새로운 SIS로 화학 공장의 위험을 감소한 PPG
방호계층분석(LOPA) 기법을 도입한 화학물질 제조업체는 위험을 줄이고 공장의 기타 중요한 요구사항을 해결하려면 확장 가능한 새로운 안전 계기 시스템이 필요하다는 사실을 깨달았습니다.
기업 역사가 1899년까지 거슬러 올라가는 PPG의 미국 오하이오주 바버튼 생산 공장에서 변화는 낯설지 않습니다.
유리 제조를 위한 원료에서 다양한 특수 화학물질로 이 기업의 제품은 많은 진화를 거쳤습니다. 운영 방식도 수동 프로세스에서 오늘날의 보다 자동화되고 분산된 제어 기반 운영으로 완전하게 탈바꿈했습니다.
가장 최근에는 작업자가 안전 위험을 평가하고 완화하는 방법이 바뀌었습니다. 최근 도입한 방호 계층 분석(LOPA) 위험 평가 방법은 작업자가 공장 보호 장치의 효과를 더 잘 이해할 수 있게 해 주었으며, 보호 장치를 강화해야 할 영역을 식별하는 데에도 유용한 것으로 입증되었습니다.
안전 위험 발견
클로로포름산은 바버튼 공장에서 사용되는 가장 작은 공정 단위 중 하나로 공장에서 가장 높은 안전 위험 중 하나이기도 합니다.
공장의 작업자는 OSHA의 공정 안전 관리 표준(29CFR1910.119)에 따라 수십 년 동안 장치에 대한 공정 위험 평가(PHA)를 수행해왔습니다. LOPA가 도입되면서, 작업자는 이제 해당 PHA로 식별된 보호 장치를 평가하여 효과를 수량화하고 검증해야 하게 되었습니다.
PPG의 선임 공정 제어 엔지니어인 맷 킨싱어(Matt Kinsinger)는 "현재 인터록을 평가하고 보호할 수 있는 시나리오를 살펴보는 것부터 시작했다”며 “그런 다음 PHA에서 이미 높은 위험으로 분류된 모든 항목을 재평가하여 적절한 보호 기능이 마련되어 있는지를 확인했다. 이를 통해 기존 제어 시스템, 계기 및 제어 장치를 개선하여 허용 가능한 위험 수준에 부합할 기회를 식별할 수 있었다”고 말했습니다.
이를 토대로 킨싱어와 그의 팀은 ISA-84/IEC-61511 표준에 따라 새로운 안전 계기 시스템(SIS)에 대한 요구사항을 수립했습니다. 새로운 SIS는 공정 장치의 위험을 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 공장의 다른 주요 요구사항들을 해결해 줄 것이었습니다.
요구사항에는 다음이 포함되었습니다.
- 유용성: 팀은 사용하기 쉬운 작업자 인터페이스를 기존 분산제어시스템(DCS) 인터페이스와 쉽게 통합하기를 원했습니다.
- 확장성: SIS 시스템이 신규 또는 수정된 공장 장비를 지원할 수 있어야 했습니다.
- 추가 가능성: SIS에 향후의 분석 또는 PHA를 기반으로 더 높은 수준의 보호를 위한 요구사항을 쉽게 추가할 수 있기를 원했습니다.
확장 가능한 SIS 솔루션
팀은 이미 공장에서 사용되고 있던 기술 공급업체 두 곳의 SIS 제품을 검토한 후 로크웰 오토메이션의 AADVANCE® 시스템을 선택했습니다. 시스템이 유연하고 확장 가능하여 소량 I/O에서 대규모 시스템에 이르는 작업에 사용할 수 있고 애플리케이션에서 여러 SIL 수준을 충족할 수 있기 때문이었습니다. 또한 시스템은 플랜트의 기존 AllenBradley® ControlLogix® 컨트롤러로 쉽게 표준 통신을 제공했습니다.
킨싱어는 "AADvance 시스템은 SIS에 대한 우리의 모든 요구사항을 충족했다"며 “가격의 측면에서도 경쟁력이 있었고 모든 초기 요구사항을 충족했고 필요에 따라 쉽게 확장도 가능하다”고 말했습니다.
주문이 접수된 후, 4개월이라는 짧은 기간이 주어졌습니다. 팀은 계획된 다운타임 동안 새로운 시스템을 구축하고 구현해야 했습니다.
먼저, 로크웰 오토메이션은 업그레이드를 지원할 프로젝트 관리자와 프로젝트 엔지니어를 할당했습니다. 프로젝트 관리자는 팀의 회의, 커뮤니케이션 및 문서화를 조율하여 프로젝트를 진행하고 이정표가 충족되었는지 확인했습니다. 프로젝트 엔지니어는 킨싱어 및 그의 팀과 긴밀하게 협력하여 모든 요구사항을 충족하는 시스템을 구축했습니다.
공장 승인 테스트(FAT)를 위해, 킨싱어는 SIS 통신을 포함하도록 수정된 예비 컨트롤러를 가지고 로크웰 오토메이션의 휴스턴 시설을 방문했습니다. 로크웰 오토메이션 팀은 모든 안전 계기 기능(SIF), I/O 포인트, 바이패스 및 리셋 조건 시뮬레이션 등이 포함된 상세한 FAT를 수행했습니다.
그런 다음, SIS를 바버톤 공장으로 이송했고, PPG의 직원이 외부 지원 없이 FAT와 동일한 현장 승인 테스트(SAT)를 수행했습니다. 이를 통해 ISA-84/IEC-61511 표준에 준하는 시스템의 검증이 완료되었습니다.
격차 해소
킨싱어와 그의 팀은 예정된 일정에 따라 AADvance 시스템을 설치하고 가동한다는 목표를 달성했습니다.
새로운 SIS는 클로로포름산 공정 장치에 대한 공장의 허용 가능한 위험 수준을 충족하는 데 필요한 보호 기능을 제공합니다. 또한 공장과 함께 성장하거나 변화할 수 있는 유연성을 제공합니다. 이는 프로세스가 이미 적정 용량에 도달해 확장해야 할 가능성이 높기 때문에 중요한 문제입니다. 또한 공장에서 공정 위험에 대한 지속적인 재평가가 이루어지고 있었기 때문에 SIS가 변경될 가능성이 매우 높습니다.
킨싱어는 "현재 시스템에 대한 포괄적인 검토 작업을 수행했다”며 "SIS에 항목을 추가하거나 향후 PHA를 기반으로 더 높은 수준의 보호를 제공할 것"이라고 말했습니다.
