Функционалдық қауіпсіздік жүйелеріндегі оператор әрекеттері мен араласулары

Адам факторы әлі де процестік қауіпсіздікті қалыптастырады

Автоматтандыру жүйелері мұнай өңдеу зауыттарында, электр станцияларында, химиялық бөлімшелерде және теңіз платформаларында дамуын жалғастыруда. Дегенмен тәжірибелі операторлар зауыт қауіпсіздігінің ең ықпалды факторларының бірі болып қала береді. Олардың шешімдері автоматтандыру әрекет етпей тұрып эскалацияны тоқтата алады немесе кездейсоқ қауіпті процестерді тудыруы мүмкін.

Қазіргі функционалдық қауіпсіздік инженериясы адам әрекетін екінші дәрежелі мәселе ретінде қарастырмайды. Халықаралық стандарттар оператор әрекеттерін SIL тексеру, LOPA есептеулері және қауіпсіздік өмірлік циклін басқаруда өлшенетін үлес ретінде анықтайды.

1-сурет. Қауіпсіздік уақыттық қатынастары оператордың жауап беруі эскалацияны тиімді түрде болдырмайтынын анықтайды.

Неліктен оператор әрекеттері SIL бағалауларында маңызды

Функционалдық қауіпсіздік зерттеулері қауіпті жағдайларды тудыратын оператор әрекеттері мен эскалацияны болдырмайтын араласуларды ажыратады. Бұл айырмашылық тәуекелді азайту есептеулері мен қажетті SIL мақсаттарына тікелей әсер етеді.

Практикалық тұрғыдан, басқару бөлмесінің операторы қате клапан ретімен, айналып өту активациясымен немесе кешіктірілген жауаппен ауытқушылықты тудыруы мүмкін. Керісінше, сол оператор дабылдарға жауап беру немесе қолмен тоқтату процедураларын бастау арқылы қорғаныс кедергісі ретінде қызмет етуі мүмкін.

Бұл сценарийлер операциялық тұрғыдан ұқсас көрінсе де, IEC 61511 және CCPS LOPA әдістемелерінде олар мүлдем әртүрлі қарастырылады.

Оператор әрекеті мен оператор араласуы

Оператор әрекеті әдетте мақсатты және процедуралық болады. Ол жабдықты іске қосу, рұқсаттарды растау немесе төтенше тоқтату командасын іске қосу сияқты әрекеттерді қамтуы мүмкін. Араласу әдетте қалыптан тыс жағдай дамығаннан кейін орын алады.

Мысалы, қатты жалғанған ESD батырмасын басу қауіпсіздік функциясының өз бөлігіне айналады. Жоғары температура дабылына жауап беру, runaway жағдайлары дамымай тұрып, тәуелсіз қорғау қабаты ретінде қарастырылуы мүмкін.

Инженерлік міндет – адам әрекетінің жеткілікті уақыт, тәуелсіздік және сенімділікке ие екенін анықтау.

Адам қатесі бастамашы оқиғаға айналғанда

IEC 61511 бастамашы оқиғаны процесс қауіпті жағдайға қарай ауытқуы ретінде анықтайды. Адам қатесі жиі осы анықтамаға сәйкес келеді.

Қате ашылған айналып өту клапаны, дұрыс емес техникалық қызмет көрсету өшіруі немесе сынақтан кейін интерлоктарды қалпына келтірмеу қорғаныс жүйелеріне процесс талаптарын тудыруы мүмкін.

LOPA зерттеулерінде бұл әрекеттер бастамашы оқиға жиілігімен (IEF) бағаланады. Белгіленген жиілік нақты зауыт жұмысында белгілі бір адам қатесінің қаншалықты жиі болуы мүмкін екенін көрсетеді.

Адам сенімділігі ешқашан тұрақты емес

Оператор өнімділігі стресс, шаршау, нашар дабыл басқару немесе жоғары жұмыс жүктемесі жағдайында өзгереді. Осы өзгергіштікке байланысты қауіпсіздік зерттеулері адам сенімділігіне консервативті болжамдар қолданады.

Қарапайым және жақсы жаттықтырылған процедуралар төмен бастамашы жиіліктерге ие болуы мүмкін. Аномальды жұмыс жағдайларында күрделі араласулар айтарлықтай жоғары мәндерге ие болады.

2-сурет. Адам әрекеттері қауіпсіздік зерттеулерінде бастамашы оқиғалар мен қорғаныс жауаптарына әсер етеді.

Ескі таралған басқару жүйелерін қолданатын зауыттар жиі дабыл толқыны және HMI орналасуының тұрақсыздығынан қосымша адам факторы тәуекелдеріне тап болады. Көптеген кәсіпорындар мұра платформаларын жаңартқанда, дабыл басымдылығын және оператор көрінісін жақсарту үшін қазіргі заманғы DCS басқару жүйелерін біріктіреді.

Операторларды тәуелсіз қорғау қабаттары ретінде есептеуге бола ма?

Қолмен араласу тек қатаң шарттарда IPL ретінде қабылдануы мүмкін. Жауап бастамашы себептен тәуелсіз болуы, қол жетімді процесс қауіпсіздігі уақыты ішінде орын алуы және расталған жұмыс процедураларын ұстануы тиіс.

ISA TR84 және CCPS нұсқаулары сияқты стандарттар әдетте қолмен IPL кредитін шектейді, себебі адам өнімділігі табиғи түрде тұрақсыз. Көптеген кәсіпорындарда оператордың жауап беруі үшін ең көп қабылданған тәуекелді азайту коэффициенті 10 болып қалады.

Процесс қауіпсіздігі уақыты мүмкіндікті анықтайды

Қол жетімді процесс қауіпсіздігі уақыты оператордың араласуының мүмкіндігін анықтайды. Егер операторларға процесс ауытқуына бірнеше минут жауап беру уақыты берілсе, қолмен жауап беру әлі де қабылдануы мүмкін.

Егер процесс бірнеше секунд ішінде қауіпті жағдайларға жетсе, автоматтандыру міндетті болады. Өте қысқа жауап беру терезелерінде сәтті қолмен араласуды тұрақты түрде қамтамасыз ететін нақты оқыту бағдарламасы жоқ.

Бұл айырмашылық жоғары жылдамдықты турбиналық жүйелер, жану басқару қолданбалары және компрессор қорғауы тек процедуралық араласумен емес, арнайы қауіпсіздік платформаларына тәуелді болуын түсіндіреді.

SIF шегіндегі қолмен тоқтату әрекеттері

Көптеген инженерлер қолмен тоқтату әрекеттерін бастамашылық оқиғалар ретінде қате санайды. Шын мәнінде, саналы төтенше тоқтату іске қосу жиі SIF-тің өз бөлігі болып табылады.

IEC 61511 анықтайды, егер қолмен әрекет қауіпсіздік функциясын бастаса, барлық қолдау элементтері SIF шегіне кіреді. Бұған батырмалар, сымдар, логикалық шешушілер, оператор процедуралары және оқыту талаптары кіреді.

Автоматты тоқтату шегіне жетпей бұрын реактор қысымының көтерілуі анықталғанын қарастырыңыз. Оператор ақаулы ағып кетуді байқап, эскалацияға дейін қолмен тоқтатуды іске қосуы мүмкін.

Бұл жағдайда оператор қауіпті тудырмайды. Әрекет тәуекелді белсенді түрде азайтады және сондықтан қауіпсіздік функциясының жобасына кіреді.

3-сурет. Қолмен тоқтату мүмкіндігі жиі жалпы қауіпсіздік аспаптық функциясының бөлігі ретінде жұмыс істейді.

Triconex қауіпсіздік жүйелері сияқты біріктірілген қауіпсіздік контроллерлерін қолданатын нысандар әдетте стандартты процесс бақылау қабаттарына тәуелділікті азайту үшін арнайы қатты сымдалған тоқтату жолдарын жүзеге асырады.

Адам әрекеттерін LOPA есептеулеріне қосу

LOPA талдауы операциялық сценарийлерді сандық тәуекел қатынастарына айналдырады. Адам қатесі жиіліктері, IPL өнімділігі және мақсатты оқиға жиіліктері бірге SIF-тің қажетті тұтастығын анықтайды.

Практикалық жобаларда оператор қателіктері жиі қорғаныс сұранысының қаншалықты жиі болатынын анықтайды. Қауіпсіздік жүйелері содан кейін қабылданатын төзімді оқиға жиіліктеріне жету үшін қажетті тәуекелді азайтуды қамтамасыз етеді.

4-сурет. Адам әрекеттері бастамашылық сұраныс жылдамдығына және қажетті SIF тұтастығы деңгейлеріне әсер етеді.

Өндірістік зауыттардағы инженерлік шындық

Нақты өмірдегі қауіпсіздік зерттеулері көбінесе тек математикадан емес, оператордың өнімділігі туралы болжамдар шындыққа сай болмауынан сәтсіздікке ұшырайды.

Инженерлер кейде дабылға жауап беру сапасын жүктеме, бір уақытта болатын оқиғалар немесе бұзылу жағдайындағы коммуникация кешігулерін ескермей асыра бағалайды. Теориялық тұрғыдан жарамды IPL бақылау бөлмесінің ортасы шамадан тыс жүктелсе, операциялық тұрғыдан сәтсіздікке ұшырауы мүмкін.

Бұл мәселе өндіріс көлемін арттырып, қызметкерлер санын азайтқан зауыттарда айқын көрініс тапты.

Функционалдық қауіпсіздік адамға бағытталып барады

Функционалдық қауіпсіздіктің келесі даму кезеңі тек аппараттық құралдарға емес, адам-машина өзара әрекеттесуіне көп көңіл бөледі. Дабылдарды рационализациялау, эргономикалық HMI дизайны және оператор шешімін қолдау қазір сенсорлар мен логикалық шешушілер сияқты қауіпсіздік көрсеткіштеріне әсер етеді.

Қазіргі заманғы SIS архитектуралары болжамды диагностика, дабылдарды уақытша тоқтату басқаруы және операторларды бағыттау жүйелерін біріктіреді. Дегенмен, тәжірибелі операторлар белгісіз процесс жағдайларында автоматтандыру толықтай қайталай алмайтын шешім қабылдауды қамтамасыз етеді.

Өнеркәсіптегі үрдіс айқын: автоматтандыру жылдамдық пен тұрақтылықты қамтамасыз етеді, ал операторлар қалыптан тыс оқиғалар кезінде бейімделгіш ойлауды қамтамасыз етеді.

Автор пікірі

Көптеген SIL зерттеулері әлі де қалыптан тыс жұмыс жағдайларында адамның мінез-құлқының күрделілігін төмен бағалайды. Оптимистік оператор жауап беру болжамдарын беру жобаның бастапқы шығынын азайтса да, жасырын операциялық тәуекелді тудырады.

Жоғары сенімділікке ұмтылатын нысандар ұзақ жауап беру жағдайлары мен төмен сұранысты операциялар үшін қолмен араласуды сақтауы керек. Жоғары салдары бар процестер автоматты қорғаныс шараларын талап етеді, олар тәртіпті оператор процедураларымен қолдау табады, бірақ оларға тәуелді емес.

Ең мықты қауіпсіздік стратегиялары автоматтандыруды, айқын жұмыс философиясын, шынайы дабыл басқаруын және операторлардың үздіксіз біліктілігін арттыруды біріктіреді.

Оливер Грант | Аға функционалдық қауіпсіздік талдаушысы

Оливер Гранттың процесс қауіпсіздігі инженериясы, SIL тексеруі және тоқтату жүйесін интеграциялау саласында 14 жылдан астам тәжірибесі бар. Оның тәжірибесіне Honeywell, Yokogawa, Emerson DeltaV, HIMA және Rockwell Automation платформаларын қамтитын қауіпсіздік өмірлік цикл жобалары кіреді, олар мұнай өңдеу, сұйытылған табиғи газ (LNG) және электр энергиясын өндіру нысандарында жүзеге асырылған.