SIS, SIF ve SIL 3 ile Diğer SIL Seviyeleri Arasındaki Farkların Anlaşılması

Güvenlik Enstrümantasyon Sistemleri (GES), özellikle kimya, enerji ve petrokimya gibi yüksek riskli sektörlerde modern endüstride kritik öneme sahiptir. Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL), GES'nin güvenliğini ve güvenilirliğini ölçmek için önemli bir göstergedir.

SIL 3, güvenlik açısından kritik sistemlerde sıkça tartışılan bir konu haline geldiğinden, SIL'nin tanımını, seviyelerini ve uygulamalarını, ayrıca SIL 3'ün özel anlamını ve uygulanabilir senaryolarını anlamak özellikle önemlidir. Bu makale, SIS ve SIL arasındaki ilişkiyi tam olarak kavramanıza yardımcı olacak, SIL 3'ün önemine odaklanarak pratik uygulamalarda uygun seçimler yapmanıza destek olmayı amaçlamaktadır.

SIS ve SIF'nin Temel Kavramları

Güvenlik Enstrümantasyon Sistemi (SIS), bir veya daha fazla Güvenlik Enstrümantasyon Fonksiyonunu (SIF) uygulamak üzere tasarlanmış bir sistemdir.

Ölçüm cihazları, mantık denetleyicileri, aktüatörler, son kontrol elemanları ve ilgili uygulama yazılımlarından oluşan SIS'nin ana görevi, proses operasyonlarını izlemek ve tehlikeler oluştuğunda kazaları önlemek için zamanında önlemler almaktır.

Güvenlik Enstrümantasyon Fonksiyonu (SIF), bir SIS tarafından gerçekleştirilen özel bir güvenlik fonksiyonudur. Prosesteki güvensiz durumları izlemek ve acil kapatma, güç kesme ve basınç tahliye cihazlarının etkinleştirilmesi gibi ilgili kontrol önlemlerini almak için kullanılır.

Yukarıdaki tanımlarda, bir dereceye kadar "döngüsel tanım" ile karşılaşırız - bir güvenlik enstrümantasyon fonksiyonu bir güvenlik enstrümantasyon sistemi tarafından uygulanır ve bir güvenlik enstrümantasyon sistemi güvenlik enstrümantasyon fonksiyonlarını uygulamak için kullanılır. Bu döngüsel tanım, sistem ve fonksiyonları arasındaki yakın bağlantıyı ve uygulama yolunu anlamamıza yardımcı olur.

Güvenlik Bütünlüğü Seviyesi (SIL), bir Güvenlik Enstrümantasyon Fonksiyonunun (SIF) belirli riskleri azaltma yeteneğinin bir ölçüsüdür.

SIL 1'den SIL 4'e kadar dört SIL seviyesi vardır, SIL 4 en yüksek seviyedir, en düşük arıza olasılığını ve en yüksek sistem güvenilirliğini gösterir. SIL seviyesi ne kadar yüksek olursa, sistem için güvenlik gereksinimleri o kadar yüksek olur ve daha karmaşık ve tehlikeli ortamlarda çalışmasına olanak tanır.

SIL seviyeleri genellikle PFDavg (Ortalama Talep Üzerine Tehlikeli Arıza Olasılığı) ve PFH (Saat Başına Tehlikeli Arıza Frekansı) ile ilişkilidir. Her SIL seviyesinin karşılık gelen standart gereksinimleri vardır:

• SIL 1: Nispeten yüksek arıza olasılığına izin veren düşük riskli ortamlar için uygundur.
• SIL 2: Orta riskli ortamlar için uygundur.
• SIL 3: Düşük arıza olasılığı gerektiren yüksek riskli ortamlar için uygundur.
• SIL 4: Son derece düşük arıza olasılığı gerektiren son derece yüksek riskli ortamlar için uygundur.

Bu seviyeler, tasarım ekiplerinin sistemin güvenilirlik gereksinimlerini ve gerekli güvenlik seviyelerini değerlendirmelerine yardımcı olur.

SIL, SIF ve SIS Arasındaki Fark

IEC 61511 ve VDI/VDE 2180-1 standartlarına göre, yüksek bütünlüklü koruma gerektirmeyen bazı Düşük Bütünlüklü Güvenlik Fonksiyonları (LIF'ler) bulunmaktadır. Bu fonksiyonlar 10'dan az Risk Azaltma Faktörüne (RRF) sahiptir ve genellikle güvenlik sistemlerinde uygulanmaları gerekmez.

• SIL-a: "Özel güvenlik gereksinimi yok" veya "bir SIS koruma katmanı gerektirmeyebilir" anlamına gelir, bu da ek bir güvenlik enstrümantasyon sisteminin koruma için gerekli olmadığı anlamına gelir.
• SIL-0: "Güvenlik gereksinimi yok" anlamına gelir. Bu tür fonksiyonlar, müdahale için özel koruma katmanları (güvenlik enstrümantasyon sistemleri gibi) gerektirmez. Örneğin, Temel Proses Kontrol Sistemi (BPCS) koruma katmanı altındaki ekipmanların maksimum Risk Azaltma Faktörü 10'dur.

Bu güvenlik fonksiyonları karmaşık SIS koruma katmanları gerektirmese de, yine de belirli temel güvenlik sorumluluklarını üstlenirler. SIL analizinde, SIL-a, SIL-0 ve SIL-1 olarak derecelendirilen fonksiyonlar genellikle düşük riskli senaryolar olarak kabul edilir. Bu senaryolarda, açma ve kapatma gibi fonksiyonlar, yüksek bütünlüklü güvenlik sistemlerinin desteği olmadan mevcut kontrol sistemleri aracılığıyla tamamlanabilir.

Bu düşük bütünlüklü güvenlik fonksiyonlarının tasarımı ve uygulaması makuldür, özellikle yüksek bütünlüklü sistemlerin karşılaşabileceği potansiyel "aşırı yüklenme" sorunu göz önüne alındığında. Bazı durumlarda, bu fonksiyonları kontrol sistemleri aracılığıyla yeterli güvenilirlikle gerçekleştirmek, risk kabul kriterlerini karşılamanın yanı sıra aşırı yatırımı da önleyebilir.

IEC standardı SIL-a ve SIL-0'ı tanımlarken, VDI/VDE SIL-0 ve SIL-1# için alternatifler sunar. İki standart arasında terminoloji farklılıkları olsa da, bunlar özünde düşük Risk Azaltma Faktörü (< 10) gerektiren ve güvenlik sistemlerinde uygulanması gerekmeyen düşük bütünlüklü güvenlik fonksiyonlarıdır.

SIL 3, IEC 61508 standardında tanımlanan güvenlik bütünlüğü seviyelerinden biridir. Talep üzerine arızalar için 1.000 - 10.000 arasında bir Risk Azaltma Faktörü ve saatte 10⁻⁸ - 10⁻⁷ arasında bir arıza olasılığı gerektirir. SIL 3 tipik olarak petrokimya, kimya işleme ve enerji santralleri gibi yüksek riskli ortamlarda uygulanır. SIL 3'ün önemi, belirli tehlikelerle ilişkili riskleri kabul edilebilir bir seviyeye etkili bir şekilde azaltma yeteneğinde yatmaktadır.

SIL 3 ekipmanları, özellikle düşük riskli ortamlarda, gereksiz gibi görünse de, SIL 3 ekipmanlarının kullanılması belirli durumlarda önemli güvenlik iyileştirmeleri sağlayabilir. Örneğin, T-proof test aralığını (test doğrulama süresi) uzatabilir, böylece gizli arızaların tespit edilme verimliliğini artırabilir.

SIL 3, bireysel ekipmanlar için değil, ekipman tarafından gerçekleştirilen fonksiyonlar için derecelendirilir, bu da yüksek riskli ortamlarda yeterli güvenlik garantileri sağlayabilmesini sağlar. Ekipman seçimi için SIL 3, daha yüksek güvenilirlik gereksinimleri ve yedekli tasarım anlamına gelir ve ekipman genellikle daha pahalıdır. Ancak, bu kritik uygulamalar için gerekli bir yatırımdır.

SIL 3'ü uygulamak ve sürdürmek ek yatırım gerektirir. İlk ekipman tedarik maliyetlerine ek olarak, SIL 3, operasyon ekibinin belirli becerilere sahip olmasını gerektirir, bu da eğitim ve personel yönetimi için ek maliyetler anlamına gelir. Ayrıca, SIL 3 ekipmanları tipik olarak daha yüksek tasarım ve test gereksinimlerine sahiptir, bu nedenle maliyeti geleneksel ekipmanlardan daha yüksektir.

Ancak, SIL 3'ün maliyeti, potansiyel riskler ve olası kayıplarla karşılaştırıldığında buna değerdir. Özellikle yüksek riskli ortamlarda, SIL 3'ü uygulamamanın maliyeti, uygulama maliyetini fazlasıyla aşabilir. SIL 3, sistem güvenliğini artırmanın yanı sıra kazaların olasılığını azaltabilir, üretim süreci boyunca personel, ekipman ve çevrenin güvenliğini sağlayabilir.

SIL derecelendirmesi sadece teknik bir konu değil, aynı zamanda kapsamlı bir risk yönetimi sürecidir. HAZOP (Tehlike ve Operabilite Çalışması) ve LOPA (Koruma Katmanı Analizi) gibi yöntemler kullanılarak, prosesteki potansiyel tehlikeler sistematik olarak analiz edilebilir ve gerekli SIL seviyesi belirlenebilir. SIL seviyesi seçimi, riskin türünü, oluşma olasılığını, kazaların sonuçlarını ve gerekli risk azaltma seviyelerini dikkate almalıdır.

Bir SIS tasarlarken, güvenlik açısından kritik ve güvenlik açısından kritik olmayan bileşenler arasında ayrım yapmak çok önemlidir. Güvenlik açısından kritik bileşenler, sıcaklık ve basınç sensörleri ve acil kapatma sistemleri gibi güvenlik için gerekli olan ölçüm değişkenleri ve eylemleri ifade eder. Diğer yandan, güvenlik açısından kritik olmayan bileşenler, sistem güvenliğini doğrudan etkilemeyen ve proses güvenliği üzerinde doğrudan bir etkisi olmayan bileşenlerdir.

GB/T 21109.1-2022 gibi standartlar, SIS tasarımı için çerçeveyi ve gereksinimleri ayrıntılı olarak belirtir, işletmelerin SIS'yi uygularken bilimsel ve sistematik tasarım spesifikasyonlarını izlemelerine yardımcı olarak SIL seviyesinin ve fonksiyonel gereksinimlerin karşılanmasını sağlar.

SIL seviyeleri, özellikle SIL 3, yüksek riskli ortamlarda uygulandığında sistem güvenliğini etkili bir şekilde artırabilir. SIL 3'ün uygulama maliyeti nispeten yüksek olsa da, belirli senaryolarda güvenlik kazalarını önlemek, riskleri azaltmak ve üretim güvenliğini sağlamak için kritik öneme sahiptir.

SIL 3'ü benimseyip benimsemeyeceğine karar verirken, işletmeler risk değerlendirmesini, maliyet-fayda analizini ve uzun vadeli güvenlik garantilerini kapsamlı bir şekilde değerlendirmelidir. Endüstriyel teknolojinin gelişmesiyle birlikte, SIL'nin uygulaması daha fazla alanda teşvik edilecek ve yeni teknolojiler ve yöntemler güvenlik enstrümantasyon sistemlerinin etkinliğini ve güvenilirliğini daha da artıracaktır.