Исследование опасности и работоспособности HAZOP и анализ риска аварий














               
                ДЕЛЬТА-СИ

                АРБИТР

                                       

Проектная оценка функциональной безопасности систем противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ)


Функциональная безопасность систем ПАЗ

Функциональная безопасность (ФБ)– это часть общей безопасности процесса, которая зависит от правильности функционирования систем ПАЗ и других слоев защиты (предохранительных клапанов, организационных процедур и др.).

Соответственно ФБ систем ПАЗ (следует понимать как ФБ, достигаемая посредством систем ПАЗ) – это часть общей безопасности процесса, которая зависит от правильности функционирования системы ПАЗ или точнее – которая обеспечивается за счет выполнения системой ПАЗ заданных функций безопасности.

Общие требования по ФБ систем ПАЗ подробно изложены в ГОСТ Р МЭК 61508 – 2012 и ГОСТ Р МЭК 61511 – 2011.


Оценка функциональной безопасности системы ПАЗ

Оценка ФБ системы ПАЗ – это изучение фактов, позволяющее судить о функциональной безопасности, достигаемой с помощью системы ПАЗ.

Согласно стандарту ГОСТ Р МЭК 61511 – 2011 факты, позволяющие судить о ФБ, устанавливаются на основании анализа опасности и работоспособности процесса с использованием методов анализа риска аварий.

Соответственно под оценкой ФБ системы ПАЗ следует понимать проверку соответствия характеристик ФБ системы ПАЗ требуемым характеристикам ФБ, определенным согласно ГОСТ Р МЭК 61511 – 2011 по результатам анализа опасности и работоспособности процесса с учетом снижения риска аварий посредством системы ПАЗ.


Определение требуемых характеристик функциональной безопасности системы ПАЗ

В стандарте ГОСТ Р MЭК 61511-3 – 2011 содержится руководство по определению требуемых уровней полноты безопасности (УПБ, SIL) функций безопасности систем ПАЗ с применением методов анализа опасности и риска. Для определения требуемых УПБ могут использоваться следующие методы: метод матрицы слоев безопасности, метод калиброванного графа риска, метод анализа слоев защиты.

Для метода анализа слоев защиты исходными данными являются результаты анализа, полученные посредством процедуры HAZOP, описанной в ГОСТ Р 51901.11 – 2005 (МЭК 61882:2001) «Исследование опасности и работоспособности (HAZOP)». При проведении процедуры HAZOP производится исследование планируемого или существующего технологического процесса с целью идентификации и оценки событий, которые могут представлять риск для персонала, окружающей среды и технологического оборудования. Для выявленных опасных событий проводится распределение риска по слоям защиты (ослабляющие меры: обваловка, предупреждающие меры: предохранительные клапаны и т.д.) или анализ существующих слоев защиты. Если после анализа данных слоев защиты риск еще не уменьшен до приемлемого, то принимается решение о снижение риска с помощью системы ПАЗ, а точнее при помощи соответствующей функции безопасности (или контура) системы ПАЗ.

Величина, на которую требуется снизить риск при помощи контура системы ПАЗ, определяет уровень полноты безопасности (УПБ, SIL) данного контура. Понятие уровня SIL применяется к контурам системы ПАЗ в целом, включающим датчики, вычислитель (программируемый контроллер) и исполнительные устройства. Назначение уровня SIL для отдельных компонентов системы ПАЗ не применяется.

Уровень полноты безопасности (УПБ, SIL) – это дискретный уровень, принимающий одно из четырех возможных значений и определяющий требования к полноте безопасности для функций безопасности ПАЗ. Уровень полноты безопасности, равный 4, характеризует наибольшую полноту безопасности, уровень, равный 1, отвечает наименьшей полноте безопасности. Полнота безопасности это средняя вероятность того, что система ПАЗ успешно выполнит требуемые функции безопасности при всех заданных условиях в течение заданного времени.

В зависимости от назначенных согласно ГОСТ Р МЭК 61511-3- 2011 уровней SIL устанавливаются требуемые характеристики ФБ системы ПАЗ, в том числе:

  • допустимые диапазоны значений вероятности отказа по запросу (PFD) или средняя частота отказов в час для контуров ПАЗ:
  • Уровень полноты безопасностиЦелевое сокращение рискаPFDavg: средняя вероятность отказа выполнения по запросуPFH: средняя частота отказов в час
    УБП 4100,000-10,000>=10-5 -<10-4>=10-9 -<10-8
    УБП 310,000-1,000>=10-4 -<10-3>=10-8 -<10-7
    УБП 21,000-100>=10-3 -<10-2>=10-7 -<10-6
    УБП 1100-10>=10-2 -<10-1>=10-6 -<10-5


  • требования по отказоустойчивости аппаратных средств (с учетом доли безопасных отказов (ДБО)):


  • УБПМинимальное допустимое число отказов
    ДБО<60%60%<=ДБО<=90%ДБО>90%
    1100
    2210
    3321
    4Применяются специальные требования 9см.МЭК 61508)

Основные мероприятия по обеспечению ФБ при проектировании систем ПАЗ

Согласно действующим нормативным требованиям, касающимся ФБ систем ПАЗ, при проектировании систем ПАЗ должно выполняться следующее:

  • проведение анализа опасности процесса с учетом риска аварий на ОПО, возникающего при отказе контуров ПАЗ (например, проведение процедуры HAZOP), с назначением требуемых уровней SIL;
  • включение в техническое задание на АСУТП информации о требуемых характеристиках ФБ системы ПАЗ, сформированных по результатам проведения процедуры HAZOP, в том числе перечня контуров ПАЗ с назначенными для них уровнями SIL;
  • применение в системах ПАЗ объектов, содержащих I и II блоки взрывоопасности программируемых контроллеров, имеющих сертификат соответствия требованиям ФБ;
  • участие в проектировании систем ПАЗ лиц, подразделений или организаций, компетентных в области ФБ.
  • проведение проектной оценки ФБ системы ПАЗ, включающее расчеты характеристик ФБ разработанной системы ПАЗ и проверку соответствия характеристик ФБ разработанной системы ПАЗ требуемым характеристикам ФБ

    В случае выявления несоответствий характеристик ФБ разработанной системы ПАЗ должны быть рассмотрены решения по замене компонентов, изменению структуры (резервированию компонентов) и эксплуатационных характеристик (интервалам времени между проверками компонентов и др.) системы ПАЗ с последующим обоснованием соответствия показателей ФБ измененной системы ПАЗ назначенным уровням SIL.

    Поскольку в результате выполнения проектной оценки ФБ системы ПАЗ может возникнуть необходимость замены каких-либо элементов контуров системы ПАЗ (датчиков, клапанов и др.), то оценку ФБ системы ПАЗ рекомендуется проводить на этапе подготовки и согласования спецификаций на оборудование АСУТП, а в случае проведения тендера – при рассмотрении технической части тендерных предложений Поставщиков.


    В АО «СПИК СЗМА» разработана методика, позволяющая проводить расчет характеристик ФБ систем ПАЗ согласно ГОСТ Р МЭК 61508-6-2012 посредством программного комплекса АРБИТР, аттестованного Ростехнадзором.

    Подробнее методика определения характеристик ФБ систем ПАЗ и пример их расчета с использованием ПК АРБИТР приведены в презентации «Проектная оценка функциональной безопасности систем ПАЗ».

© СПИК СЗМА 1998-2017. Все права защищены.