解説:過速度保護システムの投票構造

過速度保護システムに関する投票は、過速度状態が検出された際に安全状態に切り替わるべき安全ループの数によって定義できます。望ましい投票構造は用途によって異なります。極めて重要度の高い機械では、2oo3の投票構造が広く採用されており、API規格670でも要求されていますが、重要度の低い機械では1oo1の投票構造で十分である場合があります。 その背景には、より複雑な投票構造がもたらす可用性と安全性の向上が挙げられる。

さまざまな投票構造の意味は、しばしば誤解されています。これは、投票構造の影響が、見方によって異なるためです。

何が失敗とみなされるか?

故障とは、安全ユニットが本来安全状態に移行すべき時に移行しない場合、あるいは移行すべきでない時に安全状態に移行する場合を指します。

2つの視点:

2つの異なる状況を考慮する必要があります。すなわち、安全性の観点からの状況と、可用性の観点からの状況です。

  • 安全性の観点では、投票構造内の1つまたは複数の安全ユニットが故障した場合でも、機械が保護された状態を維持できるかどうかに焦点を当てています。
  • 可用性の観点では、投票構造内の1つまたは複数の安全ユニットが故障した場合でも、機械が稼働し続けられるかどうかに焦点を当てています。

投票の仕組みをどのように決定するか?

  • 安全性の観点から:機械の安全性を維持するために、いくつの安全装置が機能し続けなければならないか?
  • 可用性の観点から:機械の可用性を維持するために、いくつの安全装置が機能し続けなければならないか?

表1. 安全性の観点と可用性の観点に基づいて説明された、さまざまな(リレー)投票構造。

 

注:表中の図は、リレーが開放状態として描かれているため混乱を招く可能性があります。通常動作時には、リレーは通電時に閉状態となります。しかし、全体像を把握しやすくするため、リレーの回路図は一般的にこのように示されます。

表に示すように、投票構造は、安全性の観点から見るか可用性の観点から見るかによって異なります。2番目の図を例にとると、安全性の観点からは1oo2の投票構造となります。機械の安全性を維持するためには、安全ユニットのうち1つだけが機能していればよいからです。しかし、可用性の観点からは(2oo2の投票構造)、1つのユニットが故障すると、両方のデバイスが正常に機能する必要があるため、機械は利用できなくなります。