높은 무결성 압력 보호 시스템

High-integrity pressure protection system

HIPPS(High Integrity Pressure Protection System)는 화학공장이나 정유공장 등의 공장의 과압을 방지하기 위해 설계된 안전계기시스템(SIS)의 일종입니다.HIPS는 시스템의 설계 압력이 초과되기 전에 고압의 원천을 차단하여 라인 또는 용기의 파열(폭발)을 통한 격납건물 손실을 방지합니다.따라서 HIPS는 설비의 고압구간과 저압구간 사이의 장벽으로 간주된다.

종래의 시스템

기존 시스템에서는 과도한 압력이 완화 시스템을 통해 처리되었습니다.릴리프 시스템은 설정된 압력이 초과되면 시스템 내 유체의 대체 출구를 열어 보호된 시스템에서 압력이 더 이상 증가하지 않도록 합니다.일반적으로 이 대체 배출구는 여분의 오일을 안전하게 처리하기 위해 플레어 또는 환기 시스템으로 이어집니다.구제 시스템은 안전한 폐기를 위해 과도한 유체의 유입을 제거하는 것을 목적으로 하며, HIPS는 과잉 유체의 유입을 방지하고 이를 시스템에 포함하는 것을 목적으로 합니다.

기존의 릴리프 시스템은 환경에서의 (가연성 및 독성) 프로세스 유체 또는 그 연소 생성물의 방출과 같은 단점이 있으며, 설비의 큰 설치 면적도 종종 있습니다.환경에 대한 인식이 높아짐에 따라 구호 시스템이 항상 수용 가능한 해결책은 아닙니다.그러나 단순성, 비교적 저렴한 비용 및 광범위한 가용성 때문에 기존 구제 시스템이 여전히 자주 적용됩니다.

HIPS의 장점

HIPS는 다음과 같은 경우에 장비를 보호하는 솔루션을 제공합니다.

  • 고농도 및/또는 유속 처리
  • 환경을 보호해야 한다
  • 개발의 경제적 실행 가능성은 개선이 필요하다
  • 발전소의 위험 프로파일은 감소되어야 한다.

HIPS는 IEC 61508 및 IEC 61511 표준에 따라 설계 및 구축된 계기식 안전 시스템입니다.

국제 표준 IEC 61508 및 61511은 장비, 인력 및 환경을 보호하기 위한 장치를 논의할 때 안전 기능과 안전 계장 시스템(SIS)을 참조합니다.이전 표준에서는 안전 차단 시스템, 비상 차단 시스템 또는 마지막 방어 계층과 같은 용어를 사용한다.

HIPS 컴포넌트

적어도 안전 릴리프 밸브와 동일한 신뢰성으로 지정된 시간 내에 과압원을 폐쇄하는 시스템을 보통 HIPS라고 합니다.이러한 HIPS는 다음과 같은 완전한 기능 루프입니다.

  • 고압을 검출하는 센서(또는 이니시에이터)
  • 센서에서 최종 소자로의 출력으로 입력을 처리하는 논리 솔버
  • 프로세스를 안전한 상태로 만들어 현장에서 시정조치를 실제로 수행하는 최종 요소.HIPS의 경우 이는 과압의 원천을 차단하는 것을 의미합니다.마지막 요소는 밸브, 액추에이터 및 솔레노이드로 구성됩니다.

도표

HIPS 시스템의 예

위의 방식은 로직 솔버에 연결된 3개의 압력 송신기(PT)를 나타냅니다.해결사는 3점 만점에 2점(2oo3)의 투표에 따라 최종 요소를 활성화할지 여부를 결정합니다.닫을 밸브를 1oo2 솔레노이드 패널이 결정합니다.여기서 최종 요소는 다운스트림 시설(오른쪽)로의 흐름을 차단하여 최대 압력을 초과하지 않도록 하는 2개의 블록 밸브로 구성됩니다.발전소 운영자는 압력 경보(PA)를 통해 HIPS가 활성화되었음을 경고합니다.이 시스템에는 높은 수준의 용장성이 있습니다.

  • 3개의 압력 송신기 중 하나가 고장나도 HIPS 기능이 저하되지 않습니다. 활성화하려면 고압 측정치가 두 개 필요하기 때문입니다.
  • 두 블록 밸브 중 하나가 고장나면 다른 밸브가 HIPS 작동 시 닫히기 때문에 HIPS 기능이 저하되지 않습니다.

HIPS 정의를 실현하는 유일한 수단으로서 상기의 설계에 자신을 한정해서는 안 된다.항상 HIPS는 다운스트림플로우가 차단되었을 때 고압원을 분리하여 업스트림 기기(고압원)를 신뢰성 높은 방법으로 분리하는 수단이라고 생각할 필요가 있습니다.고압의 이 공급원이 펌프(액체의 경우)든 가스 압축기(기체의 경우)든, 이러한 경우 HIPS의 목적은 펌프 또는 가스 압축기를 신뢰성 있고 안전한 방법으로 정지시키는 것입니다.

표준 및 설계 프랙티스

환경 제약과 함께 지속적으로 증가하는 유속은 HIPS의 마지막 수십 년 동안 궁극적인 보호 시스템으로 널리 그리고 빠르게 수용되기 시작했습니다.

국제전기표준위원회(IEC)는 1998년과 2003년에 IEC 61508과 IEC 61511 표준을 도입했다.이러한 표준은 다양한 위험 정의 수준을 가진 다양한 부문에 적용할 수 있는 안전 시스템의 설계, 구현 및 관리를 위한 상세한 프레임워크와 수명 주기 접근방식을 제공하는 성능 기반, 비규범적 표준이다.이러한 표준은 HIPS에도 적용됩니다.

IEC 61508은 주로 전기/전자/프로그램 가능한 안전 관련 시스템에 초점을 맞추고 있다.그러나 기계 시스템을 비롯한 다른 기술에 기반한 안전 관련 시스템의 프레임워크도 제공한다.IEC 61511은 안전계측시스템 설계자, 통합자 및 사용자를 위해 IEC에 의해 추가되며 안전루프의 다른 부분(센서 및 최종 요소)에 대해 보다 상세하게 다룬다.

안전 계장 시스템의 설계 기준은 필수 안전 무결성 수준(SIL)입니다.SIL은 발전소 또는 공정의 위험 분석 중에 얻어지며 필요한 위험 감소를 나타낸다.SIS는 1~4 범위의 해당 SIL 요건을 충족해야 한다.IEC 표준은 설계 및 유지보수를 포함한 기기의 라이프사이클에 대한 각 SIL의 요건을 정의합니다.또한 SIL은 루프 및 그 다른 요소에 대한 완전한 루프 및 아키텍처 제약조건에 대해 필요한 Failure On Demand(PFD; 고장 온 디맨드) 확률을 정의합니다.

HIPS의 요건은 PFD 수준만으로 단순화해서는 안 되며, 질적 요건과 아키텍처 제약은 HIPS와 같은 계측 보호 시스템에 대한 요건의 필수적인 부분을 구성한다.

유럽 표준 EN12186(기존 DIN G491) 및 보다 구체적인 EN14382(기존 DIN 3381)는 지난 수십 년간 (기계적으로) 계측된 과압 보호 시스템에 사용되어 왔습니다.이 표준은 가스 플랜트의 과압 보호 시스템 및 그 구성 요소에 대한 요건을 규정한다.루프의 응답시간 및 정확도뿐만 아니라 최종 요소의 액추에이터 초과사이즈를 위한 안전계수도 이들 표준에 의해 규정된다.EN14382 규격 준수를 증명하기 위한 설계 검증 및 테스트는 필수입니다.따라서 사용자는 HIPS 설계에 대해 이 표준을 참조하는 경우가 많습니다.

외부 링크