Kimyasal işleme endüstrisinde, hatanın marjı milisaniye ve toksik sürümlerde ölçülmektedir. Acil kapatma sistemleri (ESD) ve güvenlik aracılı fonksiyonlar (SIFs) büyük kazalara karşı savunmanın son hattı olarak hareket eder.Bir disiplinli Başarısızlık Modu ve Analiz (FMEA) bu sistemlerde bir kutu kontrol edici egzersiz değildir; bu, sağlam çevrelerin ve yüksek güvenlik tabakalarının tasarımını ve kontrol edilemeyen tehlikeli bir duruma yol açabilir.

Kimyasal FMEA Nedir?

Başarısızlık Modu ve Etkileri (FMEA) yapısal, alt-up güvenilirlik ve güvenlik metodolojisidir. Sistemde her donanım bileşeni ve yazılım fonksiyonunu sistematik olarak inceler, “Bu bileşen başarısız olduğunda ne olacak? Ve bu başarısızlıkları önlemek veya tespit etmek için ne olacak?”

Kimyasal FMEA'nın temel adımları şunlardır:

  • [FONT=0) Sistem sınırlarının tanımı[Dönetici: 1 ) – Tüm ESD döngülerini, güvenlik kilitlerini ve bağlantılı ekipmanlarını tanımlayın.
  • [FONT=0)Identify functions[[[Dönetici: 1 ) - Her döngü için amaçlanan güvenlik eylemi (örneğin, yakın valf XV-101 yüksek basınç üzerinde).
  • [FONT=0)List başarısızlık modları[[Dönetici: 1) Her bileşen için (sensor, mantık çözücü, valf, sperm, kablo), liste güvenilir başarısızlık modları listeler.
  • [FONT:0]Demir etkiler[[[Dönetici ve sistem düzeyinde her başarısızlık sonucu belirlenir (örneğin, valf, baskıya yol açan gemiye kadar kapanamaz).
  • [FONT:0]İdentify nedenleri[[DÜT:1) - Kimyasal, kalibrasyon sürüklenme, yazılım boğası veya güç kaybı gibi kök sebepleri.
  • [FONT:0]Evaluate mevcut kontroller[[Dönetici: 1) Mevcut önlemler nedenin önlenmesi veya başarısızlığı tespit etmesi için ne gibi önlemler? Örnekler: tanı, normal kanıt testleri, reddancy.
  • [FONT=0) Risk sıralaması[[[D)[D) olarak adlandırılır: (S), Occurrence (O), ve Tespit (D) Risk Öncelik Numarasını (RPN) hesaplamak veya SIL hedefleri ile bir risk matrisi kullanmak.
  • [FONT:0] Eylemleri tavsiye etmek[Dönetici:0) - Uygulamayı tasarlama, test etmek veya riskin kabul edilebilir bir seviyeye azaltılması için değişiklikler yapmak.

Sonuç, rehberlerin karar, bakım aralıkları ve güvenlik yaşam döngüsü boyunca operasyonel prosedürler tasarlamasını sağlayan canlı bir belgedir.

Acil Shutdown Sistemleri ve Güvenlik Yapıları: Mimarlık Genel Bakış

Acil bir Shutdown Sistemi (ESD), güvenli olmayan eylemleri önlemek için özel, yüksek yoğunluklu bir kontrol sistemi temel Süreç Kontrol Sisteminden ayrı ayrı ayrı bir şekilde uzaklaştırılır (B deploy). Tek amacı, önceden tanımlanmış tehlikeli koşullarda güvenli bir duruma süreci getirmektir. Güvenlik kilitleri güvenli bir şekilde çalışır - örneğin, bir pompanın standart bir mimariye güvenildiği zaman başlamadan başlayarak bir pompanın önlenmesi.

Sensörler ve

Basınç, sıcaklık, akış, seviye ve gaz detektörleri gerçek zamanlı işlem ölçümlerini sağlar. Bu sensörler genellikle sürüklenme, sıkı sinyal veya dışsal değerler gibi hataları tespit edebilecek tanılarla güvenlik sağlar. Ortak başarısızlık modları blokajları, kaplama, kalibrasyon sürüklenmeleri ve elektronik bozulmaları içerir.

Mantık Çözüversiyon Çöz

ESD'nin beyni genellikle bir güvenlik programlanabilir Mantık denetçisi (Güvenlik PLC) veya bir röle tabanlı sistemdir. Bu cihazlar güvenlik mantığını uygular (örneğin, “eğer baskı > 100 psi sonra yakın valfa kadar enerjik bir şekilde bağlanır).

Türbeler ve Final Elements

Shutdown valfleri (SDV), darbe valfleri, sperm valfleri ve motor kontaktları işlemi fiziksel olarak durdurur. Valve assembly genellikle bir ilkbahar dönüş eylemi, Split ve pozisyon geri bildirimlerini içerir. Başarısız modlar: valf kök sıkıştırma, koltuklar, hava tedarik başarısızlığı veya mekanik reçel.

Alarm Sistemleri ve İnsan-Makine Arayüzü (HMI)

Alarmlar otomatik kapanmadan önce harekete geçebilecek anormal koşullara uyarlar. Bir alarm, ya da bu sahte olarak çok sık sık tetikler, operatörleri rahatsız edebilir ve gecikmeli yanıta yol açabilir.

Tüm ESD ve kilit sistem tasarlanmıştır, işletilir ve DAHAY'da tanımlanan güvenlik yaşamı döngüsüne göre muhafaza edilir:0)IEC 61511 (ISA-84)[Dönemli olarak kullanılmaktadır.

FMEA'yı ESD ve Güvenlik Interlocks'a uygulayın

Bu sistemler için bir kimyasal FMEA, kablo, güç malzemeleri ve iletişim bağlantıları dahil olmak üzere her elementi sensör ipucundan incelemelidir. Analiz genellikle döngü veya işlev seviyesinde başlar, sonra bireysel bileşenlere dekomposlar.

Her bir bileşik için Başarısızlık Modularını Tanımlamak

Yüksek basınçlı bir yolculuk döngüsünde bir baskı vericisi için, başarısızlık modları şunları içerebilir:

  • Çıktı düşük (Yüksek basınç tespit etmek için)
  • Çıkış yüksek (faz gezisi)
  • Drift out of calibration (delayed or early trip)
  • Güç kaybı
  • Bloked dürtü hattı
  • Tanık gösterge ile elektronik başarısızlık

Bahar kapalı bir eylemci ile bir kapanış valfi için:

  • Valve yakın değildir (mekanik engellenme, hasarlı koltuk)
  • Valve çok yavaş (düşük hava basıncı, zayıf ilkbahar)
  • Valve sıfırlamadan sonra açılmaz (solenoid sıkışık)
  • Kök ambalajı
  • Pozisyon geçişi gerçek valf pozisyonu belirtmez

Analiz

Her başarısızlık modu yerel etkisine (örneğin, valf yakın değil) ve sistem etkisi (örneğin, reaktör basıncı yükselmeye devam ediyor, rahatlama valfi kaldırmaya veya felakete yol açıyor).

Analiz Neden Analiz

Kök nedenleri, olayın olasılığını belirlemek için belirlenir. Sebepler tasarım hataları, üretim kusurları, yükleme hataları, süreç erozyonu / korozyon, normal aşınma, çevresel stres (ısım, vibrasyon) ve bakım sırasında operatör hatası içerir.

Risk Ranking

Daha sonra (S), olaylar (O), ve algılama (D) puanlanır, bir risk Öncekiliği Numarası (RPN = S × O × D) hesaplanır. ancak güvenlik sistemleri için birçok kuruluş SIL kararlılığı ile uyumlu bir risk matrisi tercih eder.TheurFLT:0Merkezit for Chemical Process Safety (CCPS)) koruma analizi (LOPA) ve risk tolerans kriteri için kılavuzlar sağlar. FMEA çıktıları doğrudan LOPA'ya girer.

Yaygın Başarısızlık Moduları ve Detaylı Mession

Sensör Başarısızlıkları

[FONT:0)Failure modu: [Dönetici: [Döntgenme: 0,0) Basınç verici çıktısı sıfır sürüklenme nedeniyle yüksek basınç okuması, çok tartışmalı kapatmalara neden olur. Mitigations: verici vericilerin sürekli tanılarla kullanımı (örneğin, NAMUR NE43 hata işareti), düzenli kalibrasyon doğrulama ve 2oo3 eleştirel hizmetler üzerinde oylama. Reddant vericiler farklı ölçüm ilkeleri (e.g., basınç artı sıcaklık)

[[Dönetici:0)Failure modu:[Dönetici: Seviye verici düşük (gerçekten aşağıda belirtilen) Etkisi: Yüksek seviyeyi tespit etmek için başarısız olur, yüksek çözünürlükte gemiye giden. Mitigation: Farklı bir teknolojide ayrı yüksek seviyeli bir alarmı yüklemek (örneğin radar vs. displacer), gerekli SIL'ye ulaşan aralıklarla kanıt testleri uygulayın ve radar ölçümleri ile otomatik online tanıları radar ölçümler üzerinde algılamaz.

Kontrol Mantık Hataları

[[Dönetici:0)Failure modu:[Dönetici:[Dönetici) Güvenlik PLC'de Zamanlayıcı işlevi, tarama döngüsü aşırı yükleme nedeniyle gerekli yanıt süresi içinde kapatılmasına gerek yoktur. Etkisi: gecikmiş eylem, işlem güvenli sınırları aşıyor. Mitigation: özel, sertifikalı güvenlik PLCs kullanımı en kötü zaman analizi; yazılım doğrulama ve dinamik testleri de dahil olmak üzere işlevsel güvenlik değerlendirmeleri gerçekleştirmek; hiçbir zaman güvenlik ve güvenlik fonksiyonlarını bir araya getirmez.

[FONT:0]Failure modu:[Dönetici:[Dönetici:0)) Mantıklı Komp I/O kartı, dahili kısa devre nedeniyle 1oo2 veya 2oo2 oylama mimarisinin kaybı ile başarısız olur.

Başarısızlıklar

[[Döntme:0)Failure modu: [Dönetici:) ⁇ valfleri, yanma testi yetenekleri nedeniyle enerjik olarak enerjik olarak enerjik olarak çalışır ve valfleri doğrulayabilir (Dönetici için) ve işlem hattını tamamen kapatmadan hareket eder.

[[Dönetici:0)Failure modu:[Dönetici:<<0] ⁇ veya enkaz nedeniyle, iki bloklu kapaklı bir çalışma masasını kullanarak, yağdıran, görsel denetim ve darbe testi içeren proaktif bir bakım programı uygulayın.

İletişim ve Wiring Başarısızlıkları

[[Dönetici:0)Failure modu:[Dönetici:) Alanbus iletişim kaybı kablo veya müdahale nedeniyle. Etkisi: bir yıldızdaki verinin mantığına zarar vermek, ya da güvenli iletişim çıktılarının (if yapılandırılmış) veya sistem, tüm red dışı kanallara iletişim kaybı için güvenli bir şekilde geri çekilmeli.

[FONT:0)Failure modu:[[Dönetici:[Dönetici:0)))) Loose kablo terminali, geçici sinyal kaybına neden olan tıkanıklık. Mitigation: onaylanmış tel sonlandırma yöntemleri (kompresyon lugs, tok-t daha pahalı terminalleri), anti-vibrasyon önlemleri uygulayın ve kanıt test prosedüründe süreklilik kontrollerini içerir.

Risk Mitigation Strategies

Kimyasal FMEA, tespit edilen risklerin etkili eylemlere yol açması durumunda sadece değerlidir. Aşağıdaki stratejiler genellikle kabul edilebilir seviyelere risk azaltmak için kullanılır.

Reddanış ve Voting Architectures

Reddanış hem güvenlik kullanılabilirliğini geliştirir (sistem gerektiğinde seyahat edecek) ve süreç kullanılabilirliği (sistem çok dikkatli bir şekilde gezimeyecektir). Common architectures şunları içerir:

  • [0]1oo1 (1'den 1): Tek kanal. Basit, ancak herhangi bir tehlikeli başarısızlık, düşük SIL hedefleri için uygun (SIL 1) için geçerlidir.
  • [FONT:0]1oo2 (1'den 2'den fazla):[Dönetici:0) Her bir kanal bir seyahat başlatabilir. Yüksek güvenlik kullanılabilirliği, ancak çok yönlü geziler, ortak bir nedenden ötürü çeşitlilik yaratabilir.
  • [FONT:0]2oo2 (2'den 2'den fazla 2):[Döneticileri yolculuk yapmayı kabul etmeli. Dikkatli gezileri azaltmaktadır, ancak kanaldaki tehlikeli bir başarısızlık, genellikle tartışmalı gezilerin pahalı olduğunu kritik kapanışlarda kullanılır.
  • [FONT:0]2oo3 (2. 3'ten 3'ün üzerinde: Üç kanal, iki tanesi de yüksek güvenlik kullanılabilirliği sağlamak (bir kanal tehlikeli olabilir ve hala talep üzerine seyahat edebilir) ve SIL 3 uygulamaları için ortak.

Fonksiyonel Güvenlik Değerlendirmeleri (FSAs)

IEC 61511, birkaç aşamada FSPA gerektirir: tehlike ve risk değerlendirmeden sonra, kurulumdan sonra ve herhangi bir değişiklikten sonra, FMEA FSA'ya önemli bir giriştir. FSA sırasında, ekip, güvenlik aracılı işlevlerin (SIF) aynı anda başarısız olması için yeterli miktardaki sensörlerin (PFDavg) ve Güvenli Başarısızlık Fraction (SFFLR) aynı zamanda (SFFLR) tarafından da kontrol edilmesi gereken bir başarısızlık olduğunu belirtir.

Test ve Otomatik Tanılar

Her güvenlik fonksiyonu, hedef SIL'ın tutulmasını sağlayan bir aralıkta test edilmelidir. kanıt testi, sensör, mantık ve son element dahil olmak üzere işleve tamamen kontrol eden bir manuel veya otomatik prosedürdür. Otomatik tanı (online) sürekli olarak hataları tespit eder ve tehlikeli tespit edilmemiş başarısızlık oranını azaltır. Örneğin,FLT:0)partisel vuruş testi (PST)) sadece tam olarak tam olarak tam olarak kontrol eder.

Operatörler ayrıca tanıları tanıma ve yanıt verme konusunda eğitilmelidir. Bir tanı, bir bozulan bir durumu gösterirse (örneğin, bir sensör sürüklenme alarmı), bitki onarımı tamamlanmadan geçici bir güvenli eylem planı uygulamalıdır.

Değişim Yönetimi (MOC)

Süreçe herhangi bir değişiklik, mantık, valf uçları veya set noktaları yeni başarısızlık modlarını tanıtabilir. Kimyasal FMEA, değişikliğin mevcut risk masyonunu geçersiz kılmamasını sağlamak için MOC altında yeniden gözden geçirilmelidir. Örneğin, bir valf eyleminin iki katına çıkmasının (güvensiz bir pozisyonla) tamamen yeniden değerlendirilmesini gerektirir.

Düzenleme ve Endüstri Standartları

ESD ve güvenlik araları için kimyasal FMEA bir vakumda mevcut değildir. Bu, ABD'de, ESFLT:0)OSHA Süreci Güvenlik Yönetimi (PSM) standart) (29 CFR 1910.119) görevlerinde bulunur ve bu tesislerin mühendislik ve idari kontrollerin değerlendirilmesi gerekir.

Uluslararası olarak, IEC 61511 (Functional güvenlik - Proses endüstrisi için güvenlik araçları)) bağlayıcı standarttır.SIF61511 için tüm aşamaları belirtir ve SIL kararlılığı, SIF tasarımı ve doğrulama yöntemleri sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Acil kapanma sistemleri ve güvenlik araları için bir kimyasal FMEA, “neden yanlış gidebilir” beton tasarım geliştirmeleri, bakım programları ve operasyonel politikalarla ilgili olarak, mantık çözücüleri ve eylemcileri, ve ölçüm kriterlerini ölçen bir süreçtir, mühendisler sağlam, test edilebilir koruma katmanları inşa edebilir ve endüstri uygulamalarıyla uyumlu hale getirirler. FMEA, her zaman bir rapor değildir; Bu işlemle birlikte gelişen bir yaşam belgesidir ve güvenlik sistemlerinin her ikisine de etkili bir şekilde azaltılması ve daha güçlü bir kimyasal güvenlik sürecine karşı koruma sağlar.