تعالج الحماية من الانفجارات وSIL مستويين مختلفين تمامًا من مشكلات السلامة: تتعلق الحماية من الانفجارات بضمان "عدم تحول الجهاز إلى مصدر إشعال"، بينما تتعلق الحماية من الانفجارات بما إذا كانت "وظيفة السلامة يمكن أن تعمل بشكل موثوق". قد يكون لدى الجهاز شهادة حماية من الانفجارات ولكن لا يوجد تصنيف SIL على الإطلاق، أو قد يكون لديه قدرة SIL ولكن لا يتطلب شهادة حماية من الانفجار - فكل منهما يستجيب لقضايا مخاطر مختلفة تمامًا.
1. ما هي المشكلة التي تحلها شهادة الحماية من الانفجار؟
التعريف الأساسي لشهادة الحماية من الانفجار هو التأكد من أنه عند استخدام المعدات الكهربائية في جو متفجر، فإنها لن تشعل الغاز القابل للاحتراق أو الغبار المحيط بسبب الشرر أو الأقواس أو درجات الحرارة المرتفعة الناتجة عن المعدات نفسها. ونقطة بدايته المنطقية هي "وجود خليط قابل للاشتعال والانفجار"، ونقطة نهايته هي "أن المعدات مصممة بحيث لا يمكن أن تصبح مصدرا للاشتعال".
يجب تحديد متطلبات الحماية من الانفجار بناءً على التطبيق المقصود وظروف التثبيت. أولاً، يجب توضيح تصنيف المنطقة الخطرة: هل هي المنطقة 0، أو المنطقة 1، أو المنطقة 2، وهل هي بيئة غازية أو بيئة غبارية؛ ثانيا، يجب التأكد من مجموعة الغاز وفئة درجة حرارة الغاز المستهدف. تعتبر الأنواع المختلفة من الحماية من الانفجارات - مثل السلامة الجوهرية (Ex ia)، والغلاف المقاوم للاشتعال (Ex d)، والسلامة المتزايدة (Ex e) - مناسبة للمناطق وظروف التشغيل المختلفة. عند الاختيار، لا يمكن للمرء ببساطة أن ينظر إلى "ما إذا كانت هناك حماية من الانفجارات"، ولكن يجب أن ينظر إلى "أي نوع من الحماية من الانفجارات مناسب لهذه المنطقة".
ما الذي يحتاج إلى الاهتمام بخلاف شهادة الحماية من الانفجار؟ لا يمكن للمرء أن ينظر فقط إلى "ما إذا كانت هناك شهادة حماية من الانفجار"، ولكن يجب أيضًا التحقق مما إذا كانت الشهادة تغطي طراز المنتج المستهدف، وظروف التشغيل المستهدفة، وتصنيف المناطق الخطرة، ومجموعة الغاز/الغبار. عادة ما تكون شهادة الحماية من الانفجار مرتبطة بنموذج منتج محدد ونطاق درجة حرارة محدد ومعلمات كهربائية. إذا كانت ظروف التشغيل الفعلية تقع خارج نطاق الشهادة، فلا يجوز استخدام المنتج وفقًا لتلك الشهادة. بالإضافة إلى ذلك، فإن شهادة الحماية من الانفجار تهتم بـ "عدم الاشتعال" - فهي لا تضمن دقة القياس، ولا تضمن الإنذارات في الوقت المناسب في حالة الضغط الزائد - فهذه مسألة تتعلق بنظام آخر.
ثانيا. ما هو الوصول إلى الأسواق الدولية؟
إن الوصول إلى الأسواق الدولية، يعني ببساطة أنه لكي يدخل منتج ما إلى سوق بلد أو منطقة معينة، يجب أن يلبي المتطلبات الإلزامية للوائح والمعايير المحلية. وتحتل المنتجات المقاومة للانفجار مكانة بارزة بشكل خاص في هذا الصدد، لأن مراقبة السلامة في المواقع الخطرة إلزامية في البلدان في جميع أنحاء العالم.
يمكن تلخيص الممارسات النموذجية لمختلف البلدان في ثلاثة أنواع. يشير نوع التحويل المباشر إلى دول أو مناطق معينة تقبل تقارير الاختبار أو الشهادات الصادرة عن هيئات التصديق التابعة للطرف الآخر من خلال اتفاقيات الاعتراف المتبادل، دون الحاجة إلى تكرار الاختبار. يشير نوع شهادة التدقيق إلى البلد المستورد الذي يتطلب مراجعة مستقلة وشهادة من قبل هيئة إصدار الشهادات المعترف بها من قبل ذلك البلد؛ وحتى لو كانت الدولة المصدرة قد حصلت بالفعل على شهادة، فلا يزال يتعين اتباع العملية المحلية. يعتمد نوع المتطلبات الإضافية على قبول المعايير الدولية المشتركة مع فرض المتطلبات التفاضلية الخاصة للدولة، مثل مستويات الجهد المحددة أو لغة التسمية أو أنماط العلامات. الهدف من نظام IECEx هو على وجه التحديد تعزيز الاعتراف الدولي المتبادل بـ "معيار واحد، وشهادة واحدة، وعلامة واحدة"، مما يقلل من عبء الشهادات المتكررة. ولكن الحقيقة هي أنه، من باب مراعاة مراقبة السلامة، لا تزال البلدان تحتفظ بعدد كبير من المتطلبات المحلية.
ثالثا. تعريف وتصنيف SIL
SIL=مستوى سلامة السلامة، الذي يأتي من نظام معايير السلامة الوظيفية (IEC 61508 ومعيار تطبيق صناعة العمليات IEC 61511). يحدد SIL درجة الثقة في أن نظام أدوات السلامة سوف ينفذ بنجاح وظيفة السلامة عندما يكون الإجراء مطلوبًا.
كم عدد المستويات التي يمتلكها SIL؟ هناك أربعة مستويات في المجمل، حيث يكون SIL 4 هو الأعلى وSIL 1 هو الأدنى. كلما ارتفع المستوى، يجب أن يكون احتمال فشل وظيفة السلامة أقل. بالنسبة لوضع الطلب المنخفض (أي لا يوجد أكثر من إجراء واحد في السنة)، يتوافق SIL 1 مع متوسط احتمال الفشل من 10⁻² إلى 10⁻¹، وSIL 2 هو 10⁻³ إلى 10⁻²، وSIL 3 هو 10⁻⁴ إلى 10⁻³، وSIL 4 هو 10⁻⁵ إلى 10⁻⁴. المتطلبات الأكثر شيوعًا في صناعة العمليات هي SIL 2 وSIL 3، ويرتبط SIL 4 عمومًا بالتطبيقات التي تتطلب أعلى مستويات سلامة السلامة.
ما هي التطبيقات التي تتطلب SIL؟
لا يتم تحديد التطبيقات التي تتطلب SIL بشكل أساسي حسب نوع الأداة، ولكن نتيجة تقييم المخاطر. ليس الأمر أن "أجهاز إرسال الضغط"يتطلب SIL"، ولكن بدلاً من ذلك "يتم تقييم وظيفة أمان معينة على أنها تتطلب SIL، ويجب أن تكون الأدوات المشاركة في هذه الوظيفة مناسبة لـ SIL المطلوب." جوهر الحكم هو: بمجرد فشل وظيفة السلامة هذه، ما مدى خطورة العواقب، وما مدى ارتفاع تكرار حدوثها، وهل يمكن تجنبها على الفور من خلال طبقات الحماية الأخرى. في صناعة المعالجة، تتركز تطبيقات SIL الأكثر شيوعًا في سيناريوهات مثل الحماية من الضغط الزائد، والتشابكات عالية/منخفضة المستوى، وإيقاف الطوارئ، وإدارة الاحتراق، و على سبيل المثال، قد يؤدي فشل حماية الضغط الزائد للمفاعل إلى تمزق الوعاء أو حتى انفجاره؛ وقد يؤدي فشل التعشيق عالي المستوى لخزان التخزين إلى حدوث انفجارات أو حرائق أو وفيات أو إصابات أو أضرار كبيرة. الأضرار البيئية، لذلك عادةً ما يكون SIL 2 أو حتى SIL 3 مطلوبًا.
هناك فئة أخرى من التطبيقات التي تتطلب SIL وهي مراقبة الغازات السامة وتشابكها، وأنظمة حماية الضغط عالية التكامل، وما إلى ذلك. وعلى الرغم من أنها لا تنطوي بالضرورة على انفجارات مباشرة، إلا أن عواقب الفشل خطيرة بنفس القدر. وينبغي التأكيد بشكل خاص على أن SIL مخصص لوظيفة أدوات السلامة بأكملها، وليس مرتبطًا بأداة واحدة. يمكن لجهاز الإرسال أن "يدعم تطبيقات SIL 2"، ولكن ما إذا كانت الحلقة بأكملها تحقق بالفعل SIL 2 لا يزال يعتمد على وحدة التحكم المنطقية، وصمامات التشغيل، وهندسة الحلقة، والتغطية التشخيصية، وفترات الاختبار. وعلى العكس من ذلك، لا تتطلب جميع الأجهزة الموجودة في المناطق الخطرة استخدام SIL: وهو مقاوم للانفجارجهاز إرسال الضغطيستخدم فقط للعرض المحلي أو التحكم العادي في العمليات ولا يتطلب تقييم SIL إذا لم يشارك في أي وظيفة مزودة بأدوات السلامة؛ إنها تحتاج فقط إلى شهادة الحماية من الانفجار. ولذلك، فإن "ما هي التطبيقات التي تتطلب SIL" يعود في النهاية إلى تقييم المخاطر: بعد فشل هذه الوظيفة، هل العواقب شديدة بما يكفي لاستخدام نظام مجهز بأدوات السلامة لتقليل المخاطر؟ إذا كان الأمر كذلك، فإن SIL مطلوب؛ إذا كان نظام التحكم التقليدي أو طبقات الحماية الأخرى كافية، فلن يكون ذلك مطلوبًا.
رابعا. مستويات SIL واحتمال الفشل الخطير
PFDavg: متوسط احتمال الفشل الخطير في وضع الطلب المنخفض - كلما كانت القيمة أصغر، انخفض احتمال الفشل وأصبحت قدرة الأمان أقوى.
PFH: احتمال حدوث فشل خطير في الساعة - يُستخدم في الوضع المستمر/الطلب العالي.
V. العلاقة بين الحماية من الانفجار وSIL
يمكن تلخيص العلاقة بين الحماية من الانفجارات وSIL في جملة واحدة: فهي تجيب على أسئلة مختلفة ولا يمكن أن تحل محل بعضها البعض. تجيب الحماية من الانفجار "هل سيشعل الجهاز البيئة المحيطة"، بينما تجيب SIL "هل يمكن أن تعمل وظيفة السلامة بشكل موثوق عند الحاجة".
عادةً ما يحتاج جهاز الإرسال المستخدم في منطقة خطرة إلى تلبية مستويين من المتطلبات في وقت واحد: يجب أن يكون لديه نوع مناسب للحماية من الانفجارات للتكيف مع تصنيف المخاطر في منطقة التثبيت؛ وإذا كان يشارك في وظيفة أدوات السلامة، فإنه يحتاج أيضًا إلى الحصول على قدرة SIL المقابلة. ومع ذلك، يتم تقييم هاتين الشهادتين بشكل مستقل. تركز شهادة الحماية من الانفجار على العلبة، وحدود طاقة الدائرة، ودرجة حرارة السطح؛ تركز شهادة SIL على احتمالية الفشل الخطير، والتغطية التشخيصية، وبنية تحمل أخطاء الأجهزة، وإدارة دورة حياة السلامة.
على العكس من ذلك، هناك سوء فهم شائع وهو أن "الحصول على شهادة الحماية من الانفجار يعني عدم الحاجة إلى الحماية من الانفجار"، أو "الحصول على شهادة الحماية من الانفجار يعني أنه يمكن استخدامها في حلقة الأمان". كل من هذه الأفكار خاطئة. لا تقيم شهادة SIL خطر الاشتعال، ولا تقيم شهادة الحماية من الانفجار موثوقية وظائف السلامة. يجب أن تحتوي الأداة المناسبة حقًا لحلقة الأمان في منطقة خطرة على شهادة حماية صالحة من الانفجار وتقرير تقييم SIL، ويجب أن يغطي النطاق المطبق لكليهما ظروف التشغيل الفعلية.
