Khi lựa chọn thiết bị đo lường và điều khiển cho hệ thống an toàn, câu hỏi về cấp độ SIL thường hay được đặt ra: thiết bị này có SIL không? Cấp độ SIL là bao nhiêu? SIL đại diện cho khả năng làm việc tin cậy của thiết bị. Khi ta nói đến SIL, tức là kỹ sư đang nói đến tiêu chuẩn IEC-61511. Đây là một tiêu chuẩn khó đọc, vì chúng được viết dưới dạng dựa trên hiệu suất của thiết bị (performance- based standard), trong đó không có nhiều chỉ dẫn phải làm gì như các tiêu chuẩn viết dưới dạng diễn giải (descriptive standard)

IEC 61511, hay ISA-61511, là một tiêu chuẩn chuyên biệt tập trung vào hệ thống an toàn công nghiệp (Safety Instrumented Systems - SIS) trong ngành quy trình công nghệ. Tiêu chuẩn này cung cấp một khung làm việc toàn diện nhằm đảm bảo tính an toàn chức năng (Functional Safety) của các hệ thống SIS, giúp quản lý và giảm thiểu rủi ro trong các ngành như hóa chất, dầu khí, năng lượng và chế biến công nghiệp.

IEC 61511 nhấn mạnh phương pháp tiếp cận vòng đời an toàn (Safety Lifecycle Approach), bao gồm các giai đoạn chính như:

• Phân tích (Analysis): Xác định rủi ro và yêu cầu an toàn cho SIS.
• Thiết kế (Design): Xây dựng hệ thống an toàn dựa trên yêu cầu đã xác định.
• Triển khai (Implementation): Lắp đặt và lập trình SIS theo tiêu chuẩn.
• Vận hành (Operation): Duy trì hoạt động của SIS trong điều kiện thực tế.
• Bảo trì (Maintenance): Đảm bảo hệ thống duy trì hiệu suất an toàn theo thời gian.
• Ngừng hoạt động (Decommissioning): Xác định quy trình ngừng sử dụng SIS một cách an toàn.

Một chức năng an toàn SIF (Safety Intrumented Function) không chỉ là một thiết bị mà bao gồm 1 vòng điều khiển từ thiết bị cảm biến, bộ điều khiển đến thiết bị điều khiển cuối cùng như van an toàn. Tất cả các thiết bị đều phải đáp ứng yêu cầu về SIL tương ứng và khi tính toán xác suất (PFD – Probability of Failure on Demand) phải đạt được cấp độ SIL mong muốn. Ví dụ một SIF yêu cầu SIL 2 có nghĩa là các thiết bị như cảm biến, bộ điều khiển, van an toàn phải được chứng nhận SIL 2, và khi tính toán PFD thì PFD phải nhỏ hơn PFD cho phép. PFD cho phép này là kết quả của workshop về SIL, sau khi áp dụng mô hình phân tích các lớp bảo vệ an toàn LOPA (Layer Of Protection Analysis)

Vì thế, tiêu chuẩn IEC 61511 định nghĩa các mức độ an toàn (SIL - Safety Integrity Levels) để đo lường mức độ giảm thiểu rủi ro mà một chức năng an toàn mang lại. SIL được phân loại từ SIL 1 (mức thấp nhất) đến SIL 4 (mức cao nhất), mỗi mức thể hiện xác suất hư hỏng hay thất bại trên 1 lần yêu cầu cho phép (PFD – Probability of Failure on Demand) và hiệu suất của hệ thống trong việc bảo vệ quá trình công nghệ khi có sự cố nghiệm trọng liên quan đến an toàn.

• SIL 1: Giảm rủi ro (RRF – Risk Reduction Factor) từ 10 đến 100 lần.
• SIL 2: Giảm rủi ro từ 100 đến 1.000 lần.
• SIL 3: Giảm rủi ro từ 1.000 đến 10.000 lần.
• SIL 4: Giảm rủi ro từ 10.000 đến 100.000 lần (hiếm khi được áp dụng trong công nghiệp). Trường hợp khi đánh giá SIL, xuất hiện SIL4 thì đội ngũ thiết kế cần thiết kế lại để đưa hệ thống về SIL3

Tiêu chuẩn yêu cầu thực hiện đánh giá rủi ro định kỳ để xác định các mối nguy hiểm tiềm tàng và thiết lập các chức năng an toàn cần thiết nhằm giảm thiểu rủi ro xuống mức có thể chấp nhận được. Các phương pháp phổ biến bao gồm:

• PHA (Process Hazard Analysis): Phân tích rủi ro trong quy trình công nghiệp.
• HAZOP (Hazard and Operability Study): Đánh giá nguy cơ và khả năng vận hành.
• LOPA (Layer of Protection Analysis): Xác định mức độ bảo vệ cần thiết của SIS.

Trong thiết kế và Triển khai (Design and Implementation), IEC 61511 đưa ra các yêu cầu nghiêm ngặt cho việc thiết kế và triển khai SIS, bao gồm:

• Lựa chọn thiết bị an toàn đạt chuẩn (Certified Safety Devices).
• Đảm bảo SIS hoạt động độc lập với hệ thống điều khiển thông thường (BPCS - Basic Process Control System).
• Thiết lập hệ thống kiểm soát vòng lặp an toàn (Safety Loops).
• Thực hiện các thử nghiệm xác nhận hiệu suất (Validation Testing).

Hệ thống SIS được thiết kế để hoạt động tin cậy, ngay cả trong trường hợp có lỗi phần cứng hoặc phần mềm.

Trong Vận hành và Bảo trì (Operation and Maintenance), sau khi SIS được triển khai, tiêu chuẩn yêu cầu duy trì hệ thống nhằm đảm bảo tính toàn vẹn của SIL trong suốt vòng đời của thiết bị bằng cách:

• Kiểm tra định kỳ (Periodic Proof Testing) để phát hiện lỗi tiềm ẩn.
• Ghi nhận dữ liệu vận hành để đánh giá hiệu suất hệ thống.
• Bảo trì phòng ngừa để giảm nguy cơ lỗi phát sinh.
• Huấn luyện nhân viên để đảm bảo vận hành SIS đúng cách.

Những hoạt động này giúp đảm bảo SIS luôn sẵn sàng hoạt động và thực hiện chức năng bảo vệ theo thiết kế ban đầu.

Với Tuân thủ và Kiểm soát (Compliance and Auditing), IEC 61511 quy định việc thực hiện các cuộc kiểm soát định kỳ, bao gồm:

• Đánh giá sự phù hợp với tiêu chuẩn SIL.
• Kiểm tra tài liệu thiết kế, các báo cáo bảo trì SIS.
• Phân tích nguyên nhân sự cố và đề xuất cải tiến.

Do tính thực tiễn của tiêu chuẩn trong thiết kế và vận hành hệ thống an toàn, tiêu chuẩn này được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, bao gồm:

• Dầu khí: Kiểm soát cháy nổ, ngăn chặn rò rỉ khí độc.
• Hóa chất: Đảm bảo an toàn trong phản ứng hóa học nguy hiểm.
• Năng lượng: Bảo vệ hệ thống turbine, lò hơi, và trạm biến áp.
• Xử lý nước: Đảm bảo an toàn trong quy trình khử trùng và hóa chất.

Vì vậy, IEC 61511 / ISA-61511 cung cấp một khung tiêu chuẩn toàn diện để đảm bảo an toàn chức năng của hệ thống SIS, giúp giảm thiểu rủi ro và bảo vệ con người, thiết bị, và môi trường trong công nghiệp quá trình. Việc tuân thủ tiêu chuẩn này giúp doanh nghiệp nâng cao hiệu suất vận hành, tối ưu hóa chi phí và đáp ứng các yêu cầu an toàn nghiêm ngặt trên toàn cầu.