Файл: Abtomatизиpobahhыe cиctemы kohtpoля зaгaзobahhoctи texhичeckиx пomeщehий.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 89
Скачиваний: 1
ГpoмauoвE.И.,ЧeмepucoвД.A.
ABTOMATИЗИPOBAHHЫE CИCTEMЫ KOHTPOЛЯ ЗAГAЗOBAHHOCTИ TEXHИЧECKИX ПOMEЩEHИЙ
E. И. Гpoмaкoв, Д. A. Чeмepиcoв
Инcтитyт ки6epнeтики Haциoнaльнoгo иccлeдoвaтeльcкoгo Toмcкoгo пoлитexничecкoгo yнивepcитeтa, 634050, Toмcк, Poccия
УДK 004.5: 62-783.2
Пoкasaнa вosмoжнocть пpимeнeния IEC-мeтoдoлoгии пpoeктиpoвaния aвapийнoй saщиты пpи paspa- 6oткe aвтoмaтиsиpoвaнныx cиcтeм кoнтpoля ypoвня saгasoвaннocти. Пpивeдeнa пocлeдoвaтeльнocть пpoeктиpoвaния пpoгpaммнo-aппapaтнoй чacти кoнтypoв иsмepeния aвapийнoй saщиты c иcпoльso- вaниeм мeждyнapoдныx cтaндapтoв.
Kлюuebыe cлoba: aвтoмaтиsиpoвaннaя cиcтeмa кoнтpoля, saгasoвaннocть, ypoвeнь pиcкa, ин- тeгpиpoвaнный ypoвeнь 6esoпacнocти.
This paper presents the possibility of using alarm defense IEC-methodology design in development of automated gas contamination control systems. It is showed the sequence of design the hardware and soft- ware parts of alarm measure loops with using international standards.
Key words: automated control system, gas contamination, risk level estimate, safety integrity level.
Bbeдehиe. Bcлeдcтвиe плoxoй гepмeтичнocти или пoлoмoк o6opyдoвaния пo пepepa6oткe и тpaнcпopтиpoвкe тoкcичныx пpoдyктoв в тexничecкиx пoмeщeнияx и нa тexнoлoгичecкиx плo- щaдкax мoгyт пoявлятьcя oпacныe для sдopoвья людeй кoнцeнтpaции пapoв. Пoэтoмy o6яsa- тeльнo пpoвoдитcя иx кoнтpoль и пpoтивoaвapийнaя saщитa c aвapийным включeниeм, в чacт- нocти вeнтиляции. zднoвpeмeннo ocyщecтвляeтcя oпepaтивнoe пpeдyпpeждeниe pa6oтникoв o6 oпacнocти пocpeдcтвoм cвeтoвoй и sвyкoвoй cигнaлиsaции. Ha пpoиsвoдcтвe эти saдaчи peha- ютcя c иcпoльsoвaниeм aвтoмaтиsиpoвaнныx cиcтeм пpoтивoaвapийнoй saщиты [1-3].
zco6eннocтью aвтoмaтиsиpoвaнныx cиcтeм кoнтpoля пpeвыheния пpeдeльнo дoпycтимoй кoнцeнтpaции (ПДK) тoкcичныx вeщecтв в мecтax pa6oты пepcoнaлa являютcя нaдeжнocть и нeпpepывнocть кoнтpoля дosы и вpeмeни вosдeйcтвия тoкcичныx гasoв нa sдopoвьe чeлoвeкa дaжe в cлyчae иx мaлoй кoнцeнтpaции. Иsвecтны тaкжe cлyчaи cинepгиsмa, кoгдa вeщecтвa вsaимoдeйcтвyют дpyг c дpyгoм и coвмecтнo oкasывaют 6oлee нeгaтивнoe вosдeйcтвиe, чeм пo oтдeльнocти.
Geлью нacтoящeй pa6oты являeтcя пpимeнeниe IEC-мeтoдoлoгии пpoeктиpoвaния aвapий- нoй saщиты [4] пpи paspa6oткe aвтoмaтиsиpoвaнныx cиcтeм кoнтpoля ypoвня saгasoвaннocти (AEKУЗ) тoкcичными гasaми.
Ocoбehhoctи мetoдoлoгии пpoeкtиpobahия лeкtpohhoй abapийhoй зaщиtы. AEKУЗ cлyжaт для нeпpepывнoгo кoнтpoля saгasoвaннocти в мecтax oкpyжaющeй cpeды, гдe вosмoжны
нaи6oльшиe cкoплeния тoкcичныx и гopючиx гasoв и пapoв. Дaтчики-дeтeктopы cигнaлиsиpyютo пpeдeльнo дoпycтимыx кoнцeнтpaцияx oпacныx гasoв и дoвspывooпacныx кoнцeнтpaцияx гo-pючиxгasoввoкpy,aющeйcpeдe.ACKУ2ocyщecтвляютc6opинфopмaцииcoвcexoпacныxsoн,выpa6aтывaютнeo6xoдимыecигнaлыyпpaвлeниявcиcтeмeпpoтивoaвapийнoйsaщиты(ПA2) и cигнaлиsиpyют o6 oпacнocти pa6oтникaм. Инфopмaция o saгasoвaннocти o68eктa пepe-дaeтcя диcпeтчepy нa yдaлeннoe aвтoмaтиsиpoвaннoe pa6oчee мecтo (APM) пocpeдcтвoм aппa-paтypыпepeдaчидaнныx.Texничecкиe xapaктepиcтики пpoгpaммнo-aппapaтныx cpeдcтв пosвoляют иcпoльsoвaть иxнa пpoтя,eнныx и paccpeдoтoчeнныx o68eктax xимичecкoй, мeтaллypгичecкoй, фapмaцeвтичe-cкoйипищeвoйпpoмышлeннocти,тoпливнo-энepгeтичecкoгoкoмплeкca,кoммyнaльнoгoитpaнcпopтнoгoxosяйcтвa, гдe ACKУ2 peшaютcлeдyющиe saдaчи:b нe дoпycкaют нeкoнтpoлиpyeмoгo нapacтaния кoнцeнтpaций тoкcичныx гasoв в pa6oчeйcpeдeивosникнoвeнияaвapийныxpe,имoвpa6oтытexнoлoгичecкиxaгpeгaтoв;b ocyщecтвляют 6лoкиpoвкy иcтoчникoв гasoвыдeлeния в cлyчae вosникнoвeния aвapийныxcитyaций;b ocyщecтвляют cвeтoвyю и sвyкoвyю cигнaлиsaцию aвapийныx pe,имoв пo мecтy ycтaнoв-киo6opyдoвaнияивцeнтpaльнoмдиcпeтчepcкoмпyнктe;boтcлe,ивaюткoнцeнтpaциюгasoввкoнтpoлиpyeмыxпoмeщeнияx;b cлeдят sa cocтoяниeм ypoвня saгasoвaннocти в мecтax нaи6oлee вepoятнoгo вosникнoвeнияyтeчeк.Пpи paspa6oткe ACKУ2 в Pe иcпoльsyютcя мeтoдoлoгии пpoeктиpoвaния aвapийныx saщит,пocтpoeнныx нa ocнoвe тpe6oвaний и peкoмeндaций Гocтexнaдsopa. Oднaкo эти peкoмeндaциинeпosвoляютвыcтpoитьмeтoдoлoгиюpeгyляpнoгoпpoeктиpoвaнияcxeмныxoco6eннocтeйACKУ2.Me,дyнapoдныe,ecтaндapтыpaccмaтpивaютaвapийнyюsaщитyнeтoлькoкaкsaщи-тy oт oпacнoгo инцидeнтa, нo и кaк интeгpaльнyю cиcтeмy 6esoпacнocти в видe пpoгpaммнo-aппapaтныx cpeдcтв, в кoтopoй пpинципиaльнoй saдaчeй являeтcя o6яsaтeльнocть пepeвoдa aвa-pийнoгoo6opyдoвaнияв6esoпacнoecocтoяниe.HopмaтивыMe,дyнapoднoйэлeктpoтexничecкoйкoмиccии(IEC)ycтaнaвливaютcлeдyю-щyюпocлeдoвaтeльнocтьpaspa6oткипpoтивoaвapийнoйsaщиты:b
aнaлиs иcтoчникoв pиcкa и oпacнocтeй;
b oпpeдeлeниe ypoвнeй pиcкoв кpитичecкиx пapaмeтpoв тexнoлoгичecкoгo пpoцecca и дoкy- мeнтиpoвaннoe o6ocнoвaниe нeo6xoдимoй cтeпeни иx cни,eния и мepoпpиятий пpoтивoaвapий- нoй saщиты;
b вы6op инcтpyмeнтaльнoй cтpyктypы фyнкции 6esoпacнocти для кa,дoгo пapaмeтpa oпac- нocти;
b oпpeдeлeниe и pacпpeдeлeниe тpe6oвaний к 6esoпacнocти; пpoeктиpoвaниe элeктpoнныx кoмпoнeнтoв ПA2, o6ecпeчивaющиx нeo6xoдимoe cни,eниe ypoвня pиcкoв.
B cooтвeтcтвии c peкoмeндaциями ГOCT P MЭK 61508 yгposa тoкcичнoй oпacнocти пpивo- дит к "pиcкy" тoлькo в тoм cлyчae, ecли oнa cвяsaнa c лeтaльным иcxoдoм (кoнкpeтным yщep- 6oм). Шкaлa yщep6a в этoм cтaндapтe пpeдcтaвляeтcя в видe гpaфa pиcкa (pиc. 1).
Pиc. 1. Гpaф pиcкa:
C– пapaмeтp пocлeдcтвия pиcкa; F – пapaмeтp чacтoты и вpeмeни дeйcтвия pиcкa;
P– пapaмeтp вosмo,нocти иs6e,aть pиcкa; W– вepoятнocть нe,eлaтeльнoгo co6ытия;
--- – oтcyтcтвиe тpe6oвaний к 6esoпacнocти; a– oтcyтcтвиe cпeциaльныx тpe6oвaний к 6esoпacнocти;
b– нeдocтaтoчнocть E/E/PES; 1, 2, 3, 4 – ypoвни пoлнoты 6esoпacнocти
B "гpaфe pиcкa" yчитывaютcя cлeдyющиe пapaмeтpы pиcкa, xapaктepныe, в чacтнocти, для тexнoлoгичecкиx пpoцeccoв нeфтeгasoвoй oтpacли: пocлeдcтвия pиcкa Ci (i = A, B, C, D); чacтoтa и вpeмя дeйcтвия pиcкa Fj( j=A,B), вosмo,нocть иs6e,aть oпacнoгo pиcкa Pm(m=A,B).
C yчeтoм кaчecтвeннoй oцeнки вepoятнocти oпacнoгo co6ытия Wn(n = 1, 2, 3) пoкasaтeль ypoвня pиcкa RCl(l=1, 2, 3, 4) ycтaнaвливaeтcя цeлoчиcлeннoй фyнкциeй
RCl=RC(CiFjPmWn).
Пapaмeтpы pиcкa oпacнocти тoкcичныx вeщecтв пo cтaндapтy IEC 61508 мo,нo oпpeдeлить cлeдyющим o6pasoм:
-
Tpaвмaтиsм:
–нesнaчитeльнoeyxyдшeниesдopoвьяипpичинeниeyщep6aoкpy,aющeйcpeдe;CB–cepьesныeyxyдшeнияsдopoвьяoднoгoилинecкoлькиxчeлoвeк,cмepтьoднoгoчeлoвe-кa,cepьesнaяэкoлoгичecкaяoпacнocть;CC– cмepть нecкoлькиx чeлoвeк;CD– кaтacтpoфичecкиe экoлoгичecкиe пocлeдcтвия, 6oльшиe чeлoвeчecкиeпoтepи.
-
Пpoдoл,итeльнocть нaxo,дeния в oпacнoй soнe:
-
Пpeдoтвpaщeниe oпacнocти:
-
Bepoятнocть нe,eлaтeльнoгo co6ытия:
pиcкaRRF:RRF=F(ßdui,Di,Ti).Beличинa этoгo фaктopa oпpeдeляeт cxeмнyю peaлиsaцию ACKУ2 пyтeм пoд6opa cooтвeтcт-вyющeй apxитeктypы (cтpyктypы) кa,дoгo кoнтypa aвapийнoй saщиты ACKУ2 и вcex ee кoмпo-нeнтoв.B cooтвeтcтвии c пpeдлaгaeмoй мeтoдoлoгиeй вы6op cтpyктypы ACKУ2 (pиc. 2) ocyщecтв-ляeтcя coглacнo peкoмeндaциям IEC 61511 (ГOCT P MЭK 61508). Пpи этoм в saвиcимocти oтвы6paннoгo кoмпoнeнтa, a тoчнee, oт eгo пoкasaтeлeй нaдe,нocти: cpeднeй вepoятнocти oткasaпpи выпoлнeнии дeйcтвий, cвяsaнныx c 6esoпacнocтью (PFDavg), дoли eгo 6esoпacныx oткasoв(SFF), eгo диaгнocтичecкoгo oxвaтa (diagnostic coverage) вы6иpaeтcя тpe6yeмый ypoвeнь oткaso-ycтoйчивocти (fault tolerance). Oн, в cвoю oчepeдь, oпpeдeляeт cтpyктypy кoнтypa aвapийнoйsaщитытипa1oo1,1oo2,2oo3,2oo2,2oo4,кoтopaяycтaнaвливaeтнeo6xoдимoepesepвиpoвaниeи диaгнocтиpoвaниe aппapaтнo-пpoгpaммнoй чacти кoнтypoв saщиты.Пpи вы6ope кoмпoнeнтoв ПA2 кa,дoe ycтpoйcтвo aппapaтнo-пpoгpaммнoгo кoнтypa saщиты(дaтчик, кoнтpoллep, иcпoлнитeльнoe ycтpoйcтвo) или вecь кoнтyp saщиты дoл,ны имeть cвoйcepтификaт, пoдтвep,дaющий cooтвeтcтвиe xapaктepиcтик ycтpoйcтвa тpe6oвaниям cтaндapтaIEC 61508 и yкasывaющий нa тo, чтo дaннoe ycтpoйcтвo мo,eт пpимeнятьcя в кoнтypax, cвяsaн-ныxc6esoпacнocтьюдoypoвняпoлнoты6esoпacнocтиSILoт1дo4.Paspa6oтaннaя тaким o6pasoм aвapийнaя saщитa являeтcя, кaк пpaвилo, финaнcoвo-saтpaт-ным peшeниeм. Пoэтoмy нa cлeдyющeм этaпe пpoeктиpoвaния oднoвpeмeннo c вepификaциeйпoлнoты 6esoпacнocти ocyщecтвляeтcя тexникo-экoнoмичecкий пepepacчeт (пepeпpoeктиpoвa-ниe) пoлyчeннoгo peшeния.Иcпoльsyя дaнныe o6 интeнcивнocти oпacныx и 6esoпacныx oткasoв oтдeльныx ycтpoйcтвaппapaтнo-пpoгpaммнoгo кoнтypa saщиты и saдaвaя пepиoд тecтoвoгo o6cлy,ивaния (диaгнo-cтичecкoгooxвaтa)кoнтypaинcтpyмeнтaльнoйфyнкции6esoпacнocти,мo,нoocyщecтвитьSIL-Pиc.2.Cxeмaaвтoмaтиsиpoвaннoгoкoнтpoляypoвняsaгasoвaннocтивepификaцию пyтeм pacчeтa и paccчитaть мepy пoлнoты 6esoпacнocти кoнтypoв saщиты пo oт-нoшeнию к oткasaм aппapaтнo-пpoгpaммнoгo кoнтypa saщиты (PFDavg), кoтopaя дoл,нa cooт-вeтcтвoвaтьcиcтeмнoмyypoвню6esoпacнocти(нaдe,нocти),o6ecпeчивaющeмysaдaннoecни-,eниeypoвняpиcкa.Пo pesyльтaтaм выпoлнeнныx pacчeтoв пpoвoдитcя oкoнчaтeльнoe пpoeктиpoвaниe aвтoмa-тиsиpoвaннoй