SIL – Safety Integrity Levels

SIL – Safety Integrity Levels là gì? Các cấp an toàn SIL 1, SIL 2, SIL 3, SIL 4

SIL là từ viết tắc của Safety Integrity Levels – Tạm dịch là Mức độ toàn vẹn an toàn)

Tầm quan trọng toàn cầu của SIL đã tăng lên đáng kể trong các ngành công nghiệp chế biến trong những năm qua. Tuy nhiên, đối với nhiều người dùng cuối, nhà tích hợp hệ thống và nhà cung cấp sản phẩm, SIL vẫn là một khái niệm hơi mơ hồ thường bị hiểu sai và triển khai không chính xác.

Để hiểu đầy đủ về SIL và ý nghĩa của nó, điều quan trọng là phải nắm được khái niệm bao quát được gọi là An toàn chức năng (Functional Safety) và cách nó áp dụng cho Hệ thống công cụ an toàn (Safety Instrumented Systems – SIS) – trong các ngành công nghiệp quy trình.

An toàn chức năng (Functional Safety) là gì?

An toàn chức năng, theo định nghĩa của tiêu chuẩn IEC 61508, là sự an toàn mà hệ thống điều khiển cung cấp cho một quá trình hoặc nhà máy tổng thể. Khái niệm An toàn chức năng được phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về việc cải thiện niềm tin vào các hệ thống an toàn. Các vụ tai nạn lớn trên khắp thế giới, cũng như việc sử dụng ngày càng nhiều các hệ thống điện, điện tử hoặc điện tử có thể lập trình để thực hiện các chức năng an toàn, đã nâng cao nhận thức và mong muốn thiết kế các hệ thống an toàn theo cách để ngăn ngừa các hỏng hóc nguy hiểm hoặc kiểm soát chúng khi chúng phát sinh.

Các chuyên gia trong ngành bắt đầu giải quyết vấn đề an toàn chức năng và chính thức hóa cách tiếp cận để giảm thiểu rủi ro trong môi trường của nhà máy chế biến thông qua việc phát triển các tiêu chuẩn IEC 61508, IEC 61511 và ANSI / ISA 84. Các tiêu chuẩn an toàn trước đây thường mang tính chất quy định, không dựa trên hiệu suất. Việc nhấn mạnh vào định lượng giảm thiểu rủi ro, cân nhắc vòng đời và thực hành chung làm cho các tiêu chuẩn này khác với các tiêu chuẩn trước đây của chúng.

An toàn chức năng là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả hệ thống an toàn phụ thuộc vào hoạt động chính xác của bộ giải logic, cảm biến và các phần tử cuối cùng để đạt được mức giảm rủi ro mong muốn. An toàn chức năng đạt được khi mọi chức năng an toàn được thực hiện thành công và rủi ro trong quá trình được giảm xuống mức mong muốn.

Hệ thống Công cụ An toàn (SIS) là gì?

Hệ thống Công cụ An toàn được thiết kế để ngăn ngừa hoặc giảm thiểu các sự kiện nguy hiểm bằng cách đưa một quy trình đến trạng thái an toàn khi các điều kiện xác định trước bị vi phạm. Các thuật ngữ phổ biến khác được sử dụng là hệ thống khóa liên động an toàn (safety interlock systems), hệ thống tắt khẩn cấp (emergency shutdown systems -ESD) và hệ thống ngắt an toàn (safety shutdown systems-SSD).

Mỗi SIS có một hoặc nhiều Chức năng Công cụ An toàn (SIF). Để thực hiện chức năng của nó, một vòng lặp SIF có sự kết hợp của (các) bộ giải logic, (các) cảm biến và (các) phần tử cuối cùng. Mỗi SIF trong một SIS sẽ có một mức SIL. Các mức SIL này có thể giống nhau hoặc có thể khác nhau, tùy thuộc vào quy trình.

Một quan niệm sai lầm phổ biến rằng toàn bộ hệ thống phải có cùng một mức SIL cho mỗi chức năng an toàn.

Ý nghĩa của SIL

SIL là viết tắt của Safety Integrity Levels – Tạm dịch là Mức độ toàn vẹn an toàn. SIL là thước đo hiệu suất của hệ thống an toàn, xét về xác suất hỏng hóc theo yêu cầu (PFD). Quy ước này được chọn dựa trên các con số: dễ dàng hơn để diễn đạt xác suất hư hỏng hơn là hiệu suất phù hợp (ví dụ: 1 trên 100.000 so với 99.999 trong 100.000).

Có bốn mức toàn vẹn rời rạc được liên kết với SIL: SIL 1, SIL 2, SIL 3 và SIL 4. Mức SIL càng cao, mức an toàn liên quan càng cao và xác suất hệ thống không hoạt động đúng là càng thấp. Khi mức SIL tăng lên, thường thì chi phí lắp đặt và bảo trì cũng như độ phức tạp của hệ thống cũng tăng lên.

Cụ thể đối với các ngành công nghiệp chế biến, hệ thống SIL 4 rất phức tạp và tốn kém nên chúng không mang lại lợi ích kinh tế để triển khai. Ngoài ra, nếu một quy trình bao gồm nhiều rủi ro đến mức cần phải có hệ thống SIL 4 để đưa nó về trạng thái an toàn, thì có một vấn đề cơ bản trong thiết kế quy trình cần được giải quyết bằng thay đổi quy trình hoặc phương pháp không dùng công cụ khác.

Đó là một quan niệm sai lầm rất phổ biến rằng các sản phẩm hoặc thành phần riêng lẻ có xếp hạng SIL. Thay vào đó, các sản phẩm và thành phần phù hợp để sử dụng trong một môi trường SIL nhất định nhưng không được xếp hạng SIL riêng lẻ. Mức SIL áp dụng cho các An toàn chức và hệ thống an toàn (SIF và SIS). Bộ giải logic, cảm biến và các phần tử cuối cùng chỉ thích hợp để sử dụng trong các môi trường SIL cụ thể và chỉ người dùng cuối mới có thể đảm bảo rằng hệ thống an toàn được triển khai chính xác. Thiết bị hoặc hệ thống phải được sử dụng theo cách mà nó đã dự định để đạt được thành công mức giảm rủi ro mong muốn. Chỉ mua các thành phần phù hợp SIL 2 hoặc SIL 3 không đảm bảo hệ thống SIL 2 hoặc SIL 3.

Quản lý rủi ro và lựa chọn mức SIS hoặc SIL

Việc xác định mức độ chấp nhận rủi ro là chủ quan và theo hiện trường cụ thể. Chủ sở hữu / người điều hành phải xác định mức độ rủi ro có thể chấp nhận được đối với nhân sự và tài sản vốn dựa trên triết lý của công ty, yêu cầu bảo hiểm, ngân sách và nhiều yếu tố khác. Mức độ rủi ro mà một chủ sở hữu xác định là có thể chấp nhận được có thể không chấp nhận được đối với chủ sở hữu khác.

Khi xác định xem hệ thống SIL 1, SIL 2 hoặc SIL 3 là cần thiết, bước đầu tiên là tiến hành Phân tích mối nguy trong quá trình để xác định nhu cầu an toàn chức năng và xác định mức độ rủi ro có thể chấp nhận được. Sau khi tính đến tất cả các tác động giảm thiểu và giảm thiểu rủi ro từ Hệ thống kiểm soát quy trình cơ bản (BPCS) và các lớp bảo vệ khác, người dùng phải so sánh rủi ro còn lại với mức chấp nhận rủi ro của họ. Nếu vẫn có mức rủi ro cao không thể chấp nhận được, hệ số giảm rủi ro (RRF) được xác định và yêu cầu SIS / SIL được tính toán. RRF là nghịch đảo của Xác suất Thất bại theo Yêu cầu đối với SIF / SIS (xem bảng bên dưới).

Safety Integrity levelRisk Reduction FactorProbability of Failure on Demand
SIL 4100.000 to 10.00010-5 to 10-4
SIL310.000 to 1.00010-4 to 10-3
SIL 21.000 to 10010-3 to 10-2
SIL 1100 to 1010-2 to 10-1

Việc lựa chọn mức SIL thích hợp phải được thực hiện cẩn thận. Chi phí tăng đáng kể để đạt được mức SIS / SIL cao hơn. Thông thường trong ngành công nghiệp quy trình, các công ty chấp nhận thiết kế SIS lên đến SIL 2. Nếu Phân tích nguy cơ quy trình chỉ ra yêu cầu đối với SIS SIL 3, chủ sở hữu thường sẽ yêu cầu công ty kỹ thuật thiết kế lại quy trình để giảm rủi ro nội tại của quy trình.

Ví dụ về Cách xác định SIS / SIF / SIL

Một ví dụ đơn giản sẽ giúp minh họa các khái niệm về SIS, SIF và SIL. Xem xét việc lắp đặt một bình chịu áp lực có chứa chất lỏng dễ cháy. Nó được duy trì ở áp suất vận hành thiết kế bởi BPCS. Nếu hệ thống kiểm soát quá trình bị lỗi, bình sẽ phải chịu tình trạng quá áp có thể dẫn đến hỏng bình chứa, giải phóng các chất dễ cháy và thậm chí là cháy, nổ. Nếu rủi ro trong trường hợp này được chủ cơ sở cho là không thể chấp nhận được, thì một SIS sẽ được thực hiện để giảm hơn nữa tình huống rủi ro này xuống mức rủi ro có thể chấp nhận được.

Hệ thống SIS sẽ độc lập với BPCS và sẽ hoạt động để ngăn chặn hoặc giảm thiểu tình trạng nguy hiểm do quá áp của bình chịu áp lực. SIS sẽ có một SIF có thể bao gồm một bộ truyền áp suất có thể cảm nhận được khi đạt đến mức áp suất không thể chấp nhận được, một bộ giải logic để điều khiển logic hệ thống và một van điện từ có thể đưa chất chứa trong bình vào một vị trí an toàn. (ống khói, môi trường, bể chứa, v.v.), do đó đưa bình áp lực về trạng thái an toàn.

Nếu hệ số giảm thiểu rủi ro được yêu cầu từ Phân tích mối nguy trong quá trình là hệ số 100 thì mức SIL 2 của hiệu suất SIF sẽ được chỉ định. Tính toán cho các thành phần của toàn bộ vòng lặp SIF sẽ được thực hiện để xác minh rằng PFD của chức năng an toàn là 10-2, có nghĩa là SIF là SIL 2 hoặc làm giảm nguy cơ rủi ro xuống hệ số 100. SIF này có thể cấu thành toàn bộ SIS, hoặc SIS có thể bao gồm nhiều SIF được thực hiện đối với một số rủi ro quy trình không thể chấp nhận khác trong Nhà máy.

Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ

Chúc Bạn thành công!

Tâm Mr. – Admin

Bài viết được tham khảo và dịch từ Blog của MSASAFETY

Bài viết cùng chuyên mục

  1. Tiêu chuẩn ATEX là gì? Các quy định về Zones, Categorys theo tiêu chuẩn Châu Âu
  2. Tiêu chuẩn IP là gì?

Thư viện bài viết:

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *