سطوح خدشه‌ناپذیری ایمنی

تعیین سطوح خدشه‌ناپذیری ایمنی یا به اختصار SIL بر اساس تعریف استاندارد از حالات عملیاتی بر مبنای نرخ تقاضای مورد انتظار بر روی یک کارکرد ایمنی انجام می­‌گیرد. این حالات عملیاتی به شکل زیر تعریف می­‌شوند[۳]:

حالت با نرخ تقاضای کم۱: جایی که نرخ تقاضای انجام عملیات بر روی کارکرد ایمنی بیشتر از یک مرتبه در سال نباشد.
حالت با نرخ تقاضای زیاد۲: جایی که نرخ تقاضای انجام عملیات بر روی کارکرد ایمنی بیشتر از یک مرتبه در سال باشد.
حالت با نرخ تقاضای پیوسته۳: جایی که نرخ تقاضای انجام عملیات بر روی کارکرد ایمنی به صورت پیوسته باشد.

با این همه مرکز ایمنی فرآیندهای شیمیایی۴ تعاریف فوق را با کمی تفاوت ارائه کرده است[۴]:

در صورتی که تکرارپذیری بروز تقاضا (رویداد آغازگر) بیشتر از دو برابر تکرارپذیری تست لایه حفاظتی باشد، حالت عملیاتی با نرخ تقاضای زیاد نام دارد و در غیر این صورت حالت عملیاتی با نرخ تقاضای کم است.

الف- کاهش ریسک در حالت عملیاتی با نرخ تقاضای کم

مقدار سطح خدشه‌ناپذیری یک سیستم ابزاردقیق مرتبط با ایمنی یا هر روش کاهش ریسک دیگر باید اطمینان ایجاد کند که:

  • مقدار متوسط احتمال خرابی در زمان تقاضای سیستم مرتبط با ایمنی به اندازه کافی کوچک است تا جلوی تکرارپذیری­‌های رویدادهای خطرناک را که بیشتر ازحد قابل تحمل ریسک باشند، بگیرد.
  • سیستم مرتبط با ایمنی پیامدهای خرابی را تا حد مطابقت با معیارهای ریسک قابل تحمل تخفیف می­دهد.

شکل ۱ مفهوم کاهش ریسک را در یک مدل کلی نشان می‌­دهد[۵]. پارامترهای به کار رفته در این شکل عبارتنداز:

ریسک فرآیند۵: ریسک موجود برای رویدادهای خطرناک مشخص در یک فرآیند، سیستم کنترل فرآیند پایه۶ و مسائل مرتبط با عوامل انسانی. در محاسبه این ریسک تاثیر هیچ یک از سیستم‌های حفاظتی موجود در نظر گرفته نمی­‌شود. ریسک فرآیند تابع ریسک­‌های مرتبط با وجود خود فرآیند است. ولی در آن تاثیر کاهش ریسک سیستم کنترل دیده می‌­شود.

ریسک قابل تحمل یا سطح هدف ایمنی فرآیند۷: ریسک قابل پذیرش در یک مجموعه بر اساس ارزش‌­های موجود در آن جامعه.

ریسک باقیمانده۸: مطابق تعریف استاندارد، ریسک باقیمانده برابر با ریسک رویدادهای خطرناک پس از افزودن لایه­‌های حفاظتی است.

ضریب کاهش ریسک مورد نیاز توسط یک یا ترکیبی از ابزارهای حفاظتی ایمنی حاصل می­‌شود. مقدار کاهش ریسک مورد نیاز جهت دستیابی به ریسک قابل تحمل در شکل نشان داده شده و مبنای تعریف پارامتر ضریب کاهش ریسک (RRF) مطابق رابطه زیر است:

شکل ۱- مفهوم کاهش ریسک[۲]

در حالیکه ریسک به معنای انتظار از خرابی و صدمه ناشی از یک رویداد خطرناک است و به صورت تلفیقی از احتمال و شدت پیامدهای آن رویداد تعریف می­شود، خدشه ناپذیری ایمنی معیاریست از اینکه یک عملکرد ابزاردقیق مرتبط با ایمنی (SIF) چقدر احتمال دارد در بتواند کارکرد ایمنی خود را در هنگام نیاز به درستی انجام دهد. زمانی که معیار ریسک قابل تحمل مشخص شود و مقدار کاهش ریسک مورد نیاز محاسبه گردد، می­توان الزامات خدشه ناپذیری ایمنی یک SIS را تعیین کرد.

روش­‌های تخصیص این الزامات ایمنی برای هریک از SIF ها، یا دیگر فن آوری‌های مرتبط با ایمنی و کاهش ریسک، بیشتر از هر چیز وابسته به این مسئله است که مقدار کاهش ریسک مورد نیاز به صورت عددی بیان شده باشد و یا به صورت کیفی. بدین ترتیب روش‌­های مختلف نیمه کمی، نیمه کیفی و کیفی در بخش­های بعد معرفی می­‌شوند.

ب- احتمال خرابی در هنگام تقاضا

بر اساس مفهوم کاهش ریسک که در بخش قبل معرفی شد می­توان انتظار داشت که هرچه میزان ضریب کاهش ریسک مورد نیاز یک SIF بیشتر باشد، بایستی احتمال خرابی آن کمتر باشد. بدین ترتیب در صورتی که به طور مثال ضریب کاهش ریسک مورد نیاز یک سیستم ۱۰ باشد، یعنی انتظار می­‌رود ریسک را ده مرتبه کاهش دهد و به یک دهم مقدار اولیه آن برساند. این بدین معنی است که احتمال درست عمل نکردن آن سیستم حفاظتی در هنگام تقاضا (PFD) باید یک در ده مرتبه باشد. بر این اساس PFD طبق رابطه زیر محاسبه می‌­شود:

مقادیر سطوح خدشه‌ناپذیری ایمنی جهت عملکردهای با نرخ تقاضای کم یا زیاد بر اساس بازه‌های RRF یا PFD مطابق آنچه در جدول ۱ آمده است، تعیین می­گردد. برای عملکردهای ایمنی پیوسته این مقادیر از جدول ۲ و بر مبنای مقدار تکرارپذیری شکست SIF برحسب تعداد خرابی محتمل در ساعت محاسبه می­‌شوند.

جدول ۲- سطوح خدشه‌ناپذیری ایمنی برای یک SIF با عملکرد پیوسته[۲]

 

دکتر علی بقایی


۱ Low Demand Mode
۲ High Demand Mode
۳ Continuous Demand Mode
۴ (Center for Chemical Process Safety (CCPS
۵ Process Risk
۶ (Basic Process Control System (BPCS
۷ Tolerable Risk
۸ Residual Risk