Chống cháy nổ và SIL giải quyết hai cấp độ vấn đề an toàn hoàn toàn khác nhau: chống cháy nổ là đảm bảo rằng "thiết bị không thể trở thành nguồn đánh lửa", trong khi SIL là về việc liệu "chức năng an toàn có thể hoạt động đáng tin cậy hay không". Một thiết bị có thể có chứng nhận chống cháy nổ nhưng không có xếp hạng SIL nào cả, hoặc nó có thể có khả năng SIL nhưng không yêu cầu chứng nhận chống cháy nổ - mỗi thiết bị đều đáp ứng các vấn đề rủi ro hoàn toàn khác nhau.
I. Chứng nhận chống cháy nổ giải quyết được vấn đề gì?
Định nghĩa cốt lõi của chứng nhận chống cháy nổ là xác nhận rằng khi thiết bị điện được sử dụng trong môi trường dễ nổ, nó sẽ không đốt cháy khí hoặc bụi dễ cháy xung quanh do tia lửa điện, hồ quang hoặc nhiệt độ cao do chính thiết bị tạo ra. Điểm khởi đầu hợp lý của nó là "sự hiện diện của hỗn hợp dễ cháy và nổ" và điểm cuối của nó là "thiết bị được thiết kế sao cho nó không thể trở thành nguồn đánh lửa".
Các yêu cầu về chống cháy nổ phải được xác định dựa trên ứng dụng dự định và điều kiện lắp đặt. Đầu tiên, việc phân loại khu vực nguy hiểm phải được làm rõ: đó là Vùng 0, Vùng 1 hay Vùng 2 và đó là môi trường khí hay môi trường bụi; thứ hai, phải xác nhận nhóm khí và cấp nhiệt độ của khí mục tiêu. Các loại bảo vệ chống cháy nổ khác nhau - chẳng hạn như an toàn nội tại (Ex ia), vỏ chống cháy (Ex d) và tăng cường an toàn (Ex e) - phù hợp với các khu vực và điều kiện hoạt động khác nhau. Khi lựa chọn, người ta không thể chỉ nhìn vào “có chống cháy nổ hay không” mà phải nhìn vào “loại chống cháy nổ nào phù hợp với khu vực này”.
Điều gì khác cần được chú ý ngoài chứng nhận chống cháy nổ? Người ta không thể chỉ xem xét "liệu có chứng chỉ chống cháy nổ hay không" mà còn phải kiểm tra xem chứng chỉ đó có bao gồm kiểu sản phẩm mục tiêu, điều kiện vận hành mục tiêu, phân loại khu vực nguy hiểm và nhóm khí/bụi hay không. Giấy chứng nhận chống cháy nổ thường gắn liền với một mẫu sản phẩm cụ thể cũng như phạm vi nhiệt độ và thông số điện cụ thể. Nếu các điều kiện vận hành thực tế nằm ngoài phạm vi chứng nhận thì sản phẩm có thể không được sử dụng theo chứng nhận đó. Ngoài ra, chứng nhận chống cháy nổ liên quan đến vấn đề "không bắt lửa" - nó không đảm bảo độ chính xác của phép đo cũng như không đảm bảo cảnh báo kịp thời trong trường hợp quá áp - đó là vấn đề của một hệ thống khác.
II. Tiếp cận thị trường quốc tế là gì?
Tiếp cận thị trường quốc tế, nói một cách đơn giản, có nghĩa là để một sản phẩm có thể thâm nhập vào thị trường của một quốc gia hoặc khu vực nhất định, sản phẩm đó phải đáp ứng các yêu cầu bắt buộc của các quy định và tiêu chuẩn địa phương. Các sản phẩm chống cháy nổ đặc biệt nổi bật về mặt này, vì việc giám sát an toàn tại các địa điểm nguy hiểm là bắt buộc ở các quốc gia trên thế giới.
Những thực tiễn điển hình của các quốc gia khác nhau có thể được tóm tắt thành ba loại. Loại chuyển đổi trực tiếp đề cập đến việc một số quốc gia hoặc khu vực nhất định chấp nhận báo cáo thử nghiệm hoặc chứng chỉ do tổ chức chứng nhận của bên kia cấp thông qua thỏa thuận công nhận lẫn nhau mà không cần thử nghiệm nhiều lần. Loại chứng nhận kiểm toán là việc nước nhập khẩu yêu cầu đánh giá và chứng nhận độc lập bởi tổ chức chứng nhận được nước đó công nhận; ngay cả khi nước xuất khẩu đã có chứng nhận thì vẫn phải tuân theo quy trình của địa phương. Loại yêu cầu bổ sung dựa trên việc chấp nhận các tiêu chuẩn chung của quốc tế đồng thời áp dụng các yêu cầu khác biệt đặc biệt của quốc gia, chẳng hạn như mức điện áp cụ thể, ngôn ngữ nhãn hoặc kiểu đánh dấu. Mục tiêu của hệ thống IECEx chính xác là thúc đẩy sự công nhận chung quốc tế về "một tiêu chuẩn, một chứng chỉ, một nhãn hiệu", giảm gánh nặng chứng nhận lặp đi lặp lại. Nhưng thực tế là, ngoài việc xem xét giám sát an toàn, các nước vẫn giữ lại một lượng lớn yêu cầu nội địa hóa.
III. Định nghĩa và phân loại SIL
SIL=Mức độ toàn vẹn về an toàn, xuất phát từ hệ thống tiêu chuẩn an toàn chức năng (IEC 61508 và tiêu chuẩn ứng dụng công nghiệp quy trình IEC 61511 của nó). SIL xác định mức độ tin cậy rằng hệ thống thiết bị an toàn sẽ thực hiện thành công chức năng an toàn khi cần có hành động.
SIL có bao nhiêu cấp độ? Tổng cộng có bốn cấp độ, trong đó SIL 4 là cao nhất và SIL 1 là thấp nhất. Cấp độ càng cao thì khả năng xảy ra lỗi chức năng an toàn càng thấp. Đối với chế độ nhu cầu thấp (nghĩa là không quá một hành động mỗi năm), SIL 1 tương ứng với xác suất thất bại trung bình từ 10⁻2 đến 10⁻¹, SIL 2 là 10⁻³ đến 10⁻², SIL 3 là 10⁻⁴ đến 10⁻¹, và SIL 4 là 10⁻⁵ đến 10⁻⁴. Các yêu cầu phổ biến nhất trong ngành công nghiệp chế biến là SIL 2 và SIL 3, còn SIL 4 thường liên quan đến các ứng dụng yêu cầu mức độ toàn vẹn an toàn cao nhất.
Ứng dụng nào yêu cầu SIL?
Những ứng dụng nào yêu cầu SIL về cơ bản không được xác định bởi loại công cụ mà bởi kết quả đánh giá rủi ro. Đó không phải là “mộtmáy phát áp lựcyêu cầu SIL," mà thay vào đó là "một chức năng an toàn nhất định được đánh giá là yêu cầu SIL và các thiết bị tham gia vào chức năng đó phải phù hợp với SIL yêu cầu." Cốt lõi của phán đoán là: một khi chức năng an toàn này không thành công, hậu quả nghiêm trọng như thế nào, tần suất xảy ra cao đến mức nào và các lớp bảo vệ khác có thể tránh kịp thời hay không. Trong ngành công nghiệp chế biến, các ứng dụng SIL điển hình nhất tập trung vào các tình huống như bảo vệ quá áp, khóa liên động mức cao/thấp, tắt khẩn cấp, quản lý quá trình đốt cháy và khí độc/dễ cháy Ví dụ, lỗi bảo vệ quá áp của lò phản ứng có thể dẫn đến vỡ bình hoặc thậm chí nổ; lỗi khóa liên động cấp cao của bể chứa có thể gây tràn bồn và cháy; lỗi quản lý quá trình đốt của lò hơi có thể gây cháy lò và lỗi hệ thống dừng khẩn cấp có thể khiến sai lệch quy trình không được khắc phục kịp thời. Đặc điểm chung của các tình huống này là khi chức năng an toàn không thành công, hậu quả có thể bao gồm nổ, cháy, tử vong, thương tích hoặc thiệt hại nghiêm trọng về môi trường, do đó, thường phải áp dụng SIL 2 hoặc thậm chí SIL 3.
Một loại ứng dụng khác yêu cầu SIL là giám sát và khóa liên động khí độc, hệ thống bảo vệ áp suất có tính toàn vẹn cao, v.v. Mặc dù chúng không nhất thiết liên quan trực tiếp đến vụ nổ nhưng hậu quả của sự cố cũng nghiêm trọng như nhau. Cần đặc biệt nhấn mạnh rằng SIL được gán cho toàn bộ chức năng của thiết bị đo an toàn, không gắn liền với một thiết bị duy nhất. Máy phát có thể "hỗ trợ các ứng dụng SIL 2", nhưng liệu toàn bộ vòng lặp có thực sự đạt được SIL 2 hay không vẫn phụ thuộc vào bộ điều khiển logic, van kích hoạt, kiến trúc vòng lặp, phạm vi chẩn đoán và khoảng thời gian kiểm tra. Ngược lại, không phải tất cả các thiết bị trong khu vực nguy hiểm đều yêu cầu SIL: chất chống cháy nổmáy phát áp lựcchỉ được sử dụng để hiển thị cục bộ hoặc kiểm soát quy trình thông thường không yêu cầu đánh giá SIL nếu nó không tham gia vào bất kỳ chức năng nào của thiết bị an toàn; nó chỉ cần chứng nhận chống cháy nổ. Do đó, "ứng dụng nào yêu cầu SIL" cuối cùng quay lại đánh giá rủi ro: sau khi chức năng này không thành công, hậu quả có đủ nghiêm trọng đến mức phải sử dụng hệ thống thiết bị an toàn để giảm thiểu rủi ro không? Nếu vậy, SIL là bắt buộc; nếu hệ thống điều khiển thông thường hoặc các lớp bảo vệ khác đã đủ thì không cần thiết.
IV. Mức SIL và xác suất thất bại nguy hiểm
PFDavg: Xác suất xảy ra sự cố nguy hiểm trung bình ở chế độ nhu cầu thấp - giá trị càng nhỏ thì xác suất xảy ra sự cố càng thấp và khả năng an toàn càng mạnh.
PFH: Xác suất xảy ra sự cố nguy hiểm mỗi giờ - được sử dụng ở chế độ yêu cầu cao/liên tục.
V. Mối quan hệ giữa phòng chống cháy nổ và SIL
Mối quan hệ giữa chống cháy nổ và SIL có thể được tóm tắt trong một câu: chúng trả lời các câu hỏi khác nhau và không thể thay thế nhau. Câu trả lời về chống cháy nổ “liệu thiết bị có đốt cháy môi trường xung quanh hay không”, trong khi câu trả lời của SIL “chức năng an toàn có thể hoạt động đáng tin cậy khi cần thiết hay không”.
Một máy phát được sử dụng trong khu vực nguy hiểm thường cần phải đáp ứng đồng thời hai cấp độ yêu cầu: nó phải có loại chống cháy nổ phù hợp để thích ứng với mức xếp hạng nguy hiểm của khu vực lắp đặt; và nếu nó tham gia vào chức năng thiết bị an toàn thì nó cũng cần phải có khả năng SIL tương ứng. Tuy nhiên, hai chứng chỉ này được đánh giá độc lập. Chứng nhận chống cháy nổ tập trung vào vỏ bọc, giới hạn năng lượng của mạch và nhiệt độ bề mặt; Chứng nhận SIL tập trung vào xác suất xảy ra lỗi nguy hiểm, phạm vi chẩn đoán, kiến trúc khả năng chịu lỗi phần cứng và quản lý vòng đời an toàn.
Ngược lại, một sự hiểu lầm phổ biến là "có chứng nhận SIL nghĩa là không cần thiết phải chống cháy nổ" hoặc "có chứng chỉ chống cháy nổ nghĩa là nó có thể được sử dụng trong vòng an toàn". Cả hai ý tưởng này đều sai. Chứng nhận SIL không đánh giá rủi ro đánh lửa và chứng nhận chống cháy nổ không đánh giá độ tin cậy của các chức năng an toàn. Một thiết bị thực sự phù hợp với vòng an toàn trong khu vực nguy hiểm cần phải có cả chứng chỉ chống cháy nổ hợp lệ và báo cáo đánh giá SIL, đồng thời phạm vi áp dụng của cả hai phải bao gồm các điều kiện vận hành thực tế.
