Системы ПАЗ, в отличие от других разновидностей систем автоматизации производственных объектов, должны соответствовать требованиям, указаниям, правилам и рекомендациям, изложенным в ниже отмеченных документах. При их перечислении в данном разделе главы выделены и кратко рассмотрены те положения, которые имеют наиболее важное значение при создании и эксплуатации конкретных систем ПАЗ производственных объектов предприятий технологических отраслей промышленности.
Основополагающими документами по построению и эксплуатации указанных систем являются утвержденные в РФ международные стандарты: ГОСТ Р МЭК 61508-2012 «Функциональная безопасность электрических, электронных и программируемых электронных систем, связанных с безопасностью» и базирующийся на нем и поясняющий его применение для предприятий перерабатывающих отраслей ГОСТ Р МЭК 61511-2011 «Системы обеспечения функциональной безопасности: для перерабатывающих отраслей промышленности» .
ГОСТ Р МЭК 61508-2012: Функциональная безопасность электрических, электронных и программируемых электронных систем, связанных с безопасностью
Данный ГОСТ рассматривает функциональную безопасность того класса систем, к которому принадлежат системы автоматизации производственных объектов. ГОСТ состоит из семи отдельно выпущенных частей:
1 часть стандарта. Общие требования.
2 часть стандарта. Требования к электрическим/электронным/ программируемым электронным системам, связанным с безопасностью.
3 часть стандарта. Требования к программному обеспечению.
4 часть стандарта. Термины и определения.
5 часть стандарта. Рекомендации по применению методов определения уровней полноты безопасности.
6 часть стандарта. Руководство по применению.
Руководящие указания в ней базируются на использовании известных пользователю стандарта средних вероятностей отказов по запросу датчиков, логической подсистемы ПАЗ (контроллеров), исполнительных комплексов при разной их архитектуре: разных вариантов резервирования и диагностики. Считается известной интенсивность обнаруженных и необнаруженных опасных отказов. 7 часть стандарта. Методы и средства. Рассмотрены методы случайного отказа оборудования, методы исключения систематических отказов, методы достижения полноты безопасности программного обеспечения, вероятностный метод определения полноты безопасности предварительно разработанных программных средств.
ГОСТ Р МЭК 61511-2011: Системы обеспечения функциональной безопасности: для перерабатывающих отрасл еи пролfышленности
Стандарт призван конкретизировать подход к обеспечению безопасности, изложенный в стандарте ГОСТ Р МЭК 61508, для производственных процессов и объектов перерабатывающих отраслей промышленности, т. е. непосредственно относится к производственным объектам предприятий технологических отраслей промышленности. В значительной степени он предназначен для проектных организаций. Стандарт состоит из трех отдельно выпущенных частей:
1 часть стандарта. Требования к системе, аппаратному и программному обеспечению.
Важнейшие положения 1-ой части стандарта. Система ПАЗ состоит из совокупности связанных между собой датчиков и исполнительных устройств, между которыми находится центральная часть системы, которой является логической устройство, например контроллер (ПЛК). Требования оценки опасности и степени риска аварийной ситуации для каждой функции, реализуемой системой ПАЗ, должны определяться комиссией, состоящей из проектанта системы; поставщика средств автоматизации для нее; заказчика системы, ответственного за эксплуатацию системы на предприятии; подрядчика работ по внедрению системы. Стандарт указывает, что при выработке требований необходим учет всех компонентов системы ПАЗ и также учет человеческого фактора. Стандарт не определяет должности лица, ответственного за выполнение всех требований к достижению функциональной безопасности, он лишь отмечает, что это не должен быть человек, участвующий в проектировании системы. В анализе опасностей и рисков должны принимать участие службы технолога и КИПиА. При разработке требований к системе ПАЗ должны быть предусмотрены:
— описания каждого опасного события, включая возможные ошибки персонала;
— оценка последствий и правдоподобности опасных событий;
— рассмотрение условий вариантов функционирования объекта: его пуска, нормальной работы, останова, обслуживания, аварийного останова;
— требуемое снижение риска (требуемая защита: уровень SIL) для каждой функции системы ПАЗ. В частности, должны быть не забыты требования к следующим свойствам системы ПАЗ:
— описание измерений состояния объекта, которые должны быть предусмотрены в системе; — описание исполнительных воздействий, которые система должна реализовать на объекте при наступлении предаварийных событий; — описание алгоритмов защиты, которые должны быть реализованы в системе; — требуемые реакции на предаварийные события: останов объекта, сигнал оператору, останов и сигнал оператору; — необходимое быстродействие системы; — требования к прикладному программному обеспечению системы; — интервал времени между тестовыми испытаниями системы во время ее эксплуатации; — требуемое среднее время ремонта системы; — предельные значения параметров окружающей среды, в интервалах которых должна нормально работать система; — максимально допустимая частота ложных срабатываний системы. Отдельно в 1-ой части стандарта зафиксированы требования к проектированию системы ПАЗ:
— из всех функций контроля и управления объектом должны быть выделены функции безопасности, которые составят содержание системы ПАЗ;
— в том случае, если нельзя показать, что функции безопасности с более низким уровнем SIL не могут влиять негативно на функции с более высоким уровнем S1L, система ПАЗ должна проектироваться по самому высокому уровню SIL, имеющемуся у выделенных функций безопасности;
— проектирование должно учитывать задачи, которые решают операторы по функциям безопасности, и имеющиеся у них ограничения;
— должна быть предусмотрена непрерывность электропитания системы ПАЗ;
— кроме заложенных в проект воздействий по автоматическому останову процесса при возникновении предаварийной ситуации, должны быть предусмотрены ручные средства останова процесса оператором;
— все средства системы ПАЗ должны быть отказоустойчивыми (резервируемыми) и доказательствами пригодности средств является их сертификация по требуемому уровню SIL и известный опыт их эксплуатации в аналогичных условиях;
— должны быть подвергнуты оценке на функциональную безопасность инструментальные средства разработки и тестирования системы ПАЗ, частота проведения проверки работоспособности системы ПАЗ аудитом независимого персонала, процедуры управления внесения изменений в систему ПАЗ
2 часть стандарта. Руководство по применению стандарта МЭК 61511-1.
Целью этой части стандарта является показ того, как надо выполнять указания 1-ой части стандарта.
3 часть стандарта. Руководство по определению требуемых уровней полноты безопасности (S1L). В этой части приводятся описания различных методов определения требуемого уровня S1L:
— полуколичественный метод;
— метод матрицы слоев безопасности;
— качественный метод: граф риска.
Системы ПАЗ должны базироваться на утвержденном Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (приказ от 11 марта 2013 года N 96) нормативном документе о федеральных нормах и правилах в области промышленной безопасности:
«ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХХИМИЧЕСКИХ, НЕФТЕХИМИЧЕЗ НИХИ НЕФТЕЙЕРЕРАБА БЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ» .
Ниже выделены наиболее важные положения этого документа, касающиеся создания и эксплуатации конкретной системы ПАЗ. Номера этих положений соответствуют номерам статей рассматриваемого документа.
3.10. Для взрывоопасных технологических процессов должны предусматриваться системы ПАЗ, предупреждающие возникновение аварии при отклонении от предусмотренных технологическим регламентом на производство продукции предельно допустимых значений параметров процесса во всех режимах работы и обеспечивающие безопасную остановку или перевод процесса в безопасное состояние по заданной программе.
3.11. Системы ПАЗ включаются в общую автоматизированную систему управления технологическим процессом (далее — АСУТП).
6.3.2. Системы ПАЗ функционируют независимо от системы управления технологическим процессом. Нарушение работы системы управления не должно влиять на работу системы ПАЗ.
6.3.3. Система ПАЗ выполняет следующие функции: — автоматическое обнаружение потенциально опасных изменений состояния технологического объекта или системы его автоматизации; — автоматическое измерение технологических переменных, важных для безопасного ведения технологического процесса (например, измерение переменных, значения которых характеризуют близость объекта к границам режима безопасного ведения процесса); — автоматическая (в режиме on-line) диагностика отказов, возникающих в системе ПАЗ и (или) в используемых ею средствах технического и программного обеспечения; — автоматическая предаварийная сигнализация, информирующая оператора технологического процесса о потенциально опасных изменениях, произошедших в объекте или в системе ПАЗ; — автоматическая защита от несанкционированного доступа к параметрам настройки и (или) выбора режима работы системы ПАЗ.
6.3.6. … не допускается использовать в качестве источников информации для систем ПАЗ одни и те же датчики, которые применяются в составе других подсистем АСУТП (например, в системе автоматического регулирования, в системе технологического или коммерческого учета).
6.3.7. Для объектов… не допускается использовать в качестве исполнительных устройств систем ПАЗ одни и те же устройства, которые предусмотрены в составе другой подсистемы АСУТП (например, в системе автоматического регулирования).
6.3.9. В системах ПАЗ не допускается применение многоточечных приборов контроля параметров, определяющих взрывоопасность процесса.
6.3.10. Проектирование системы ПАЗ и выбор ее элементов осуществляются исходя из условий обеспечения работы системы в процессе эксплуатации, обслуживания и ремонта в течение всего жизненного цикла защищаемого объекта.
6.3.11. Показатели надежности, безопасности и быстродействия систем ПАЗ определяются разработчиками систем с учетом требований технологической части проекта.
6.3.12. Время срабатывания системы защиты должно быть таким, чтобы исключалось опасное развитие возможной аварии.
6.3.13. К выполнению управляющих функций систем ПАЗ предъявляются следующие требования: — команды управления, сформированные алгоритмами защит (блокировок), должны иметь приоритет по отношению к любым другим командам управления технологическим оборудованием, в том числе к командам, формируемым оперативным персоналом АСУТП (если иное не оговорено в техническом задании на ее создание); срабатывание одной системы ПАЗ не должно приводить к созданию на объекте ситуации, требующей срабатывания другой такой системы; в алгоритмах срабатывания защит следует предусматривать возможность включения блокировки команд управления оборудованием, технологически связанным с аппаратом, агрегатом или иным оборудованием, вызвавшим такое срабатывание.
6.3.14. В системах ПАЗ и управления технологическими процессами … должно быть исключено их срабатывание от кратковременных сигналов нарушения нормального хода технологического процесса, в том числе и в случае переключений на резервный или аварийный источник электропитания.
6.3.15. В проектной документации, технологических регламентах на производство продукции и перечнях систем ПАЗ взрывоопасных объектов наряду с уставками защиты по опасным параметрам должны быть указаны границы критических значений параметров.
6.3.16. Значения уставок систем защиты определяются с учетом погрешностей срабатывания сигнальных устройств средств измерения, быстродействия системы, возможной скорости изменения параметров. При этом время срабатывания систем зашиты должно быть меньше времени, необходимого для перехода параметра от предупредительного до предельно допустимого значения. Конкретные значения уставок приводятся в проекте и технологическом регламенте на производство продукции.
6.3.17. … предусматривается предаварийная сигнализация по предупредительным значениям параметров, определяющих взрывоопасность объектов.
6.3.18. В случае отключения электроэнергии или прекращения подачи сжатого воздуха для питания систем контроля и управления системы ПАЗ должны обеспечивать перевод технологического объекта в безопасное состояние. Необходимо исключить воз-можность произвольных переключений в этих системах при восстановлении питания. Возврат технологического объекта в рабочее состояние после срабатывания системы ПАЗ выполняется обслуживающим персоналом по инструкции.
6.3.19. Исполнительные механизмы систем ПАЗ, кроме указателей крайних положений непосредственно на этих механизмах, должны иметь устройства, позволяющие выполнять индикацию крайних положений в помещении управления.
6.3.21. Показатели надежности систем ПАЗ устанавливаются и проверяются не менее чем для двух типов отказов данных систем: отказы типа «несрабатывание» и отказы типа «ложное срабатывание».
6.3.23. Все программные средства вычислительной техники, предназначенные для применения в составе любой системы ПАЗ, подлежат обязательной проверке на соответствие требованиям, указанным в ТЗ, которая проводится их изготовителем или поставщиком по программе, согласованной с заказчиком системы ПАЗ.
6.3.24. Перечень контролируемых параметров, определяющих взрывоопасность процесса в каждом конкретном случае, составляется разработчиком процесса и указывается в исходных данных на проектирование.
6.4.1. Для контроля загазованности по предельно допустимой концентрации и нижнему концентрационному пределу распространения пламени в производственных помещениях, рабочей зоне открытых наружных установок должны предусматриваться средства автоматического непрерывного газового контроля и анализа с сигнализацией, срабатывающей при достижении предельно допустимых величин и с выдачей сигналов в систему ПАЗ. При этом все случаи загазованности должны регистрироваться приборами с автоматической записью и документироваться
ГОСТы по управлению надежностью и менеджменту риска
Важное значение для анализа возможного повышения надежности работы систем ПАЗ имеют ниже указанные стандарты, которые рассматривают различные аспекты снижения рисков и повышения надежности производственных систем.
— ГОСТ Р 51901-2002. Управление надежностью. Анализ риска технологических систем .
— ГОСТ Р 51901.2-2005. Менеджмент риска: системы менеджмента надежности.
— ГОСТ Р 51901.3-2007. Менеджмент риска: руководство по менеджменту надежности.
— ГОСТ Р 51901.4-2005. Менеджмент риска: руководство по применению при проектировании.
— ГОСТ Р 51901.5-2005. Менеджмент риска: руководство по применению методов анализа надежности.
— ГОСТ Р 51901.6-2005. Менеджмент риска: Программа повышения надежности.
— ГОСТ Р 51901.10-2009. Менеджмент риска: Процедуры управления пожарным риском на предприятии.
— ГОСТ Р 51901.11-2005. Менеджмент риска: исследование опасности и работоспособности. Прикладное руководство. (Копия стандарта МЭК 61882: 2001. (HAZOP). Руководство к применению ).
Термин «HAZOP» обозначает исследование опасности и работоспособности, а под риском (как и во всех документах) понимается сочетание вероятности появления опасного события и его последствий.
HAZOP предназначено для идентификации потенциальных отклонений от целей проекта (от нормального режима работы объекта), экспертизы их возможных причин и оценки последствий. Экспертиза должна производиться под руководством опытного лидера исследований, гарантирующего всесторонний анализ системы на основе логических и аналитических заключений.
Подход HAZOP должен определить возможные отклонения от заданного состояния, причины отклонений, меры устранения их последствий. Важно не пропустить отклонения, связанные с взаимодействием нескольких частей (отдельных контуров контроля и управления) системы, а не просто отклонения одной какой-либо части (одного контура); а также учесть влияние отклонений одной части на работу других частей системы. Следует подчеркнуть, что любые планируемые изменения в системе требуют предварительного анализа HAZOP.
Рекомендации по составу экспертной группы HAZOP:
— лидер группы, не являющийся проектантом, поскольку иногда в результате обсуждения в группе в законченный проект требуется ввести изменения,
— проектант, разъясняющий проект и объясняющий возможные отклонения от него;
— пользователь системы, поясняющий текущее состояние системы, последствия отклонений и степень их опасности;
— эксперт по анализу работы системы;
— представитель ремонтной службы, отвечающий за технической обслуживание системы;
-регистратор, документирующий все предложения и заключение группы.
Предлагаемая процедура работы экспертной группы HAZOP:
анализ системы по отдельным элементам и контурам;
рассмотрение условий аварийных режимов нежелательных действий, которые приводят к отказу системы;
прогноз временной деградации системы; оценки ее надежности, ремонтопригодности, простоты обслуживания. Этапы работы экспертной группы HAZOP:
— планирование исследований и сбор исходных данных;
— определение заданных состояний и идентификация отклонений от них, выделение их причин, последствий, механизмов защиты, возможных смягчающих мероприятий;
— оформление результатов.
— ГОСТ Р 51901.12-2007. Менеджмент риска: метод анализа видов и последствий отказов.
-ГОСТ Р 51901.13-2005. Менеджмент риска: анализ дерева неисправностей.
— ГОСТ Р 51901.14-2007 Менеджмент риска: структурная схема надежности и булевы методы.
-ГОСТ Р 51901.15-2005. Менеджмент риска: применение марковских методов.
— ГОСТ Р 51901.16-2005. Менеджмент риска: повышение надежности. Статистические критерии и методы оценки.
— ГОСТ Р 52806-2007. Менеджмент риска проектов: общие положения .
— ГОСТ Р МЭК 61160-2006. Менеджмент риска: формальный анализ проекта .
— ГОСТ Р ИСО/МЭК 16085-2007. Менеджмент риска: применение а процессах жизненного цикла систем и программного обеспечения.
Источник: Особенности современных АСУТП. Э. Л. Ицкович
🔗 Руководящие документы по созданию и эксплуатации систем ПАЗ