Système instrumenté de sécurité
Un système instrumenté de sécurité est un système visant à mettre un procédé en position de repli de sécurité (c'est-à-dire un état stable ne présentant pas de risque pour l'environnement et les personnes), lorsque le procédé s'engage dans une voie comportant un risque réel pour le personnel et l'environnement (explosion, feu…). Un SIS se compose de trois parties :
- une partie capteur chargée de mesurer la dérive d'un paramètre (pression, température ...) vers un état dangereux ;
- une partie système de traitement logique (UTL) chargée de récolter le signal provenant du capteur, de traiter celui-ci et de commander l'actionneur associé ;
- une partie actionneur chargée de mettre le procédé dans sa position de sécurité et de la maintenir.
La probabilité de défaillance sur demande du SIS est déterminée par le calcul et la combinaison des probabilités de défaillance de ses composants. Ces probabilités dépendent des taux de défaillances des composants, des taux de défaillances dangereuses détectées et du facteur qui caractérise les défaillances de cause commune.
Contexte
Lorsque les systèmes automatisés présentent des risques potentiels pour les personnes, l'environnement ou les biens, diverses sécurités sont mises en œuvre. Celles-ci participent soit à la prévention (en minimisant la probabilité d'apparition d'un risque), soit à la protection (pour limiter les conséquences d'un dysfonctionnement). Les systèmes instrumentés de sécurité (SIS) sont souvent utilisés comme moyens de prévention pour réaliser ces fonctions instrumentées de sécurité (SIFs). Pour concevoir ces systèmes, deux normes sont utilisées : l'ANSI/ISA S84.01-1996 et l'IEC 61508. Ces deux normes sont fondées sur le principe de l'évaluation de la réduction du risque nécessaire pour atteindre un niveau de risque acceptable.
Conformité aux normes ANSI/ISA S84.01-1996 et CEI 61508
Les normes ANSI/ISA S84.01-1996 et CEI 61508 établissent les prescriptions relatives à la spécification, la conception, l'installation, l'exploitation et la maintenance du SIS, afin d'avoir toute confiance dans sa capacité à amener et/ou à maintenir le procédé dans un état de sécurité. Les étapes de base requises pour assurer la conformité à ces deux normes de sécurité sont :
- Établir une cible de sécurité (risque acceptable) du procédé et évaluer le risque existant.
- Identifier les fonctions de sécurité requises et les affecter aux niveaux de protection.
- Déterminer si la fonction instrumentée de sécurité est requise.
- Implémenter la fonction instrumentée de sécurité dans un SIS et déterminer le SIL du SIS.
- Vérifier que le SIS permet d'atteindre la cible de sécurité exigée au départ.
La table donne le SIL du SIS en fonction de la valeur de son PFD et de sa fréquence de sollicitation.
| SIL | Faible demande (PFDavg) |
Demande élevée (Défaillances/heure) |
|---|---|---|
| 4 | 10−5 < PFD < 10−4 | 10−9 < PFD < 10−8 |
| 3 | 10−4 < PFD < 10−3 | 10−8 < PFD < 10−7 |
| 2 | 10−3 < PFD < 10−2 | 10−7 < PFD < 10−6 |
| 1 | 10−2 < PFD < 10−1 | 10−6 < PFD < 10−5 |
Méthodes qualitatives et quantitatives pour la détermination des SIL
La détermination du SIL d'un SIS peut s'obtenir par différentes méthodes :
- méthodes qualitatives : Il s'agit de méthodes qui permettent de déterminer le niveau de SIL à partir de la connaissance des risques associés au procédé ;
- méthodes semi quantitatives : La méthode la plus répandue est la matrice de risque. Cette matrice donne le niveau de SIL en fonction de la gravité de risque et de sa fréquence d'occurrence ;
- méthodes quantitatives : Il s'agit des méthodes qui permettent de calculer le PFD des SIS à partir des probabilités de défaillances de leurs composants. Les méthodes les plus répandues sont :
- les équations simplifiées,
- les arbres de défaillances,
- les approches Markoviennes.