связанные с функциональной безопасностью, а также обучать сотрудников соответствующим стандартам и нормам. Необходимо проводить целенаправленную подготовку специалистов, ответственных за проектирование, установку, наладку и эксплуатацию систем безопасности, на различных этапах их жизненного цикла. Это позволит соответствующим сотрудникам хорошо овладеть такими профессиональными навыками, как работа с системами безопасности, анализ и контроль рисков, снижение рисков и т. д. Все организации, занимающиеся проектированием в химической промышленности, должны потратить примерно год на формирование команды квалифицированных специалистов, способных заниматься проектированием систем безопасности с учетом требований функциональной безопасности. Химические предприятия и подразделения по хранению **химикатов**, которые занимаются эксплуатацией производственных установок, связанных с «двумя ключевыми аспектами и одним критическим фактором» (а именно: химикаты, находящиеся под особым контролем, опасные химические процессы, а также критически важные источники опасности, связанные с **химикатами**), должны ускорить процесс подготовки кадров. Необходимо вырастить группу инженерно-технических специалистов, обладающих профессиональными навыками и знающих соответствующие стандарты и правила, чтобы обеспечить эффективное управление функциями систем безопасности в химической промышленности. (III) Дальнейшее совершенствование технических стандартов и системы сертификации для систем безопасности в химической промышленности. Ускорить разработку и пересмотр системы технических стандартов для систем безопасности в химической промышленности. Для организации исследований и разработки системы технических стандартов в области функциональной безопасности в химической промышленности нашей страны, соответствующие ведомства и организации должны разработать планы действий, а также способствовать созданию технических стандартов и руководств по применению, соответствующих текущему уровню безопасности предприятий в химической отрасли нашей страны. Способствовать созданию и совершенствованию системы сертификации функциональной безопасности, соответствующей национальным условиям Китая. В соответствии с стандартами «Безопасность функционирования электрических/электронных/программируемых электронных систем, связанных с безопасностью» (GB/T20438) и «Безопасность функционирования систем автоматизации в промышленности» (GB/T21109), постепенно создается система сертификации безопасности функционирования соответствующих специалистов, продуктов и организаций. III. Дальнейшее усиление управления всем жизненным циклом систем безопасности (IV). Перед проектированием системы безопасности необходимо четко определить требования к безопасности процесса, цели проектирования и основания для его разработки. Путем анализа опасностей на этапе проектирования необходимо полностью выявить опасности и ситуации, связанные с ними, научным образом определить необходимые функции систем безопасности, а также оценить риски с точки зрения законов, правил и стандартов, чтобы установить требования к снижению этих рисков. На основе требований к функциональности и надежности всех функций систем безопасности разрабатывается технический документ с требованиями к безопасности системы безопасности. (V) Нормирование проектирования систем безопасности в химической промышленности. Проектирование и реализация функций систем безопасности строго в соответствии с техническими документами, установленными для систем безопасности. Путем рационального выбора приборов, соблюдения структурных ограничений (редундантность и защита от сбоев), планирования периодов проверок и тестирования, а также использования диагностических технологий оптимизируется проектирование функций безопасности, что обеспечивает соблюдение требований к снижению рисков. Для разумного определения периода проверки и тестирования функций (или подсистем) систем безопасности, при проведении онлайн-тестирования необходимо разработать соответствующие методы и меры. На этапе детального проектирования необходимо определить такие требования, как периоды проверки и тестирования каждой функции систем безопасности (или подсистемы), а также методы тестирования. 6) Строгий контроль при установке и настройке систем безопасности, а также при их совместной проверке. Необходимо разработать подробный план установки, настройки и совместной проверки, а также обеспечить его эффективную реализацию. Следует тщательно фиксировать процесс настройки (настройка отдельных приборов и цепей) и результаты проверок, а также вести соответствующую документацию. После того, как строительная организация завершит установку и настройку оборудования в соответствии с проектной документацией, перед запуском предприятие должно, руководствуясь **законами и нормативными актами, стандартами и правилами, касающимися безопасности в промышленности и на предприятии, а также техническими документами, содержащими требования к безопасности**, провести проверку системы безопасности и совместную её аттестацию. Это необходимо для обеспечения того, чтобы система выполняла свои функции должным образом и соответствовала всем требованиям к надежности, что позволит ей безопасно функционировать. (VII) Усилить управление эксплуатацией и техническим обслуживанием систем безопасности на химических предприятиях. Химические предприятия должны разрабатывать планы и правила эксплуатации и технического обслуживания систем безопасности, чтобы обеспечить надежную работу этих систем и выполнение ими всех функций, связанных с обеспечением безопасности. Необходимо регулярно проводить полные проверки и тестирование функций систем безопасности в соответствии с требованиями к уровню надежности, а также подробно фиксировать процесс и результаты тестирования. Необходимо усилить управление неисправностями оборудования, связанного с системами безопасности (включая сбои в работе оборудования, срабатывание защитных механизмов, ошибочные действия и т. д.), а также его анализ и обработку, постепенно создавая базу данных о неисправностях такого оборудования. Необходимо регламентировать выбор оборудования, связанного с системами безопасности, ввести систему разрешения на использование такого оборудования и его оценки, а также систему утверждения изменений. Кроме того, необходимо постоянно пересматривать и совершенствовать эти правила в зависимости от потребностей предприятия и ситуаций с отказами оборудования. (Восемь) Постепенное совершенствование системы управления системами безопасности и внутренних правил. Компании должны разрабатывать и совершенствовать правила управления системами безопасности или внутренние технические стандарты, связанные с этими системами. Необходимо интегрировать принципы функционального управления безопасностью в общую систему управления безопасностью компании, чтобы постоянно повышать уровень управления процессами безопасности. IV. Уделять высокое внимание управлению другими мерами защиты соответствующих приборов (IX). Усилить управление сигнализацией о происходящих процессах, разработать корпоративную систему управления сигнализацией и строго её соблюдать. Сигналы тревоги, связанные с требованиями к надежности функций безопасности, могут управляться и проверяться с учетом характеристик функций безопасности. 10. Усилить управление системами контроля основных процессов; контрольные цепи, связанные с требованиями к безопасности и надежности, должны управляться и проверяться с учетом функций безопасного оборудования. Также необходимо обеспечить высокий уровень эффективности автоматических контрольных цепей. 11. Системы обнаружения и защиты от токсичных, вредных и горючих газов должны проектироваться и внедряться в строгом соответствии с соответствующими стандартами. Для обеспечения их надежной работы такие системы должны быть независимы от основных систем управления процессами. V. Ускорение регулирования процесса внедрения систем безопасности на новых проектах с самого начала их создания (12). Начиная с 1 января 2016 года крупные химические предприятия, а также предприятия, находящиеся в собственности иностранных инвесторов, которые соответствуют определенным критериям, должны проектировать системы безопасности, соответствующие соответствующим стандартам, для новых химических установок и объектов хранения химикатов, связанных с категориями «два ключевых фактора и один серьезный риск». (13) Начиная с 1 января 2018 года все новые химические установки, связанные с проектами «два ключевых проекта и один крупный проект», а также объекты для хранения химикатов должны иметь системы безопасности, соответствующие установленным требованиям. Для других новых химических установок и объектов хранения химикатов системы безопасности должны соответствовать требованиям стандартов, касающихся функциональной безопасности, начиная с 1 января 2020 года. Системы безопасности должны быть спроектированы в соответствии с этими требованиями. VI. Активно продвигать работу по оценке существующих систем безопасности (14). Химические предприятия и **учреждения по хранению химикатов**, в которых используются производственные установки или оборудование, относящиеся к категории «два ключевых объекта и один критически важный объект», должны на основе полного анализа рисков в процессе производства (например, анализа опасностей и возможностей эксплуатации) определить функции систем безопасности и требования к снижению рисков. Также необходимо как можно скорее оценить, соответствуют ли существующие функции систем безопасности этим требованиям. (15) Предприятия должны на основе проведенной оценки разрабатывать планы управления системами безопасности и планы периодической проверки и тестирования. Для функций систем безопасности, не соответствующих требованиям, необходимо разработать соответствующие планы технического обслуживания и мер по устранению недостатков; оценка и совершенствование системы безопасности должны быть завершены к концу 2019 года. Другие химические установки и **объекты хранения химикатов должны строиться в соответствии с требованиями настоящих рекомендаций. VII. Требования к работе (16). Все соответствующие предприятия и организации должны в соответствии с действующими законами и нормативами, стандартами, а также требованиями настоящих рекомендаций совершенствовать системы управления системами безопасности на предприятиях. Необходимо увеличить финансирование для обеспечения того, чтобы системы безопасности новых установок соответствовали стандартам функциональной безопасности. Устройства, находящиеся в эксплуатации, у которых системы безопасности не соответствуют требованиям к функциональной безопасности, должны быть включены в план мер по устранению недостатков. Необходимо приложить усилия для устранения потенциальных факторов риска аварий, снижения вероятности их возникновения и повышения уровня основной безопасности предприятия. 17) Органы по надзору за безопасностью на местном уровне должны как можно скорее провести исследования, определить цели работы, выбрать пилотные организации, установить требования к срокам выполнения задач, а также направлять и контролировать деятельность предприятий в области улучшения управления системами безопасности на химических производствах и соответствующих мер защиты. Необходимо включить в содержание проверок и надзора за безопасностью оценку функциональной безопасности систем безопасности, реализацию системы управления такими системами, а также проведение обучения персонала. Провинциальные управления по надзору за безопасностью должны ежегодно собирать информацию о проведенных проверках и до конца февраля каждого года предоставлять ее в Третий отдел Главного управления по надзору за безопасностью. Просим органы надзора за безопасностью на уровне провинций незамедлительно передать суть настоящих рекомендаций соответствующим органам надзора за безопасностью на всех уровнях в своих юрисдикциях, а также соответствующим предприятиям и проектным организациям. **Главное управление по надзору за безопасностью. Принципы проектирования систем безопасности SIS. Основная функция системы безопасности SIS (системы аварийной остановки ESD) заключается в том, чтобы в случае возникновения опасных сбоев в процессе производства автоматически или вручную восстановить его в заранее определенное безопасное состояние. Это позволяет обеспечить безопасность производственного процесса, предотвратить серьезные травмы людей и значительный ущерб оборудованию. В процессе проектирования систем безопасности IEC 61508 и IEC 61511 представляют собой отличные международные технические стандарты и рекомендации. При проектировании цепей систем безопасности необходимо соблюдать следующие принципы. 1. Принципы надежности проектирования систем безопасности SIS (система экстренной остановки ESD) (принципы безопасности). Для обеспечения безопасности производственного процесса система безопасности должна обладать уровнем надежности, соответствующим уровню безопасности SIL (Safety Integrity Level), который определяется в зависимости от особенностей производственного процесса. В связи с этим в стандарте IEC 61508 приведены подробные технические требования. Для систем безопасности надежность имеет два значения: одно из них — это надежность самой работы системы безопасности ； Другим фактором является надежность системы безопасности в плане осуществления контроля за технологическим процессом и обеспечения функций блокировки. Также необходима высокая надежность в процессах измерения, оценки ситуации и выполнения команд на блокировку. Основным параметром для оценки уровня безопасности SIL является PFDavg (средняя вероятность сбоя при заданной нагрузке), в соответствии с которым уровни классифицируются от высокого к низкому как 1–4. В нефтехимической промышленности обычно используются только уровни 1, 2 и 3, поскольку уровень SIL4 требует больших инвестиций и сложных систем, и он в основном применяется в атомной энергетике. 2. Принципы обеспечения доступности в проектировании системы безопасности SIS (системы экстренной остановки ESD). Для повышения доступности системы, система безопасности SIS (система экстренной остановки ESD) должна обладать функциями самодиагностики и тестирования как аппаратного, так и программного обеспечения. Система безопасности должна обеспечивать наличие переключателей для обхода режима технического обслуживания для каждого входящего сигнала интерлокуирования процесса, что позволяет выполнять онлайн-тестирование и техническое обслуживание, а также сокращает время простоя из-за обслуживания системы безопасности. Следует отметить, что элементы детекции избыточности, используемые в схеме голосования «три против двух», не требуют байпаса, а вход для ручного останова также не требует байпаса. Кроме того, строго запрещается устанавливать обходные переключатели для сигналов, выходящих от системы безопасности, чтобы предотвратить аварии из-за ошибочных действий. Если расчеты SIL показывают, что период тестирования меньше периода остановки процесса, и при онлайн-тестировании исполнительных устройств невозможно гарантировать, что это не повлияет на процесс и не приведет к ошибочной остановке, то конструкция системы безопасности должна быть скорректирована по мере необходимости. Для увеличения периода тестирования можно использовать более высокий уровень резервирования, а также применять метод частичного пробега. Клапаны, которые закрываются в условиях аварии, должны быть оснащены ручными байпасными клапанами, а клапаны, которые открываются в таких условиях — ручными запорными клапанами. Это позволит проводить онлайн-тестирование клапанов системы безопасности. Эти средства весьма полезны для обеспечения доступности систем безопасности. 3. Принцип независимости проектирования системы безопасности SIS (системы экстренной остановки ESD). Система безопасности SIS (система экстренной остановки ESD) должна быть независима от основных систем управления процессом (BPCS, таких как DCS, FCS, CCS, PLC и т. д.) и самостоятельно выполнять функции обеспечения безопасности. Датчики системы безопасности, блоки управления и исполнительные механизмы должны быть размещены отдельно. Если технологические требования предполагают одновременное выполнение функций интерлокуирования и управления, то система безопасности и BPCS должны иметь свои собственные детекторы и источники сигналов (за исключением отдельных особых случаев, например, когда используются детекторы типа «три из двух»: сигналы поступают в DCS по принципу «три из трех», а в систему безопасности — по принципу «три из двух»; при этом детекторы могут быть общими для обеих систем). При необходимости система безопасности SIS (система аварийной остановки ESD) должна иметь возможность в режиме чтения взаимодействовать с DCS по каналу передачи данных, однако DCS запрещается записывать информацию в систему безопасности по этому каналу связи. Система безопасности должна иметь собственную сеть связи, включающую отдельные коммутаторы сети, серверы, станции инженеров и т. д. Система безопасности SIS (система экстренной остановки ESD) должна иметь резервное питание, обеспечиваемое независимыми двумя цепями электроснабжения. Следует избегать ситуации, когда сигнальные кабели систем безопасности и BPCS находятся в одном распределительном ящике, а также в промежуточных и управляющих шкафах. 4. Принципы стандартной сертификации проектирования систем безопасности SIS (системы экстренной остановки ESD). По мере введения новых стандартов безопасности и усиления внимания к системам безопасности, сертификация таких систем становится все более важной. Концепция проектирования системы и ее структура должны строго соответствовать соответствующим международным стандартам, а также подлежать сертификации у авторитетных организаций. Система безопасности должна иметь сертификаты в соответствии с стандартом IEC 61508 SIL и/или TUV AK (Германия) на соответствующий уровень SIL. Аппаратное обеспечение, программное обеспечение и приборы, используемые в системе безопасности SIS (системе экстренной остановки ESD), должны соответствовать официальным стандартам и быть коммерчески доступными; кроме того, они должны иметь необходимые сертификаты на соответствие требованиям, касающимся защиты от взрывов, измерений, использования сосудов под давлением и т. д. Строго запрещается использовать любые тестовые продукты. 5. Принцип безопасности при сбоях. В случае выхода из строя элементов, оборудования, компонентов или источников энергии системы безопасности SIS (системы экстренной остановки ESD), конструкция этой системы должна обеспечивать возможность перехода производственного процесса в безопасное состояние. Это и есть принцип безопасной работы системы при сбоях. Возможность обеспечения «надежности в условиях неисправностей» зависит от процесса производства и конструкции системы безопасности. Вся система безопасности SIS (система аварийной остановки ESD), включая приборы на месте и исполнительные устройства, должна быть спроектирована с учетом принципов абсолютной безопасности, а именно: 1) контакты на месте должны сигнализировать о разрыве цепи; в нормальных условиях работы они должны быть замкнуты ； 2) При взаимной блокировке исполнителей на месте они не находятся под напряжением, а в нормальных условиях работы — да.