Hệ thống thiết bị an toàn (SIS) rất quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại, đặc biệt là trong các lĩnh vực có rủi ro cao như ngành công nghiệp hóa học, điện và hóa dầu.Mức độ toàn vẹn an toàn (SIL) là một chỉ số chính để đo lường an toàn và độ tin cậy của SIS.
Vì SIL 3 đã trở thành một chủ đề thường được thảo luận trong các hệ thống quan trọng đối với an toàn, điều đặc biệt quan trọng là phải hiểu định nghĩa, mức độ và ứng dụng của SIL,cũng như ý nghĩa cụ thể và các kịch bản áp dụng của SIL 3Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu đầy đủ mối quan hệ giữa SIS và SIL, tập trung vào tầm quan trọng của SIL 3, nhằm giúp bạn đưa ra lựa chọn phù hợp trong các ứng dụng thực tế.
Hệ thống thiết bị an toàn (SIS) là một hệ thống được thiết kế để thực hiện một hoặc nhiều chức năng thiết bị an toàn (SIF).
Bao gồm các dụng cụ đo, bộ điều khiển logic, bộ điều khiển, các yếu tố điều khiển cuối cùng và phần mềm ứng dụng liên quan,Nhiệm vụ chính của SIS là giám sát các hoạt động quy trình và thực hiện các biện pháp kịp thời để ngăn chặn tai nạn khi xảy ra nguy hiểm.
Chức năng thiết bị an toàn (SIF) là một chức năng an toàn cụ thể được thực hiện bởi SIS. Nó được sử dụng để theo dõi các điều kiện không an toàn trong quá trình và thực hiện các biện pháp kiểm soát tương ứng,như tắt khẩn cấp, ngắt điện, và kích hoạt các thiết bị giảm áp suất.
Trong các định nghĩa ở trên, chúng ta gặp một mức độ nhất định của "định nghĩa tròn".và một hệ thống thiết bị an toàn được sử dụng để thực hiện các chức năng thiết bị an toànĐịnh nghĩa tròn này chỉ ra mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau giữa hệ thống và các chức năng của nó.cách xác định này giúp chúng ta hiểu mối liên hệ chặt chẽ và con đường thực hiện giữa hệ thống và các chức năng của nó.
Mức độ toàn vẹn an toàn (SIL) là một thước đo khả năng của chức năng an toàn có thiết bị (SIF) để giảm rủi ro cụ thể.
Có bốn mức SIL, từ SIL 1 đến SIL 4, với SIL 4 là mức cao nhất, cho thấy xác suất thất bại thấp nhất và độ tin cậy hệ thống cao nhất.các yêu cầu an toàn cho hệ thống càng cao, cho phép nó hoạt động trong môi trường phức tạp và nguy hiểm hơn.
Mức SIL thường được liên kết với PFDavg (Tỷ lệ xác suất thất bại nguy hiểm theo yêu cầu) và PFH (Tần suất thất bại nguy hiểm mỗi giờ).Mỗi cấp SIL có các yêu cầu tiêu chuẩn tương ứng, như sau:
Các mức này giúp các nhóm thiết kế đánh giá các yêu cầu độ tin cậy và mức độ an toàn cần thiết của hệ thống.
Sự khác biệt giữa SlL, SlF& SlS
| Điều khoản | SIL | SIF | SIS |
|---|---|---|---|
| Định nghĩa | Mức độ toàn vẹn an toàn (SIL) là một thước đo mức độ đáng tin cậy mà một chức năng an toàn cần phải có trong việc ngăn ngừa lỗi và giảm rủi ro. | Chức năng an toàn theo thiết bị (SIF) là một hành động cụ thể được thực hiện bởi hệ thống an toàn theo thiết bị (SIS) để giữ cho một quy trình an toàn. | Hệ thống thiết bị an toàn (SIS) là một hệ thống có nhiều chức năng an toàn (SIF) để giám sát và kiểm soát các quy trình an toàn. |
| Mức độ/Các thành phần | SIL có bốn cấp (SIL 1 đến SIL 4), với SIL 4 là cấp độ an toàn cao nhất và SIL 1 là thấp nhất. | Một SIF sử dụng cảm biến để phát hiện các mối nguy hiểm, một giải pháp logic để đưa ra quyết định, và các yếu tố cuối cùng như van để đảm bảo an toàn. | SIS bao gồm tất cả phần cứng và phần mềm, như cảm biến và thiết bị điều khiển, cần thiết để thực hiện các chức năng an toàn. |
| Mục đích/ Ví dụ | Mức SIL xác định hiệu suất cần thiết cho SIF để giảm rủi ro. | Ví dụ về SIF bao gồm các chức năng tắt khẩn cấp, kích hoạt dập lửa hoặc hệ thống giảm áp suất. | SIS được thiết kế để ngăn chặn các tác động nguy hiểm thông qua việc lắp đặt, vận hành và bảo trì. |
| Mối quan hệ | Đánh giá độ tin cậy và hiệu suất của SIF. | Chức năng cụ thể của SIS để đảm bảo an toàn. | Hệ thống hoàn chỉnh bao gồm nhiều SIF. |
| Vai trò chủ chốt | Xác định mức độ an toàn cần thiết. | Thực hiện các hành động an toàn cụ thể để giảm thiểu rủi ro. | Thực hiện và quản lý các chức năng an toàn. |
Theo tiêu chuẩn IEC 61511 và VDI / VDE 2180-1, có một số chức năng an toàn toàn thấp (LIF) không yêu cầu bảo vệ toàn vẹn cao.Các chức năng này có yếu tố giảm rủi ro (RRF) dưới 10 và thường không cần phải được thực hiện trong các hệ thống an toàn.
Mặc dù các chức năng an toàn này không yêu cầu các lớp bảo mật SIS phức tạp, nhưng chúng vẫn đảm nhận một số trách nhiệm an toàn cơ bản.và SIL-1 thường được coi là kịch bản rủi ro thấpTrong các kịch bản này, các chức năng như kích hoạt và tắt có thể được hoàn thành thông qua các hệ thống điều khiển hiện có mà không cần hỗ trợ các hệ thống an toàn toàn cao.
Thiết kế và áp dụng các chức năng an toàn toàn thấp này là hợp lý, đặc biệt là xem xét vấn đề "đánh quá tải" tiềm năng mà các hệ thống toàn vẹn cao có thể phải đối mặt.thực hiện các chức năng này với độ tin cậy đủ thông qua các hệ thống kiểm soát không chỉ có thể đáp ứng các tiêu chí chấp nhận rủi ro mà còn tránh đầu tư quá mức.
Tiêu chuẩn IEC xác định SIL-a và SIL-0, trong khi VDI/VDE cung cấp các lựa chọn thay thế cho SIL-0 và SIL-1#.chúng chủ yếu là các chức năng an toàn có tính toàn vẹn thấp, đòi hỏi yếu tố giảm rủi ro thấp (< 10) và không cần phải được thực hiện trong các hệ thống an toàn.
SIL 3 là một trong những mức độ toàn vẹn an toàn được xác định trong tiêu chuẩn IEC 61508.000 cho các lỗi theo yêu cầu và xác suất thất bại 10−8 - 10−7 mỗi giờSIL 3 thường được áp dụng trong môi trường có nguy cơ cao như hóa dầu, chế biến hóa chất và nhà máy điện.Tầm quan trọng của SIL 3 nằm trong khả năng giảm hiệu quả rủi ro liên quan đến các mối nguy hiểm cụ thể đến mức chấp nhận được.
Mặc dù thiết bị SIL 3 có vẻ là dư thừa, đặc biệt là trong môi trường rủi ro thấp, việc sử dụng thiết bị SIL 3 có thể mang lại những cải tiến đáng kể về an toàn trong một số trường hợp.Nó có thể kéo dài khoảng thời gian thử nghiệm chống T (thời gian xác minh thử nghiệm), do đó cải thiện hiệu quả phát hiện lỗi ẩn.
SIL 3 không được đánh giá cho các thiết bị riêng lẻ mà cho các chức năng được thực hiện bởi thiết bị, đảm bảo rằng nó có thể cung cấp đủ đảm bảo an toàn trong môi trường có nguy cơ cao.Đối với lựa chọn thiết bị, SIL 3 ngụ ý các yêu cầu độ tin cậy cao hơn và thiết kế dư thừa, và thiết bị thường đắt hơn.
Thực hiện và duy trì SIL 3 đòi hỏi đầu tư bổ sung. Ngoài chi phí mua thiết bị ban đầu, SIL 3 cũng yêu cầu nhóm hoạt động phải có kỹ năng cụ thể,có nghĩa là chi phí bổ sung cho đào tạo và quản lý nhân sựHơn nữa, thiết bị SIL 3 thường có yêu cầu thiết kế và thử nghiệm cao hơn, vì vậy chi phí của nó cao hơn so với thiết bị thông thường.
Tuy nhiên, chi phí của SIL 3 là đáng kể so với các rủi ro tiềm ẩn và tổn thất có thể xảy ra.chi phí không thực hiện SIL 3 có thể vượt xa chi phí thực hiệnSIL 3 không chỉ có thể cải thiện an toàn hệ thống mà còn giảm khả năng tai nạn, đảm bảo an toàn cho nhân viên, thiết bị và môi trường trong quá trình sản xuất.
Việc phân loại SIL không chỉ là một vấn đề kỹ thuật mà còn là một quy trình quản lý rủi ro toàn diện.Các mối nguy tiềm ẩn trong quá trình có thể được phân tích có hệ thống, và mức SIL cần thiết có thể được xác định. Việc lựa chọn mức SIL cần phải xem xét loại rủi ro, xác suất xảy ra, hậu quả của tai nạn và mức giảm rủi ro cần thiết..
Khi thiết kế SIS, điều quan trọng là phân biệt giữa các thành phần quan trọng đối với an toàn và các thành phần không quan trọng đối với an toàn.Các thành phần quan trọng đối với an toàn đề cập đến các biến số và hành động đo là thiết yếu cho an toàn, như cảm biến nhiệt độ và áp suất và hệ thống tắt khẩn cấp.là những thứ không ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn hệ thống và không có tác động trực tiếp đến an toàn quá trình.
Các tiêu chuẩn như GB/T 21109.1-2022 chi tiết khung và yêu cầu cho thiết kế SIS,Giúp các doanh nghiệp tuân thủ các thông số kỹ thuật thiết kế khoa học và có hệ thống khi thực hiện SIS để đảm bảo rằng các yêu cầu về cấp độ và chức năng của SIL được đáp ứng.
Các mức SIL, đặc biệt là SIL 3, có thể cải thiện hiệu quả an toàn hệ thống khi được áp dụng trong môi trường rủi ro cao.nó rất quan trọng để ngăn ngừa tai nạn an toàn, giảm rủi ro và đảm bảo an toàn sản xuất trong các kịch bản cụ thể.
Khi quyết định có áp dụng SIL 3 hay không, các doanh nghiệp nên xem xét toàn diện đánh giá rủi ro, phân tích chi phí-lợi ích và đảm bảo an toàn lâu dài.Với sự phát triển của công nghệ công nghiệp, việc áp dụng SIL sẽ được thúc đẩy trong nhiều lĩnh vực hơn, và các công nghệ và phương pháp mới sẽ tiếp tục cải thiện hiệu quả và độ tin cậy của các hệ thống đo lường an toàn.
