Lựa chọn thiết bị an toàn phù hợp quy trình theo tiêu chuẩn IEC 6151

Điểm khởi đầu của việc xác định SIL không phải là thiết bị hay phần cứng, mà là nhận diện mối nguy trong quy trình. Quá trình này thường bắt đầu bằng Phân tích Nguy hiểm Quy trình (PHA) nhằm xác định những tình huống có thể dẫn đến sự cố và đánh giá hậu quả tiềm ẩn. Sau đó, phương pháp Phân tích Lớp Bảo vệ (LOPA) được sử dụng để định lượng mức độ giảm rủi ro do các biện pháp bảo vệ độc lập mang lại, chẳng hạn như hệ thống xả áp, điều khiển quy trình cơ bản, phản ứng của người vận hành hoặc các cơ chế ngăn chặn vật lý.

Phần rủi ro còn lại sau khi tính đến các lớp bảo vệ chính là khoảng cách rủi ro mà Chức năng An toàn được Trang bị (SIF) cần giảm thiểu. Khoảng cách này quyết định mức SIL cần thiết cho chức năng an toàn. Về nguyên tắc, SIL 1 giảm rủi ro một bậc, SIL 2 giảm hai bậc và SIL 3 giảm ba bậc. Do đó, yêu cầu SIL có thể rất khác nhau tùy theo bối cảnh vận hành: một chức năng SIL 1 kiểm soát việc cấp hóa chất trong nhà máy xử lý nước sẽ khác hoàn toàn so với một chức năng SIL 3 bảo vệ giàn khoan khí ngoài khơi khỏi sự cố rò rỉ áp suất cao.

Sau khi xác định được SIL yêu cầu, việc lựa chọn thiết bị trở thành một bài toán kỹ thuật có ràng buộc rõ ràng. Mỗi thành phần trong vòng lặp SIF từ cảm biến, bộ điều khiển đến cơ cấu chấp hành đều ảnh hưởng đến xác suất hệ thống hoạt động đúng khi cần thiết. Quá trình xác minh SIL sẽ đánh giá các yếu tố như tỷ lệ lỗi thiết bị, khả năng chẩn đoán, kiến trúc hệ thống và các giới hạn sử dụng để đảm bảo toàn bộ chức năng đáp ứng yêu cầu giảm rủi ro.

Một sai lầm phổ biến trong thực tế là dựa hoàn toàn vào chứng nhận SIL của thiết bị do nhà cung cấp công bố. Ví dụ, một cảm biến được chứng nhận có thể sử dụng trong ứng dụng SIL 2 không có nghĩa là nó tự động tạo nên một chức năng an toàn SIL 2. Chỉ khi toàn bộ hệ thống bao gồm cấu hình, dữ liệu độ tin cậy và các điều kiện vận hành, được xác minh thì chức năng đó mới đạt mức SIL mong muốn.

Yêu cầu SIL cũng khác nhau giữa các ngành công nghiệp. Trong lĩnh vực dầu khí, SIL 2 thường được sử dụng phổ biến, trong khi SIL 3 chỉ áp dụng cho những tình huống có nguy cơ gây hậu quả nghiêm trọng về con người hoặc môi trường. Ngành lọc dầu và hóa dầu chủ yếu áp dụng SIL 1 và SIL 2, còn ngành sản xuất điện thường sử dụng các mức này để bảo vệ tuabin và nồi hơi. Các nhà máy xử lý nước thường hoạt động ở SIL 1, ngoại trừ những quy trình liên quan đến hóa chất nguy hiểm.

Cuối cùng, theo yêu cầu của IEC 61511, mức SIL phải được xem xét lại khi có thay đổi trong quy trình hoặc hệ thống an toàn. Những thay đổi như tăng áp suất vận hành, sử dụng vật liệu nguy hiểm mới hoặc thay đổi điều kiện vận hành có thể khiến đánh giá SIL ban đầu không còn phù hợp. Vì vậy, quản lý thay đổi và đánh giá an toàn định kỳ là yếu tố quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của hệ thống.

Tóm lại, việc xác định SIL phải bắt đầu từ phân tích rủi ro của quy trình chứ không phải từ thông số kỹ thuật của thiết bị. Khi quá trình phân tích được thực hiện đúng theo tiêu chuẩn, việc lựa chọn và triển khai hệ thống an toàn sẽ trở nên minh bạch, có căn cứ và dễ dàng chứng minh trong các cuộc kiểm toán hoặc điều tra sự cố.

Theo automation.com