SICUREZZA/SAFETY A COSA SERVE UN ESD/ WHAT AN ESD IS USED FOR G.M. International

A COSA SERVE UN ESD

Un ESD (Emergency Shut Down System) è un sistema di controllo di emergenza utilizzato per la gestione delle sequenze di avviamento e arresto di un impianto o di un macchinario.

G.M. International

Negli impianti di processo l’arresto di emergenza ha la funzione di ridurre al minimo le conseguenze delle situazioni di emergenza, generalmente la fuoriuscita di idrocarburi o l’innesco di un incendio in aree con idrocarburi o il guasto dei sistemi di alimentazione o di componenti essenziali. Lo scopo del sistema ESD è quello di proteggere il personale, tutelare gli impianti e prevenire gli impatti ambientali. Il sistema ESD è dunque uno dei principali sistemi di sicurezza nell’impiantistica e nelle applicazioni industriali complesse. Un sistema di arresto di emergenza è anche un metodo per bloccare le operazioni di processo, isolare connessioni o correnti in entrata e ridurre rapidamente la possibilità di un evento indesiderato. Lo spegnimento di emergenza è un requisito minimo o una procedura che deve essere im-

plementata in tutte le fasi di progettazione, produzione, collaudo oltre che come requisito del sistema di sicurezza. La funzione in ridondanza è la più popolare tra i sistemi ESD. Solitamente, tali sistemi sono integrati in un loop di chiusura e sono connessi ad un sistema di Shut Down indipendente, che a sua volta può essere ridondato. Azioni tipiche messe in atto dai sistemi ESD sono l’arresto del flusso di idrocarburi, l’innesco dell’interruttore di arresto per apparecchiature rotanti, l’isolamento delle scorte di idrocarburi, delle fonti di innesco, delle apparecchiature elettriche non essenziali, l’attivazione dei sistemi di protezione antincendio, l’apertura/chiusura delle valvole di blocco in posizione di sicurezza, il blocco di motori elettrici e delle unità package, l’avvio delle procedure di depressurizzazione e inertizzazione dell’impianto, laddove previste. Una volta avviato l’arresto, tutti gli elementi finali utilizzati per garantire la sicurezza devono rimanere attivi (stato di sicurezza). Sarà quindi necessaria un’azione manuale per ripristinare lo stato di arresto. Il sistema ESD deve essere progettato in maniera tale da ridurre al minimo il rischio di arresto accidentale. È necessario perciò prendere in considerazione l’uso di una logica sugli elementi di attivazione (es. rilevatori di gas, pulsanti manuali ecc.).

Le logiche e i livelli

In genere il sistema di arresto di emergenza è basato su PLC (Programmable Logic Controller) certificato per applicazioni di sicurezza, DCS (Distributed Control System) o BMS (Burner Management System) per intervenire in caso di malfunzionamento o errore operativo, garantendo la messa in sicurezza dell’impianto. L’ESD è però un sistema indipendente dalle unità di controllo dedicate alle sequenze operative di impianto, Il blocco dell’impianto può essere totale, nel caso in cui i malfunzionamenti rilevati lo richiedano, ma anche parziale nel caso in cui si possa porre in sicurezza l’unità coinvolta nell’evento pericoloso, pur mantenendo in funzione il resto dell’impianto. La fermata totale o parziale dell’impianto può essere avviata sia da sequenze automatiche, attivate dal superamento di talune condizioni operative, sia da attivazione manuale tramite pulsanti di blocco posizionati in campo o in sala controllo, a seconda della necessità. La sequenza di avvio viene avviata dopo il reset della logica ESD. A seguito di un arresto, i relativi livelli ESD devono essere resettati individualmente e manualmente dall’operatore della console operativa. Quanto alle attrezzature da campo, se non diversamente specificato, le valvole di shut down (SDV) vengono resettate manualmente a livello locale, mentre per avviare le apparecchiature o le sezioni di processo, è necessario inibire alcuni ingressi al sistema ESD, in quanto i segnali dei sensori potrebbero trovarsi in uno stato anomalo prima dell’avvio e causare un arresto. Tali inibitori sono designati come “inibitori dell’avviamento”. Ogni funzione di inibizione viene resettata automaticamente o dal segnale del sensore che ritorna allo stato normale o dopo un tempo di ritardo prestabilito. Tipicamente il sistema ESD funziona in modalità fail-safe, cioè in stato diseccitato di qualsiasi sensore digitale (ingresso) o attuatore (uscita). Pertanto il rilevamento dei guasti di qualsiasi componente critico del sistema e degli ingressi/ uscite in campo deve comportare un’azione che porti l’impianto alla condizione di sicurezza. In genere un ESD è progettato come una struttura gerarchica a più livelli di protezione, in ordine crescente di emergenza. A livello esemplificativo possiamo ad esempio prevedere:

ESD 0 - Abbandono dell’impianto o della piattaforma ESD 1 - Arresto di emergenza e depressurizzazione dell’intero impianto ESD 2 - Arresto di emergenza per un’unità di processo all’interno dell’impianto ESD 3 - Arresto totale del processo ESD 4 - Arresto di processo per un’unità di processo all’interno dell’impianto

Link

G.M. International

Keywords: ESD, Shutdown, SDVs/BDVs, fail safe, PLC, DCS, BMS

WHAT AN ESD IS USED FOR

An ESD (Emergency Shut Down System) is an emergency control system used to manage the start and stop sequences of a plant or machine. By GM International

In process plants, the function of emergency shutdown is to minimize the consequences of emergency situations, usually the leakage of hydrocarbons or the initiation of a fire in areas with hydrocarbons or the failure of power systems or essential components. The purpose of the ESD is to protect people, facilities and to prevent negative environmental impacts. The ESD is one of the main safety systems in plant engineering and complex industrial applications. An emergency stop system is also a method to block process operation, isolate incoming connections or current and quickly reduce the risk of an unexpected event. Emergency shutdown is a minimum requirement which must be implemented at all stages: design, production, testing and as a safety system requirement. The redundancy function is the most popular among ESDs. Usually, these systems are integrated in a closed loop and are connected to an independent shut-down system which can be redundant. Typical actions implemented by ESDs are: stopping the flow of hydrocarbons, stopping the switch for rotating equipment, isolating hydrocarbon stocks, ignition sources, nonessential electrical equipment, activating fire protection systems, opening/closing blocking valves in safety position, blocking electric motors and package units, initiating depressurization and deactivation procedures of the plant, where available. Once the shutdown is started, all the final elements used to ensure safety must remain active (safe state). A manual action will be required to restore the shutdown state. The ESD shall be designed in order to minimize the risk of accidental shutdown. It is necessary to consider the use of a logic solver on the activating elements (e. g. Gas detectors, manual buttons, etc). Logics and levels Generally, the ESD is based on PLC (Programmable Logic Controller) certified for safety applications, DCS (Distributed Control System) or BMS (Burner Management System) to work in case of malfunction or error, guaranteeing the safety of the plant. The ESDC is a system independent from the control units dedicated to the operational sequences of the plant. The shutdown may involve the entire plant if required or a part of it if the unit involved in the hazardous event can be brought to safety, while still maintaining the rest of the plant in operation. The complete or partial shutdown of the plant can begin either by automatic sequences, by exceeding certain operating conditions, or by manual activation using the controls positioned in the field or in the control room, as necessary. The starting sequence begins after the ESD reset. After a shutdown, the ESD levels must be reset individually and manually by the operator of the console. For field equipment, unless otherwise specified, shut down valves (SDV) are manually reset locally, while to start the equipment or process areas, some inputs to the ESD system must be blocked because, sensor signals may be in an abnormal state prior to start-up and cause a shutdown. Such inhibitors are known as “start-up inhibitors”. Each inhibition function is automatically reset by the sensor signal returning to normal state or after a predetermined delay time. Typically, the ESD works in fail-safe mode, that is in a deactivated state of any digital sensor (input) or actuator (output). Therefore, the detection of failures of critical components of the system and field inputs/outputs must lead the plant to a safe condition. In general, an ESD is designed as a hierarchical structure with several levels of protection, in increasing order of emergency. For example: ESD 0 – Abandonment of plant or platform ESD 1 – Emergency shutdown and depressurization of the entire plant ESD 2 – Emergency stop for a process unit within the plant ESD 3 – Complete shutdown of the process ESD 4 – Process stop for a single process unit within the plant