HIPPS یا High-integrity pressure protection system یک سیستم مستقل و نوعی سیستم ایمنی (SIS) است که با وظیفه محافظت در برابر فشار بیش از حد، طراحی شده است و در کارخانجات شیمیایی یا پالایشگاه ها کاربرد فراوانی دارد.

HIPPS منبع فشار بالا را قبل از عبور از سیستم خاموش می کند ، بنابراین از وارد شدن تلفات و از بین رفتن از طریق انفجار جلوگیری می کند. یک HIPPS به عنوان سدی بین فشار قوی و بخش کم فشار نصب و در نظر گرفته می شود.

 بر خلاف سیستم های امدادی معمولی ، محلول های HIPPS به جای رها کردن آنها، مایعات اضافی یا گازهایی در سیستم دارند. این باعث افزایش ایمنی، کاهش تلفات و جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه ای می شود.

سیستم های سنتی

در سیستم های سنتی فشار بیش از حد از طریق سیستم های امدادی مورد بررسی قرار می گیرد. یک سیستم امدادی هنگامی که فشار بیش از حد افزایش یابد، یک خروجی جایگزین برای مایعات در سیستم برای حفاظت ایجاد می کند تا از انتقال فشار بیشتر در سیستم جلوگیری شود. این خروجی جایگزین به طور کلی منجر به شعله ور شدن سیستم تهویه می شود تا مایعات اضافی را با خیال راحت دفع کنید. یک سیستم امدادی با هدف از بین بردن هرگونه جریان اضافی مایعات برای دفع ایمن ایجاد می شود، جایی که HIPPS با هدف متوقف کردن ورود مایعات اضافی و مهار آنها در سیستم انجام می شود.

سیستم های امدادی معمولی، دارای معایبی از جمله: انتشار مایعات  (قابل اشتعال و سمی) یا فرآورده های احتراق آنها در محیط وجود دارد و غالباً ردپایی بزرگ در اجرا دارند. با افزایش آگاهی های زیست محیطی، دیگر سیستم های امدادی راه حل قابل قبولی نیست. اما متاسفانه به دلیل سادگی، هزینه نسبتاً کم و در دسترس بودن گسترده، سیستم های امدادی معمولی هنوز هم بکار می روند.

مزایای  HIPPS

  • فشارهای زیاد و یا سرعت جریان، پردازش می شوند
  • از محیط زیست محافظت می شود
  • ریسک کاهش می یابد

HIPPS یک سیستم ایمنی ابزاری است که مطابق با استانداردهای IEC 61508 و IEC 61511 طراحی و ساخته شده است. استانداردهای بین المللی IEC 61508 و 61511 هنگام بحث در مورد وسیله ای برای محافظت از تجهیزات، پرسنل و محیط زیست، به عملکردهای ایمنی و سیستمهای ایمنی (SIS)  اشاره دارند.

ایده HIPPS به جای سیستمهای ایمنی سنتی مانند وسایل امدادی با سه مزیت اصلی استفاده می شود:

حفاظت از محیط زیست: سیستم های امدادی مایعات سرویس را به اتمسفر منتقل می کنند در حالیکه HIPPS مایعات را از سیستم خارج می کند.

HIPPS باید یک سطح ایمنی برابر یا بالاتر از روشهای سنتی باشد. این سطح ایمنی محاسبه شده ده برابر قابل اعتمادتر از روشهای سنتی است.

ایجاد یک مرز بین دو قسمت از نصب، به قسمت پایین دست شیرهای فشار پایین HIPP اجازه می دهد تا از این رو ، هزینه لوله ها و تجهیزات فشار وابسته نصب شده در آن قسمت کاهش یابد.

بر اساس تتخصص دو نوع HIPPS ارائه می شود :

HIPPS مکانیکی

HIPPS الکترونیکی

طرح  HIPPS

HIPPS کامل از چندین عنصر تشکیل شده است که در زیر شرح داده شده است:

فرستنده فشار: به طور معمول HIPPS دارای سه فرستنده فشار است که بر خط نظارت می کنند و اطلاعات را به عنصر بعدی ارائه می دهند.

حل کننده منطق: اطلاعات را از فرستنده های فشار دریافت و پیکربندی می کند

عناصر نهایی: عناصر نهایی عملکرد ایزوله کردن را دارند و از دو دریچه تشکیل شده اند تا هنگام دریافت از حل کننده منطق بسته شود.

اجزای  HIPPS

سیستمی  که منبع فشار بیش از حد را در مدت زمان معین با حداقل قابلیت اطمینان مانند شیر تسکین ایمنی می بندد، معمولاً  HIPPS   نامیده می شود. چنین HIPPS یک حلقه عملکردی کامل است که شامل:

  • سنسورها ، (یا فرستنده فشار) که فشار زیاد را تشخیص می دهند
  • حل کننده منطق، که ورودی را از سنسورها به یک خروجی به عنصر نهایی پردازش می کند
  • عناصر نهایی، که در واقع عمل اصلاحی را در این زمینه با آوردن روند به حالت ایمن انجام می دهند. در صورت وجود HIPPS این به معنای خاموش کردن منبع فشار است. عنصر نهایی شامل یک دریچه ، محرک است.

عناصر نهایی در اینجا از دو دریچه بلوک تشکیل شده است که جریان را به سمت وسایل پایین دست متوقف می کنند تا از فشار بیش از حد جلوگیری شود. از طریق زنگ فشار (PA) به عملکرد کارخانه هشدار داده می شود که HIPPS فعال شده است. این سیستم از افزونگی بالایی برخوردار است

شخص نباید به عنوان تنها وسیله تحقق HIPPS خود را محدود کند. همیشه باید به طور کلی به HIPPS ، به عنوان ابزاری برای جداسازی منبع فشار زیاد در هنگام مسدود شدن جریان پایین دست، از بین بردن تجهیزات بالادستی (منبع فشار بالا) به روشی بسیار مطمئن فکر کرد. هدف از HIPPS در این موارد خاموش کردن قابل اطمینان پمپ یا کمپرسور بنزین است که باعث ایجاد شرایط فشار بالا می شود یک روش مطمئن و ایمن است.

استاندارد ها و شیوه های طراحی

نرخ فزاینده جریان در ترکیب با محدودیت های زیست محیطی، پذیرش گسترده و سریع را در دهه های آخر HIPPS به عنوان سیستم محافظت نهایی آغاز کرد.

کمیسیون بین المللی برق فنی(IEC) ، استانداردهای IEC 61508 و IEC 61511  را در سال 1998 و 2003 معرفی کرده است این استانداردهای مبتنی بر عملکرد، یک چارچوب دقیق و یک رویکرد چرخه زندگی برای طراحی، اجرا و مدیریت سیستم های ایمنی در بخش های مختلف با سطوح مختلف ریسک ارائه می دهند. این استانداردها همچنین در مورد HIPPS اعمال می شوند.

IEC 61508عمدتاً روی سیستمهای مربوط به ایمنی برقی، الکترونیکی، برنامه ریزی تمرکز دارد. با این حال همچنین چارچوبی برای سیستمهای مرتبط با ایمنی مبتنی بر فناوریهای دیگر از جمله سیستمهای مکانیکی فراهم می کند. IEC 61511 توسط IEC به طور خاص برای طراحان ، یکپارچه سازان و کاربران سیستم های ابزار ایمنی اضافه شده و سایر قسمت های حلقه ایمنی (سنسورها و عناصر نهایی) را با جزئیات بیشتری پوشش می دهد.

مبنای طراحی سیستم ابزار دقیق ایمنی، سطح یکپارچگی ایمنی مورد نیاز (SIL) است. SIL در طی تجزیه و تحلیل ریسک یک گیاه یا فرآیند بدست می آید و نشان دهنده کاهش خطر لازم است. SIS باید الزامات SIL قابل اجرا را در بر بگیرد. استانداردهای IEC شرایط لازم برای هر SIL برای چرخه عمر تجهیزات، از جمله طراحی و نگهداری را تعیین می کند. SIL همچنین احتمال لازم برای عدم تقاضا (PFD) و محدودیت و عناصر مختلف آن را تعریف می کند.

الزامات HIPPS فقط نباید در سطح PFD ساده باشد ، الزامات کیفی و محدودیت های معماری بخشی جدایی ناپذیر از الزامات یک سیستم محافظ ابزاری مانند HIPPS را تشکیل می دهند.

استاندارد اروپایی EN12186 (که قبلاً DIN G491 بود) و خاص تر EN14382 (سابق DIN 3381) در دهه های گذشته در سیستم های حفاظت از فشار بیش از حد (مکانیکی) مورد استفاده قرار گرفته است. این استانداردها الزامات مربوط به سیستمهای محافظت از فشار بیش از حد و اجزای آنها را در نیروگاههای گازی تعریف می کند. نه تنها زمان پاسخ و دقت حلقه بلکه عوامل ایمنی برای اندازه بیش از اندازه محرک عنصر نهایی توسط این استانداردها اعمال می شوند. آزمایش طراحی مستقل برای اثبات انطباق با استاندارد EN14382 الزامی است. بنابراین کاربران اغلب برای طراحی HIPPS به این استاندارد مراجعه می کنند.

High-integrity pressure protection system

In light of increasingly strict environmental regulations, it is important to minimize emissions wherever possible. High-integrity pressure protection systems (HIPPS) prevent over-pressurization of pipelines by shutting off the source of high pressure. In contrast to conventional relief systems, HIPPS solutions contain excess fluids or gasses in the system instead of releasing them. This increases safety, reduces losses, and prevents emissions, ensuring your plant complies with regulations.A High-Integrity Pressure Protection System (HIPPS) is a type of safety instrumented system (SIS) designed to prevent over-pressurization of a plant, such as a chemical plant or oil refinery. The HIPPS will shut off the source of the high pressure before the design pressure of the system is exceeded, thus preventing loss of containment through rupture (explosion) of a line or vessel. Therefore, a HIPPS is considered as a barrier between a high-pressure and a low-pressure section of an installation.

HIPPS

Advantages

Advantages of HIPPS HIPPS provides a solution to protect equipment in cases where: high-pressures and / or flow rates are processed the environment is to be protected the economic viability of a development needs improvement the risk profile of the plant must be reduced HIPPS is an instrumented safety system that is designed and built in accordance with the IEC 61508 and IEC 61511 standards. The international standards IEC 61508 and 61511 refer to safety functions and Safety Instrumented Systems (SIS) when discussing a device to protect equipment, personnel and environment. Older standards use terms like safety shut-down systems, emergency shut-down systems or last layers of defence.

Components

Components of HIPPS A system that closes the source of over-pressure within a specified time with at least the same reliability as a safety relief valve is usually called a HIPPS. Such a HIPPS is a complete functional loop consisting of: sensors, (or initiators) that detect the high pressure a logic solver, which processes the input from the sensors to an output to the final element final elements, that actually perform the corrective action in the field by bringing the process to a safe state. In case of a HIPPS this means shutting off the source of overpressure. The final element consists of a valve, actuator and solenoids.