Высоко интегрированные системы защиты от

HIPPS
Высоко интегрированные системы
защиты от избыточного давления
Высоко интегрированные системы защиты от избыточного давления
HIPPS
ЧТО ТАКОЕ HIPPS ?
HIPPS является акронимом высоко интегрированной системы защиты от избыточного давления,
которая представляет собой особое применение инструментальной системы безопасности (SIS).
Функция HIPPS состоит в защите оборудования, расположенного на выходе, от избыточного давления
или нештатных условий, имеющих место на входе.
Это достигается посредством быстрого закрытия двух специальных последовательно подключенных
предохранительных отсекающих клапанов во избежание дальнейшего повышения давления в
выходном трубопроводе.
Весь узел HIPPS состоит в основном из:
> инициаторов
> логического решающего устройства
> исполнительных органов
Она разработана для достижения желаемого отказоустойчивого состояния для технологического
процесса в соответствии со следующими стандартами:
> IEC 61508:
”Функциональная безопасность электрической/электронной/ программируемой
системы, связанной с электронной безопасностью”
> IEC 61511:
”Функциональная безопасность: инструментальная системы безопасности для
обрабатывающей промышленности”
> ANSI/ISA S84.01, ”Применение инструментальных систем безопасности для обрабатывающей
промышленности”
ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ HIPPS
Экономика:
HIPPS используются в газовой и нефтяной промышленности в целях обеспечения защиты
трубопроводов, труб, резервуаров и технологических узлов от избыточного давления, позволяя
использоваться более низкое расчетного давление на выходе СИСТЕМЫ HIPPS.
Самое большое преимущество более низкого допустимого расчетного давления, в особенности в
трубопроводе и резервуаре, состоит в уменьшении толщины стенки и связанным с этим результатов,
а именно:
• Уменьшение веса и стоимости трубопровода и резервуаров на выходе HIPPS
• Линейные применения с увеличенной производительностью / пропускной способностью
• Уменьшение стоимости транспортировки и хранения благодаря сокращению объема и весов
Невозможно без Hipps
ДАВЛЕНИЕ
Без Hipps экономически
неэффективно
РАССТОЯНИЕ
Окружающая среда:
СИСТЕМА HIPPS в весьма значительном мере сокращает или устраняет необходимость в установки
сбросных устройств, таких как сбросные клапана, позволяя избегать выбросов газа в атмосферу.
Безопасность:
Фактор защиты и надежности, гарантированный HIPPS, полностью предотвращает прохождение
избыточного давления на установку любого рода, расположенную ниже по потоку.
КОГДА ИСПОЛЬЗОВАТЬ HIPPS ?
HIPPS становится наиболее подходящим и реальным методом в особенности если:
• ограничения по экологии и безопасности лимитируют сброс газа
• должно уменьшаться избыточное давление
• вовлечены крайне высокие давления и/или расход
• сложно определить размер сбросного устройства, или оно не отвечает требованиям по
причине химических реакций, многофазных флюидов или закупоривания на существующих
системах в целях избежания замены факельной системы при добавлении новых узлов.
Стандарты SIS по своим характеристикам основываются на интегральном уровне безопасности (SIL)
в качестве первичного измерения эксплуатационных характеристик. SIL должен устанавливаться
пользователем на основании необходимости сокращения рисков для достижения допустимого
предела риска пользователя.
Пользователь несет ответственность за обеспечение последовательных и соответствующих
установлений SIL посредством укоренения философии управления рисками и допустимого предела
риска. Сокращение риска, обеспеченное HIPPS, эквивалентно вероятности отказа по требованию,
отнесенной ко всем устройствам HIPPS от датчика через логическое решающее устройство и
исполнительные органы.
АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ
Система HIPPS в основном состоит из логического решающего устройства, двух отсекающих
клапанов, работающих по логике 1oo2 и трех датчиков давления, работающих по логике 2oo3.
Каждое устройство было выбрано и спроектировано таким образом, чтобы гарантировать
классификацию всей системы как SIL 3 (вероятность отказа по требованию PFD между 10-4 и 10-3)
Важно признать, что HIPPS включает в себя все устройства, необходимые для достижения желаемого
отказоустойчивого состояния для технологического процесса. HIPPS включает в себя всю схему
контрольно-измерительных приборов от полевого датчика через логическое решающее устройство
до исполнительных органов, необходимую наряду с другими устройствами для успешной работы
инструментальных систем безопасности (SIS), таких как пользовательские интерфейсы SIS, системы
связи и источники питания.
ЛОГИЧЕСКОЕ РЕШАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
ИНИЦИАТОРЫ
КЛАПАН HIPPS 1
КЛАПАН HIPPS 2
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ
Высоко интегрированные системы защиты от избыточного давления
HIPPS
PIETRO FIORENTINI имеет возможность проектирования, производства, монтажа, тестирования и
предоставления всех необходимых сертификатов.
Система HIPPS основывается на логическом решающем устройстве с двумя отсекающими клапанами
и тремя датчиками давления.
ИНИЦИАТОРЫ
Инициаторы по давлению представляют собой электронные датчики давления, два проводных
интеллектных устройства 4-20 мА, “установленные на блокировочном патрубке” и подключенные к
отдельной карте в логическом решающем устройстве. В логическом решающем устройстве применяется
логика выборки 2oo3. Датчик давления включает в себя самодиагностику и запрограммирован на
отправку своего выходного сигнала согласно заданному состоянию неисправности.
ЛОГИЧЕСКОЕ РЕШАЮЩЕЕ УСТ-ВО
Логическое решающее устройство несет ответственности за активацию соответствующих сигнальных
выходов на основании предварительно сконфигурированных применений и входных сигналов от
инициаторов.
В качестве логического решающего устройства используются ПЛК, имеющиеся на рынке,
сертифицированные SIL 3. Система состоит из центрального процессора (ЦП) и отказоустойчивого
блока ввода/вывода с резервированием, пригодного для применений, связанных с обеспечением
безопасности.
Вся экстренная связь между блоком управления и соответствующими картами ввода/вывода имеет
резервирование.
Логическое решающее устройство также может быть сконструировано в качестве альтернативы на
основании твердотельной логики (SSL).
Шкаф управления может поставляться пригодным для установки в опасной зоне в корпусе EEx-d IP66 или для установки в безопасной зоне в стандартном 19” шкафу IP-54.
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ
Вклад исполнительных органов в PFD всей системы составляет примерно 50%; наша система HIPPS
основывается на 2 последовательно установленных исполнительных органах, работающих по логике
1oo2.
Pietro Fiorentini благодаря своему многолетнему документально подтвержденному опыту в
проектировании и производству различных типов клапанов с 1940 г. в состоянии предложить
широкую гамму исполнительных органов СЕРИИ DELTAFLUX SERIES для применений HIPPS,
СЕРТИФИЦИРОВАННЫХ SIL 3 (согласно IEC 61508).
Общее время срабатывания системы может быть в диапазоне 2 или 3 секунд.
Клапан может поставляться с различным конструкционным материалом для всех его компонентов
(корпус, крышка, седло, шар, шток).
Размеры клапана от 2” до 36” класса до ANSI 1500.
HIPPS С СЕРИЕЙ DELTAFLUX
ПРЕИМУЩЕСТВА
НЕТ БАЙПАСА:
Deltaflux для применения HIPPS представляет собой клапан на четверть оборота, спроектированный
для открытия против полного перепада давлений; нет необходимости в установке байпасной линии
для подачи давления и запуска, как это, как правило, требуется со стандартными шаровыми кранами.
Это значительно сокращает инжиниринговые, капитальные и монтажные расходы. Также избегается
опасность, вызванная случайным оставлением открытым байпаса.
Стандарты IEC для достижения топ-уровней безопасности рекомендуют избегать байпаса на
исполнительных органах.
НЕПОЛНЫЙ ХОД:
Кроме того, одно из наиболее сложных условий удовлетворения стандартам SIS представляет собой
интервал проведения испытаний, часто требуемый для исполнительных органов, таких как запорные
клапана.
Большинство запорных клапанов SIS проходят функциональное испытание только при плановом
ремонте узла, как следствие многие пользователи ищут способы дополнения испытания при полном
ходе при снятии с линии, такими методами, как испытание на линии при полном ходе или испытание
при неполном ходе.
С DELTAFLUX проще осуществлять испытание при неполном ходе (PST), экономичная альтернатива
испытанию на линии при полном ходе (FST).
Клапан сконструирован для сохранения способности герметичного закрытия при всех возможных
рабочих условиях, и даже длительные периоды бездействия не влияют на его время срабатывания.
Например:
PFD (t)
При продлении испытания при полном
PST=1 месяц
FST= 3 года
ходе до 3 лет при плановом ремонте и при
проверочное испытание при полном ходе
TI = 1месяц
применении испытания при неполном ходе
каждые 3 месяца
PFD
средняя вероятность
отказа по требованию все еще ниже, чем
agv
средняя вероятность отказа по требованию
PFDagv(PST)
при сроке испытания при полном ходе 1 год
остаточный риск
без проведения испытаний при неполном
полный ход
1 год
расширенное испытание при полном ходе, 3 года
ходе.
t
Высоко интегрированные системы защиты от избыточного давления
HIPPS
СТАНДАРТЫ
IEC 61508:
Представляет собой стандарт, основанный на эксплуатационных характеристиках, который
предоставляет собой подробные условия и подход срока службы для разработки и реализации
систем безопасности с различными уровнями определения риска. Этот стандарт в основном
направлен на электрическое/электронное/программируемое оборудование, связанное с электронной
безопасностью, но также предоставляет условия для оборудования, связанного с безопасностью,
включая механические компоненты.
SIS (инструментальная система безопасности):
“Эффективность” инструментальной системы безопасности (SIS) основывается на целевом
интегральном уровне безопасности (SIL), который определяется в ходе разработки тех. условий по
нормам техники безопасности.
В соответствии со стандартами способность SIS достичь определенного SIL должна оцениваться на
каждой стадии проекта и до внесения каких-либо изменений в проект после ввода в эксплуатацию.
Вся процедуры эксплуатации, испытания и технического обслуживания также оцениваются для
согласования с целевым SIL.
SIL (интегральный уровень безопасности):
Установлены 4 различных SIL в зависимости от серьезности последствий, возможности избежания
опасных событий и правдоподобных частот возникновения события. SIL должен задаваться
пользователем на основании необходимости сокращения риска для достижения допустимого
предела риска пользователя. Пользователь несет ответственность за обеспечение последовательных
и соответствующих установлений SIL посредством укоренения философии управления рисками и
допустимого предела риска.
Сокращение риска, обеспеченное HIPPS, эквивалентно вероятности отказа по требованию (PFD),
отнесенной ко всем устройствам HIPPS от датчика через логическое решающее устройство и
исполнительные органы. Соотношение между SIL и PFD для режима низких требований при
эксплуатации показано в след. таблице.
СЕРТИФИКАЦИЯ
Согласно IEC 61508/11 в целях выполнения
требований SIL 3 система должна соответствовать как
вероятностным требованиям, так и конструкционным
ограничениям.
Pietro Fiorentini может предоставить отчет PDF или
сертификат SIL 3-й стороны.
TABLE
Интегральный
Режим низких требований при эксплуатации
ур-нь безопасн. (SIL) Средн. вероятность отказа по требованию (PFD)
Фактор снижения риска (RRF)
4
≥ 10-5 до < 10-4
10,000 до 100,000
3
≥ 10-4 до < 10-3
1,000 до 10,000
2
≥ 10-3 до < 10-2
100 до 1,000
1
≥ 10-2 до < 10-1
10 до 100
Согласно IEC 61508 в целях выполнения требований SIL 3 система должна соответствовать как
вероятностным требованиям, так и конструкционным ограничениям.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ТЕХ. ОБСЛУЖИВАНИЕ
HIPPS
HIPPS должна эксплуатироваться, обслуживаться и проверяться на протяжении всего срока
службы станции. Высокая надежность HIPPS часто достигается посредством проведения
периодических проверок. После определения интервала проведения проверок, необходимого
для индивидуальной конструкции
HIPPS, эти проверки должны осуществляться с
установленной частотой. Это может быть один раз в шесть месяцев или раз в год.
Pietro Fiorentini благодаря своему ПОДРАЗДЕЛЕНИЮ СЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ
может осуществлять проверки на месте и предоставлять документацию, необходимую для
сохранения интегрального уровня безопасности всей системы.
Станции и установки
Станции
газоподготовки
Данные не обязывающие. Мы оставляем
за собой право на внесение возможных
изменений без предварительного
уведомления.
CT-s 224-E февраль 10
www.fiorentini.com
Редуцирующая и
измерительная станция
Обслуживание на
месте установки
Pietro Fiorentini S.p.A.
via E.Fermi 8/10
I-36057 Arcugnano (VI) Italy
Тел. +39 0444 968.511
Факс. +39 0444 960.468