Расчет показателей при проектировании автоматизированных систем безопасности
Безопасность эксплуатации объектов производства относится к числу первоочередных задач вне зависимости от отраслевой принадлежности. В силу специфики своей деятельности опасные производственные объекты представляют наибольшую угрозу в этом плане.
Основные принципы обеспечения безопасности технологических процессов регламентируются, как в Федеральных законах, так и в отраслевых нормативно-технических документах.
Обеспечение безопасности технологических процессов сегодня достигается не только за счет организационно-технических мероприятий, но и благодаря внедрению технических средств защиты, включая автоматизированные средства управления технологическими процессами (АСУ ТП, — ред.). Их главная функция – исключение опасных последствий в результате произошедших инцидентов.
Ниже по тексту будет принята аббревиатура «ЗТС». Она означает защитные технические средства, входящие в состав автоматизированных систем управления. Коэффициент снижения риска (КСР, — ред.) – это основная характеристика любого ЗТС (Защитные технические средства, — ред.). Данный показатель определяется отношением периодичности появления опасных ситуаций при отсутствии ЗТС, или же при его наличии. ЗТС, в свою очередь, должны обеспечить такой уровень риска, при котором функционирование технологического процесса не будет прервано. Допустимый уровень риска определяется исходя из требований нормативно-технической документации, на основании которой каждому значению КСР присваивается некоторый уровень полноты безопасности, что и является основным показателем системы безопасности.
Ниже попробуем теоретически определить и обеспечить защиту запроектированных показателей процессов подготовки скважинной продукции с помощью ЗТС. Для решения данной задачи потребуется:
- разработать метод и последовательность определения КСР;
- реализовать алгоритм в виде программного комплекса и определение приемлемого КСР для каждого объекта, участвующего в технологическом процессе;
- разработать систему оптимальной противоаварийной защиты.
Для обоснования приемлемого КСР определяются с перечнем всех технологических объектов на основании схемы. Далее для каждого объекта классифицируют вероятную опасность в соответствии с 4-мя группами. Основываясь на рекомендациях нормативной документации, формируют таблицу классификации рисков. Отнесение объектов к тем или иным группам происходит на основе опыта отечественных и иностранных экспертов. Особенность строения ЗТС состоит в том, что данная система выглядит, как сочетание не зависящих друг от друга подсистем безопасности, применяемых для обслуживания определенных технологических объектов. По этой причине оценка риска технологического процесса без ЗТС заключается в определении периодичности возникновения опасного воздействия на каждый объект. Риск возникновения опасного проявления можно определить количественным, качественным или комбинированным методами.
Оптимальный КСР определяется отношением периодичности возможных негативных проявлений на незащищенном объекте к периодичности, которая соответствует приемлемому классу риска технологического процесса. Далее на основании приемлемого значения КСР для отдельных объектов определяется КСР совокупной системы безопасности технологического процесса. Данный подход позволяет сформировать техническое задание для проектирования системы безопасности, учитывающей риск для всего технологического процесса.
С точки зрения выполнения задания по защите технологического процесса от опасных последствий система безопасности имеет определенные особенности.
Структура защиты представляет собой ступенчатую систему, каждая ступень которой задействуется в том случае, если предыдущая ступень выполнит свою функцию по защите.
Одной из составных частей системы защиты является распределенная система управления, которая позволяет уменьшить риск. Кроме того, она позволяет контролировать и управлять технологическим процессом, что, собственно, и является ее основным назначением.
Следующая ступень также снижает риск опасных последствий благодаря входящим в ее состав автоматическим средствам защиты. Именно они за счет высокой надежности позволяют значительно сократить риск, вплоть до приемлемого значения.
Работа отсекающих и предохранительных устройств связана с третьей защитной ступенью. Показатели безопасности данных устройств постоянны, а сами устройства работают только на конкретные категории опасности. Последующие ступени, задействованные в технологическом процессе, уже не входят в состав автоматизированных систем управления.
Проектирование автоматических средств защиты в действительности заключается в пошаговом выполнении следующих действий:
- Подбор комплекса технических средств, на которых будет проходить внедрение автоматических средств защиты. Для этого очень важно использовать совместимые устройства. К ним относятся датчики контроля, программируемые логические контроллеры, исполнительные механизмы с функцией автоматического останова процесса.
- Выбор конфигурации, позволяющей добиться снижения риска до уровня приемлемого или ниже.
- Проектируются конкретные схемы конфигурации средств автоматической защиты для отдельного объекта, формируется пакет документов на него.
Спроектированные схемы защиты интегрируются в состав автоматизированной структуры процесса, что заканчивает формирование системы безопасности технологического процесса, обеспечивающей приемлемый уровень риска для него.
Как видно, применение автоматических систем, входящих в состав автоматизированных систем управления, является неотъемлемой частью безопасности технологических процессов. Вышеизложенный принцип проектирования позволяет определить основные показатели в соответствии с международными требованиями. Основываясь на них, имеется возможность для обеспечения приемлемого риска функционирования технологического процесса.