Công cụ quản lý cho tất cả các giai đoạn của vòng đời an toàn
Chức năng An toàn và Quản lý Vòng đời An toàn
Việc lắp đặt và vận hành các nhà máy có khả năng gây nguy hiểm trong ngành công nghiệp chế biến phải tuân theo tiêu chuẩn quốc tế IEC 61511, tiêu chuẩn về chức năng an toàn của Dụng cụ an toàn hệ thống.
Quy trình thực hiện an toàn chức năng được mô tả trong tiêu chuẩn này phù hợp với vòng đời an toàn của nhà máy, thường được chia thành ba giai đoạn sau: phân tích, thực hiện và vận hành / bảo dưỡng. Tất cả các giai đoạn này và các hoạt động liên quan đối với an toàn chức năng thường phải được lập thành văn bản. Các tài liệu là cơ sở để chứng minh sự an toàn của nhà máy và các Hệ thống Dụng cụ An toàn được sử dụng. Sau khi sửa đổi, tất cả các giai đoạn của vòng đời an toàn được chạy lại và được ghi lại.
- Giai đoạn phân tích
Các nhà máy chế biến có khả năng gây nguy hiểm phải được phân tích cụ thể để xác định các nguy cơ có thể xảy ra và đánh giá rủi ro của chúng. Một kỹ thuật phổ biến được sử dụng để phân tích mối nguy trong quá trình ban đầu này là phân tích HAZOP (Phân tích mối nguy và khả năng vận hành). Sử dụng kiến thức thu được từ phân tích và đánh giá của nó, các lớp bảo vệ hiện có được xác định và bất kỳ lớp bảo vệ bổ sung nào cũng được xác định. Các nhiệm vụ và chức năng an toàn được giao cho các lớp bảo vệ này. Hệ thống Công cụ An toàn (SIS) là một trong những lớp bảo vệ này. Một đầu ra quan trọng từ giai đoạn phân tích là Đặc tả Yêu cầu An toàn (SRS) cho Hệ thống Dụng cụ An toàn. SRS mô tả tất cả các Chức năng Công cụ An toàn (SIF) bao gồm các yêu cầu đặt ra đối với chúng và chỉ định Mức độ Toàn vẹn An toàn (SIL) được yêu cầu. SIL là một thước đo để giảm thiểu rủi ro mà SIF phải cung cấp.
- Giai đoạn thực hiện
SRS là cơ sở để lập kế hoạch tiếp theo của nhà máy, đặc biệt là thiết kế Hệ thống Dụng cụ An toàn (SIS) và các chức năng an toàn của nó cũng như các biện pháp khác để giảm
rủi ro. Nó giúp quyết định lựa chọn công nghệ SIS và lựa chọn phần cứng, kiến trúc và phần mềm để thực hiện các chức năng an toàn. Thiết kế và lập kế hoạch được theo sau bởi cài đặt, vận hành và xác nhận của nhà máy. Vì SRS bao gồm các thử nghiệm liên quan và tiêu chí thử nghiệm ngoài các chức năng và yêu cầu an toàn, nó cũng tạo cơ sở cho việc xác minh và xác nhận. Theo các hướng dẫn về an toàn chức năng, các kết quả đạt được khi thử nghiệm theo các yêu cầu SRS phải được lập thành văn bản. Các tài liệu này là cần thiết để chấp nhận các chức năng an toàn và hệ thống an toàn sau này.
- Giai đoạn vận hành và bảo trì
Giai đoạn này bao gồm vận hành và tối ưu hóa nhà máy cho đến thời điểm nó ngừng hoạt động. Ma trận an toàn SIMATIC S7 do Siemens cung cấp là công cụ quản lý vòng đời an toàn được TÜV chứng nhận cho các ứng dụng an toàn lên đến SIL 3 theo tiêu chuẩn IEC 61508. Ma trận an toàn SIMATIC S7 có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của vòng đời an toàn. việc sử dụng nó đóng góp đáng kể vào việc giảm chi tiêu vốn (CAPEX) và chi phí hoạt động (OPEX) của nhà máy. Ma trận an toàn SIMATIC S7 bao gồm các sản phẩm riêng lẻ sau đây có các chức năng và lĩnh vực ứng dụng khác nhau:
• Công cụ Kỹ thuật Ma trận An toàn
• Trình xem ma trận an toàn
Điểm nổi bật An toàn
• 128 nguyên nhân trên mỗi ma trận
• 128 hiệu ứng trên mỗi ma trận
• 1024 giao điểm trên mỗi ma trận
• Tối đa 3 đầu vào cho mỗi nguyên nhân
• Lên đến 4 đầu ra cho mỗi hiệu ứng
Ưu điểm
• Không yêu cầu kiến thức lập trình
• Dễ hiểu cho tất cả mọi người tham gia
• Tổng quan nhanh chóng và chính xác về chức năng an toàn trong kỹ thuật và vận hành
- Ma trận an toàn SIMATIC S7 trong giai đoạn phân tích
Điều quan trọng trong giai đoạn phân tích là xác định và phân tích các rủi ro an toàn đã biết và tiềm ẩn, ví dụ: sử dụng phương pháp HAZOP. Điều này phục vụ cho việc lọc ra các rủi ro không thể chấp nhận được, để đánh giá xác suất xảy ra rủi ro và ước tính các hậu quả có thể xảy ra.
Khái niệm an toàn cho nhà máy sau đó được sản xuất. Trong quá trình này, các nhiệm vụ an toàn được giao cho các lớp bảo vệ khác nhau của nhà máy. Hệ thống An toàn Công cụ (SIS) đóng một vai trò quan trọng trong khái niệm an toàn. Các yêu cầu SIS được xác định và mô tả dưới dạng đặc tả yêu cầu an toàn (SRS) là cơ sở để lập kế hoạch, kỹ thuật và chấp nhận nhà máy. Vì những người khác nhau phải làm việc tuân theo đặc điểm kỹ thuật này trong các giai đoạn khác nhau của vòng đời an toàn, điều quan trọng là phải xây dựng các yêu cầu an toàn một cách dễ hiểu.
- Đặc điểm kỹ thuật yêu cầu an toàn (SRS)
Các yêu cầu đặt ra đối với hệ thống an toàn được xác định trong SRS. SRS bao gồm mô tả chức năng của các chức năng an toàn cũng như tất cả các điều kiện gây ra chúng được kích hoạt. Ngoài ra, quyết tâm của Mức độ toàn vẹn an toàn (SIL) là một phần của việc xem xét chi tiết từng chức năng an toàn riêng lẻ. Ma trận Nguyên nhân & Ảnh hưởng Phương pháp Nguyên nhân & Ảnh hưởng đã được chứng minh là một lựa chọn cực kỳ hiệu quả để mô tả các chức năng an toàn và xác định các điều kiện cận biên và ngừng hoạt động. Phương pháp do Viện Dầu khí Hoa Kỳ quy định trong hướng dẫn API RP 14C hiện đang được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của công nghiệp chế biến. Siemens đã thực hiện phương pháp Nguyên nhân & Ảnh hưởng do Viện Dầu khí Hoa Kỳ xác định trong Ma trận An toàn SIMATIC S7. Trong giai đoạn phân tích, Ma trận an toàn SIMATIC S7 cho phép các chức năng an toàn được ghi lại, mô tả và xây dựng một cách nhất quán ở định dạng mà mọi người có liên quan dễ hiểu. Không yêu cầu kiến thức lập trình đặc biệt cho việc này, vì vậy khái niệm an toàn cho nhà máy sau đó đã được sản xuất. Trong quá trình này, các nhiệm vụ an toàn được giao cho các lớp bảo vệ khác nhau của nhà máy. Hệ thống An toàn Công cụ (SIS) đóng một vai trò quan trọng trong khái niệm an toàn. Các yêu cầu SIS được xác định và mô tả dưới dạng đặc tả yêu cầu an toàn (SRS) là cơ sở để lập kế hoạch, kỹ thuật và chấp nhận nhà máy. Vì những người khác nhau phải làm việc tuân theo đặc điểm kỹ thuật này trong các giai đoạn khác nhau của vòng đời an toàn, điều quan trọng là phải xây dựng các yêu cầu an toàn một cách dễ hiểu.
- Đặc điểm kỹ thuật yêu cầu an toàn (SRS)
Các yêu cầu đặt ra đối với hệ thống an toàn được xác định trong SRS. SRS bao gồm mô tả chức năng của các chức năng an toàn cũng như tất cả các điều kiện khiến chúng được kích hoạt. Ngoài ra, các chuyên gia ngừng xác định cũng có thể xác định trực tiếp các yêu cầu của họ bằng Ma trận an toàn SIMATIC S7. Nguyên nhân có thể bao gồm kết nối hợp lý của tối đa 3 tín hiệu kỹ thuật số hoặc tín hiệu tương tự. Các khía cạnh bổ sung cũng có thể được xem xét, ví dụ: thời gian chậm trễ và bỏ qua. Các hiệu ứng được xác định trong các cột của bảng ma trận. Một hiệu ứng có thể bao gồm kết nối với tối đa 4 thiết bị truyền động khác nhau. Việc liên kết một số nguyên nhân và xác định mối quan hệ giữa nguyên nhân và kết quả được thực hiện tại các giao điểm của các hàng và cột, cùng với bất kỳ yêu cầu nào về chốt, đặt lại và ghi đè. Nguyên nhân cũng có thể được kết hợp trong các nhóm lựa chọn. Ví dụ, có thể thực hiện 2 trong 3 (2oo3) phiếu bầu theo cách này.
