تعیین و تایید سطح یکپارچگی ایمنی (sil) توربین گازی و ژنراتور در یک نیروگاه سیکل ترکیبی

مقدمه: یکی از راه های تولید برق در نیروگاهها استفاده از توربین های گازی و ژنراتور های همراه می باشد. این تجهیزات به علت استفاده از گاز متان به عنوان سوخت مشعل ها و سرعت دوران بالا، دارای سطح شاخص dow بالایی می باشند، بنابر این درصورتی‌که شرایط مخاطره‌آمیز در توربین گازی توسط سیستم ابزار دقیق ایمنی کنترل نگردد و فرآیند به حالت ایمن هدایت نشود، وقایع فاجعه باری مانند آتش‌سوزی و انفجار و آسیب به اموال و افراد و همچنین قطع فرآیند تولید برق در طولانی مدت رخ خواهد داد، بنابراین می‌توان سیستم‌های ابزار دقیق ایمنی توربین‌های گازی را به‌عنوان «سیستم‌های ایمنی بحرانی» در نظر گرفت، لذا بایستی سطح قابلیت اطمینان و دسترسی عملکرد آن‌ها مورد ارزیابی قرار گیرد. هدف از این تحقیق، تعیین (determination) و تایید (verification) سطح یکپارچگی ایمنی مربوط به عملکرد سیستم ابزار دقیق ایمنی جهت از سرویس خارج کردن توربین گازی و ژنراتور در یک نیروگاه سیکل ترکیبی می‌باشد. روش کار: در این مطالعه سطح یکپارچگی ایمنی با استفاده از دو روش نمودار ریسک کالیبره شده (crg) و آنالیز لایه های حفاظتی مستقل (lopa) تعیین گردید و جهت تایید سطح یکپارچگی ایمنی الزامات مربوط به خرابی های تصادفی سخت افزار (random hardware failure)، تحمل خطای سخت افزاری (hardware fault tolerance) و قابلیت سیستماتیک (systematic capability)، مطابق با استاندارد iec 61511 و iec 61508 در نظر گرفته شده است.  یافته ها: نتایج مطالعه موردی در توربین گازی و ژنراتور نشان داد که روش lopa نسبت به crg روش کمی‌تری می‌باشد و جزئیات بیشتری از لایه‌های حفاظتی مستقل را فراهم می‌کند، لذا روش مناسب‌تری برای تعیین sil می‌باشد. نتایج تایید سطح یکپارچگی ایمنی مربوط به عملکرد سیستم ابزاردقیق ایمنی نصب شده، سطح sil2 را تایید می کند، که به نتایج حاصل از lopa نزدیک تر است. نتیجه گیری: نتایج حاصله نشان داد که عملکرد سیستم ابزار دقیق ایمنی توربین گازی مورد مطالعه دارای سطح قابلیت اطمینان و دسترسی مناسبی است و به‌خوبی پاسخگوی شرایط مخاطره‌آمیز و انحرافات احتمالی می‌باشد. رویکرد حاضر به مهندسین ایمنی و مهندسین ابزاردقیق کمک می کند، قابلیت اطمینان و قابلیت در دسترس بودن عملکرد سیستم های ابزار دقیق ایمنی تجهیزات فرآیندی خود را محاسبه کرده و از قابل قبول بودن یا نبودن آن اطمینان حاصل کنند. 

safety integrity level (sil) determination and verification for gas turbine and generator in a combined cycle power plant

introduction: one of the ways to produce electricity in power plants is to use gas turbines and generators. due to the use of methane gas as the fuel of the burners and the high rotation speed, this equipment has a high dow index level, therefore, if the hazardous conditions in the gas turbine are not controlled by the safety instrumented system and the process is not directed to a safe state, catastrophic events will occur such as fire and explosion and damage to property and people as well as interruption of the power generation process will happen in the long term, so gas turbine safety instrumentation systems can be considered as “critical safety systems”. therefore, the reliability and availability of their function should be evaluated. the purpose of this research is to determine and verify the safety integrity level (sil) related to the safety instrumented function (sif) of the gas turbine and generator in a combined cycle power plant.material and methods: in this study, the safety integrity level was determined by using two methods, calibrated risk graph (crg) and independent protection layer analysis (lopa), and to verify the safety integrity level, the requirements related to random hardware failure, hardware failure tolerance, and systematic capability are considered according to iec 61511 and iec 61508 standards.results: the results of a case study in gas turbine and generator showed that the lopa method is more quantitative than crg and provides more details of independent protective layers, so it is a more suitable method for determining sil. the sil verification results show the sil2 level, closer to the lopa results.conclusion: the obtained results show that the function of the studied gas turbine safety instrumentation system has a suitable level of reliability and availability and is well responsive to risky conditions and possible deviations. the present approach helps safety engineers and instrumentation engineers to calculate the reliability and availability of the function of the safety instrumentation systems of their process equipment and ensure its acceptability or not.