化学産業における安全計装システム（SIS）の導入：ベストプラクティスと洞察

化学産業では、プロセスが可燃性、有毒、または高圧物質を扱うことが多く、安全性は単なる規制要件ではなく、持続可能な操業の基盤です。最も重要な保護層の1つは、安全計装システム（SIS）であり、危険な状態を検出し、事故が発生する前にプロセスを安全な状態にするように設計されています。

この記事では、化学プラントにおけるSISの導入プラクティスについて、設計原則、実装手順、および実際の適用シナリオを解説します。

1. 安全計装システム（SIS）とは？

安全計装システムは、プロセス変数を監視し、異常な状態が検出された場合に安全機能を実行する独立した制御システムです。その目的は、以下のような規格で定義されているように、リスクを許容可能なレベルまで低減することです。

• IEC 61511（プロセス産業における機能安全）
• IEC 61508（電気/電子/プログラマブルシステムの機能安全）

主なコンポーネントには以下が含まれます。

• センサー: プロセス状態を検出（例：圧力、温度、流量）。
• ロジックソルバー: 信号を評価し、保護アクションを決定します。
• 最終要素: プロセスを安全な状態にするシャットダウンバルブやリレーなどのアクチュエーター。

2. 化学産業における導入プラクティス

a) リスク評価とSILの決定

• プロセスハザード分析（PHA）とプルーフテストを実施します。バーナー管理システム（BMS）
• 安全インテグリティレベル（SIL）を定義します。SISの設計がリスク削減目標に合致していることを確認します。
• b) システムアーキテクチャと冗長性

単一故障点を回避するために、

• 冗長センサーとロジックソルバーを使用します。重要な測定には、
• d) テストと検証を適用します。独立性を維持するために、SISを基本プロセス制御システム（BPCS）から分離します。
• c) エンジニアリングと実装

IEC 61511のライフサイクルアプローチ

• に従います：仕様→設計→実装→検証→運用→廃止。認定されたハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントを使用します。フェイルセーフ設計原則
• （例：バルブはデフォルトで閉位置）を適用します。
• d) テストと検証工場受入試験（FAT）と

現場受入試験（SAT）

• を実施します。信頼性を検証するために、定義された間隔でプルーフテストを実施します。バーナー管理システム（BMS）
• e) 運用とメンテナンスSIS機能について、オペレーターとメンテナンススタッフを訓練します。変更管理（MoC）
• 手順を、変更がある場合は実装します。

要求時故障確率（PFDavg）

• などのパフォーマンス指標を継続的に監視します。
• 3. 化学プラントにおける適用シナリオ緊急シャットダウン（ESD）: 異常な状態が発生した場合のプロセスユニットの隔離。
• 高圧保護: 圧力が安全限界を超えた場合のバルブの閉鎖またはシステムのベント。バーナー管理システム（BMS）

: 炉の安全な起動、運転、およびシャットダウンの確保。

• 有毒物質放出防止: 漏れの検出と封じ込めシステムの起動。
• オーバーフィル保護: こぼれや爆発につながる可能性のあるタンクのオーバーフローの防止。
• 4. 効果的なSIS導入の利点安全性の向上
• : 作業者、資産、および環境を保護します。規制遵守
• : グローバルスタンダードおよびローカル規制に適合します。操業の継続性

: 計画外のシャットダウンとダウンタイムを削減します。

• 評判と信頼: 安全性と信頼性へのコミットメントを示します。
• 結論化学産業における安全計装システムの導入は、
• ライフサイクルへのコミットメントであり、一度限りのプロジェクトではありません。リスク評価から廃止まで、すべてのステップを正確さ、文書化、および継続的な改善をもって実行する必要があります。
• 適切に設計および保守された場合、SISは単なるコンプライアンスツールではなく、戦略的な安全対策

となり、化学プラントが高リスク環境で自信を持って操業できるようになります。