Анализ слоев защиты (LOPA, SIL-анализ)

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 стандарте ГОСТ Р MЭК 61511-3 – 2001 содержится руководство по определению требуемых уровней полноты безопасности, используя анализ опасности и риска. Для определения требуемых УПБ функций безопасности систем ПАЗ могут использоваться следующие методы: метод анализа деревьев неисправностей, метод матрицы слоев безопасности, метод калиброванного графа риска, метод анализа слоев защиты.

Для метода анализа слоев защиты исходными данными являются результаты анализа, полученные методом HAZOP. Для каждой выявленной опасности учитывают все слои защиты, которые предотвращают или ослабляют эту опасность. По этим данным определяют общую меру снижения риска и анализируют необходимость его дальнейшего снижения. Если необходимо дальнейшее снижение риска и его предполагается проводить путем создания функции безопасности системы ПАЗ, то метод анализа слоев защиты позволяет определить соответствующий этой функции УПБ (SIL).

Определение УПБ позволяет получить спецификацию требований для функций безопасности системы ПАЗ. Для каждой функций ПАЗ спецификация требований безопасности обычно включает:

  • Описание функции безопасности ПАЗ, необходимой для достижения требуемой функциональной безопасности.
  • Определение безопасного состояния процесса для функции безопасности ПАЗ.
  • Требование к интервалу времени между тестовыми испытаниями.
  • Требования к быстродействию срабатывания системы ПАЗ.
  • УПБ и режим выполнения для функции ПАЗ (по запросу/непрерывный).
  • Описание измерений параметров процесса и выходных воздействий, выполняемых системой ПАЗ.
  • Функциональные отношения между входами и выходами процесса, включая логику, математические функции и любые необходимые рекомендации.
  • Режимы отказов и желательная реакция на них системы ПАЗ (например, аварийная сигнализация, автоматическое завершение процесса).

Нормативные документы и основание для определения уровней полноты безопасности (SIL) для функций безопасности систем ПАЗ

В соответствии с п.2.1 [1] разработка технологических процессов, применение технологического оборудования, выбор средств контроля, управления и ПАЗ должны быть обоснованы в проектной документации результатами анализа опасностей технологических процессов (ТП) с использованием методов анализа риска аварий на опасном производственном объекте (ОПО) согласно Приложению 1.

В Приложении 1 одним из основных методов анализа опасностей ТП указан метод анализа опасности и работоспособности (исследование HAZOP). На основании данных исследования HAZOP с использованием методов анализа риска определяется уровень полноты безопасности (SIL) для каждой функции ПАЗ. Определение УПБ (SIL) для каждой функции ПАЗ может быть выполнено согласно ГОСТ Р МЭК 61511-3-2011 в результате применения метода матрицы риска и метода анализа слоев защиты.

В результате будет сформирован перечень функций ПАЗ, в котором для каждой функции будет указан требуемый для нее уровень УПБ (SIL).

Обоснование соответствия функций системы ПАЗ требуемым уровням полноты безопасности (SIL)

В соответствии с п.6.3.4 [1] системы ПАЗ для объектов, имеющих в составе технологические блоки категорий взрывоопасности I и II, при проектировании должны создаваться на базе логических контроллеров, способных функционировать по отказобезопасной структуре и проверенных на соответствие требованиям функциональной безопасности электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью систем.

Требования к показателям функциональной безопасности систем ПАЗ определены в ГОСТ Р МЭК 61511-1-2011.

Уровень полноты безопасности Целевое сокращение риска PFDavg: средняя вероятность отказа выполнения по запросу PFH: средняя частота отказов в час
УБП 4 100,000-10,000 >=10-5 -<10-4 >=10-9 -<10-8
УБП 3 10,000-1,000 >=10-4 -<10-3 >=10-8 -<10-7
УБП 2 1,000-100 >=10-3 -<10-2 >=10-7 -<10-6
УБП 1 100-10 >=10-2 -<10-1 >=10-6 -<10-5

Согласно ГОСТ Р МЭК 61511-1-2011 в документации на систему ПАЗ должно быть подтверждено соответствие функций системы ПАЗ требуемым уровням УПБ (SIL).

Данное подтверждение производится путем проверки соответствия значений показателей функциональной безопасности и требуемого уровня УПБ (SIL) для каждой функции ПАЗ, в том числе посредством проведения расчетов вероятностных показателей.

В дополнение к этому, подсистемы и элементы системы ПАЗ, в зависимости от уровня полноты безопасности и доли безопасных отказов, должны обладать некоторой отказоустойчивостью. Например, минимальная отказоустойчивость аппаратных средств логических устройств с программируемой электроникой приведена в следующей таблице (ГОСТ Р МЭК 61511-1-2011):

УБП Минимальное допустимое число отказов
ДБО<60% 60%<=ДБО<=90%ДБО>90%
1 1 0 0
2 2 1 0
3 3 2 1
4 Применяются специальные требования (ГОСТ Р МЭК 61508)

Методы, порядок расчетов и подтверждения достигнутых уровней полноты безопасности определены в ГОСТ Р МЭК 61511-2-2011:

1. 1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезопасности для взрывоопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», утвержденные приказом федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 11 марта 2013 г. № 96 в редакции от 02.03.2016г.

Отправить запрос на расчет стоимости