Sil target selection verification exida

Preview:

DESCRIPTION

Shanghai: Oil Gas Petrochemical Seminar: exida workshop (Koen Leekens)

Citation preview

SIL Target Selection – SIL Verification

Shanghai, 16 March 2011Koen Leekens

Singapore +65 6222 5160 Shanghai +86 21 5171 7250Hong Kong +852 2633 7727

Canada +1 403 475 1943United Kingdom +44 2476 456 195Netherlands +31 318 414 505

Exida Contacts

Copyright exida LLC ® 2000-2011

g gGermany +49 89 4900 0547USA +1 215 453 1720Switzerland +41 22 364 14 34

Australia / NZL +64 3 472 7707Mexico +52 55 5611 9858South Africa +27 31 267 1564

IEC 61511 is Risk BasedIEC 61511 is Risk Based

“There is risk in reaping the cheese”Reduce the Risk to a tolerable level“There is risk in reaping the cheese”Reduce the Risk to a tolerable levelReduce the Risk to a tolerable levelReduce the Risk to a tolerable level

Copyright exida LLC ® 2000-2011

The IEC 61511 Safety Lifecycle

Analysis PhaseAnalysis PhaseAnalysis PhaseAnalysis Phase

Copyright exida LLC ® 2000-2011

What is…?

SIL Target  Selection:

“Select the Safety Integrity Level (SIL) for each Safety Instrumented Function (SIF). The SIL Target is the risk reduction to be provided by the SIF to bring the ( ) g p y gactual risk below the tolerable risk”

Copyright exida LLC ® 2000-2011

SIL Target Selection Methods

Risk Graph

Hazard MatrixHazard Matrix

Frequency Based Targets (LOPA)Most Accurate resulting in best cost versus safety 

Copyright exida LLC ® 2000-2011

SIL Target Selection Methods

Risk Graph

Hazard MatrixHazard Matrix

Frequency Based Targets (LOPA)Most Accurate resulting in best cost versus safety 

Copyright exida LLC ® 2000-2011

Simplified Exercise

Risk of 1 Fatality …

per year

per 10 year

HIGH RISK

per 100 year

per 1,000 year

per 10,000 year

per 100 000 year

per 1,000,000 year

per 100,000 year

LOW RISK

Copyright exida LLC ® 2000-2011

“Risk‐O‐Mometer”

Simplified Exercise

Risk of 1 Fatality … Practical SIL Target Selection

per year

per 10 year

HIGH RISK

per 100 year

per 1,000 year

per 10,000 year

per 100 000 year

per 1,000,000 year

per 100,000 year

LOW RISK

Copyright exida LLC ® 2000-2011

“Risk‐O‐Mometer”

1. Define Tolerable Risk

Risk of 1 Fatality … Practical SIL Target Selection

per year

per 10 year

per 100 year

per 1,000 year Tolerable Risk must 

per 10,000 year

per 100 000 year

be defined by Corporate

per 1,000,000 year

per 100,000 year

Copyright exida LLC ® 2000-2011

1. Define Tolerable Risk

Risk of 1 Fatality … Practical SIL Target Selection– Company Tolerable Risk Guidelines:

per year

per 10 year

1 Fatality per 100.000 year (=10‐5)

per 100 year

per 1,000 yearObjective

Reduce risk belowper 10,000 year

per 100 000 year

Reduce risk below this Tolerable Frequency

per 1,000,000 year

per 100,000 yearq y

Copyright exida LLC ® 2000-2011

2. Determine Actual Risk

Risk of 1 Fatality … Practical SIL Target Selection– Company Tolerable Risk Guidelines:

per year

per 10 year

1 Fatality per 100.000 year (=10‐5)– Result HAZOP “Cryogenic Heat exchange”

Imbalance warm/cold flow can result in f i d f t f i d

per 100 year

per 1,000 year

freezing and fracture of pipe, and explosion. 

per 10,000year

per 100 000year

HAZOP PHA method to

per 1,000,000 year

per 100,000year PHA method to identify Hazards

Copyright exida LLC ® 2000-2011

2. Determine Actual Risk

Practical SIL Target Selection– Company Tolerable Risk Guidelines:

Risk of 1 Fatality …

1 Fatality per 100.000 year (=10‐5)– Result HAZOP “Cryogenic Heat exchange”

Imbalance warm/cold flow can result in f i d f t f i d

per year

per 10 year

freezing and fracture of pipe, and explosion. per 100 year

per 1,000 year

per 10,000year

per 100 000year

Actual RiskFrequence (1/time)

per 1,000,000 year

per 100,000year Frequence (1/time) Consequence (%)

Copyright exida LLC ® 2000-2011

2. Determine Actual Risk

Practical SIL Target Selection– Company Tolerable Risk Guidelines:

Risk of 1 Fatality …

1 Fatality per 100.000 year (=10‐5)– Result HAZOP “Cryogenic Heat exchange”

Imbalance warm/cold flow can result in f i d f t f i d

per year

per 10 year

freezing and fracture of pipe, and explosion. 

– Actual Risk Frequency Flow Imbalance: 10 year

per 100 year

per 1,000 year Frequency Flow Imbalance: 10 yearConsequence: 1 fatalityper 10,000year

per 100 000year

per 1,000,000 year

per 100,000year

Copyright exida LLC ® 2000-2011

3. Take credit for “Other Layers of Protection”

InitiatingInitiatingEvent

Layers of Protection Outcome

Flow Imbalance

OperatorFails

No pipe fracture

No Ignition ExplosionImbalance Fails fracture

0.001

0.2 Per Year

0 50.5

0.1

0.1

Per Year No Event

Copyright exida LLC ® 2000-2011

3. Take credit for “Other Layers of Protection”

Practical SIL Target Selection– Company Tolerable Risk Guidelines:

Risk of 1 Fatality …

1 Fatality per 100.000 year (=10‐5)– Result HAZOP “Cryogenic Heat exchange”

Imbalance warm/cold flow can result in f i d f t f i d

per year

per 10 year

freezing and fracture of pipe, and explosion. 

– Result of Risk AssessmentFrequency Flow Imbalance: 10 year

per 100 year

per 1,000 year Frequency Flow Imbalance: 10 yearConsequence: 1 fatality

– Layer of Protection Analyses (LOPA):Reduced Frequency: 1000 year

per 10,000year

per 100 000year educed eque cy 000 yea

per 1,000,000 year

per 100,000year

Copyright exida LLC ® 2000-2011

3. Take credit for “Other Layers of Protection”

Practical SIL Target Selection– Company Tolerable Risk Guidelines:

Risk of 1 Fatality …

1 Fatality per 100.000 year (=10‐5)– Result HAZOP “Cryogenic Heat exchange”

Imbalance warm/cold flow can result in f i d f t f i d

per year

per 10 year

freezing and fracture of pipe, and explosion. 

– Result of Risk AssessmentFrequency Flow Imbalance: 10 year

per 100 year

per 1,000 year Frequency Flow Imbalance: 10 yearConsequence: 1 fatality

– Layer of Protection Analyses (LOPA):Reduced Frequency: 1000 year

per 10,000year

per 100 000year educed eque cy 000 yea

per 1,000,000 year

per 100,000year

Copyright exida LLC ® 2000-2011

4. Select SIL

Practical SIL Target Selection– Company Tolerable Risk Guidelines:

Risk of 1 Fatality …

1 Fatality per 100.000 year (=10‐5)– Result HAZOP “Cryogenic Heat exchange”

Imbalance warm/cold flow can result in f i d f t f i d

per year

per 10 year

freezing and fracture of pipe, and explosion. 

– Result of Risk AssessmentFrequency Flow Imbalance: 10 year

per 100 year

per 1,000 year Frequency Flow Imbalance: 10 yearConsequence: 1 fatality

– Layer of Protection Analyses (LOPA):Reduced Frequency: 1000 year

per 10,000year

per 100 000yearSelect SIL

?10‐2

educed eque cy 000 yea

per 1,000,000 year

per 100,000yearHow much more risk reduction required?

Copyright exida LLC ® 2000-2011

4. Select SIL Target

Copyright exida LLC ® 2000-2011

4. Select SIL

Practical SIL Target Selection– Company Tolerable Risk Guidelines:

Risk of 1 Fatality …

1 Fatality per 100.000 year (=10‐5)– Result HAZOP “Cryogenic Heat exchange”

Imbalance warm/cold flow can result in f i d f t f i d

per year

per 10 year

freezing and fracture of pipe, and explosion. 

– Result of Risk AssessmentFrequency Flow Imbalance: 10 year

per 100 year

per 1,000 year Frequency Flow Imbalance: 10 yearConsequence: 1 fatality

– Layer of Protection Analyses (LOPA):Reduced Frequency: 1000 year

per 10,000year

per 100 000year

10‐2 SIL2educed eque cy 000 yea

– Select SIL: 10‐3 to 10‐5 = 10‐2 so SIL2Risk Reduction below Tolerableper 1,000,000 year

per 100,000year

Copyright exida LLC ® 2000-2011

The IEC 61511 Safety Lifecycle

l hl hRealization PhaseRealization Phase

Copyright exida LLC ® 2000-2011

What is…?

SIL Verification“Verify if the SIL achieved by the SIF meets the SIL Target. 

The SIL achieved is the minimum of:1. SILPFD:Probability of Failure on Demand Average/per hour (PFDAVG /PFH)1. SILPFD:Probability of Failure on Demand Average/per hour (PFDAVG /PFH)

2. SILAC : Hardware Fault Tolerance 

3. SILCAP:Capability to prevent Systematic Failures (SILCAP) 

Copyright exida LLC ® 2000-2011

What is…?

SIL Verification“Verify if the SIL achieved by the SIF meets the SIL Target. 

The SIL achieved is the minimum of:1. SILPFD:Probability of Failure on Demand Average/per hour (PFDAVG /PFH)1. SILPFD:Probability of Failure on Demand Average/per hour (PFDAVG /PFH)

2. SILAC : Hardware Fault Tolerance 

3. SILCAP:Capability to prevent Systematic Failures (SILCAP) 

PFDsensor + PFDmux + PFDinput +  PFDmp +  PFDOutput + PFDrelay + PFDfe + PDFprocess‐connection

It is easy to do the calculations right –

It is difficult to do the right 

Copyright exida LLC ® 2000-2011

calculations

What is…?

SIL Verification“Verify if the SIL achieved by the SIF meets the SIL Target. 

The SIL achieved is the minimum of:1. SILPFD:Probability of Failure on Demand Average/per hour (PFDAVG /PFH)1. SILPFD:Probability of Failure on Demand Average/per hour (PFDAVG /PFH)

2. SILAC : Hardware Fault Tolerance 

3. SILCAP:Capability to prevent Systematic Failures (SILCAP) 

Copyright exida LLC ® 2000-2011

What is…?

SIL Verification“Verify if the SIL achieved by the SIF meets the SIL Target. 

The SIL achieved is the minimum of:1. SILPFD:Probability of Failure on Demand Average/per hour (PFDAVG /PFH)1. SILPFD:Probability of Failure on Demand Average/per hour (PFDAVG /PFH)

2. SILAC : Hardware Fault Tolerance 

3. SILCAP:Capability to prevent Systematic Failures (SILCAP) 

ifiifi ifi iifi iCertificateby VendorCertificateby Vendor

Justification by User

Justification by User

Copyright exida LLC ® 2000-2011

What is…?

SIL Verification“Verify if the SIL achieved by the SIF meets the SIL Target. 

The SIL achieved is the minimum of:

1 SIL : SIL21. SILPFD: SIL2

2. SILAC : SIL1

3 SIL SIL3The SIL level for this Safety Instrumented3. SILCAP: SIL3Safety Instrumented Function (SIF) is:

???

Copyright exida LLC ® 2000-2011

What is…?

SIL Verification“Verify if the SIL achieved by the SIF meets the SIL Target. 

The SIL achieved is the minimum of:

1 SIL : SIL21. SILPFD: SIL2

2. SILAC : SIL1

3 SIL SIL3The SIL level for this Safety Instrumented3. SILCAP: SIL3Safety Instrumented Function (SIF) is:

SIL1

Copyright exida LLC ® 2000-2011

Common Mistakes SIL Verification

DO NOT:– Use Spreadsheet without justification

Use optimistic (Dangerous) Failure Rates– Use optimistic (Dangerous) Failure Rates

– Use 100% Proof Test coverage

– Ignoring Common Cause Failures

– Ignoring Process Connections

– Ignoring SIL Capability

– Ignoring Hardware Fault Tolerance

Next CFSE Trainings  China:May – June 2011 

g g

– Engineer insufficiently trained

Certified by 3rd Party

Copyright exida LLC ® 2000-2011

y y

Copyright exida LLC ® 2000-2011

Recommended