SIL u procesnoj industriji

Funkcionalna sigurnost igra središnju ulogu u svim sustavima koje gradite za procesne industrije. U kemijskoj industriji zahtjevi za zaštitu ljudi i okoliša posebno su visoki. Projektiranje standardiziranog sigurnosnog kruga nipošto nije trivijalno. Najbolji način da se to postigne jesu razborita načela dizajna i pouzdani SIL podaci koji se mogu koristiti za izračune. Rado ćemo vam pružiti potrebnu dokumentaciju za procjenu rizika i podržati vas u implementaciji s našim isprobanim komponentama i redundantnim sustavima.

Razina sigurnosnog integriteta (SIL)

Kako u slučaju nužde sustav ne bi postao opasan za ljude i okoliš, morate sustavno pristupiti funkcionalnoj sigurnosti pri njegovu projektiranju. Stoga su SIL specifikacije ključni kriterij pri izgradnji sustava, posebno u kemijskoj procesnoj industriji.

SIL je skraćeno od Safety Integrity Level, na hrvatskom: razina sigurnosnog integriteta. SIL je međunarodna mjerna veličina koja se koristi za klasifikaciju funkcionalne sigurnosti sustava. Postoje četiri takve razine, od SIL1 do SIL4, što zahtijeva najstrože mjere ondje gdje je rizik najveći. To konkretno znači da se koristite vjerojatnostima kvara komponenti kako biste napravili točnu procjenu rizika , poduzeli mjere za smanjenje preostalog rizika , odabrali prikladne uređaje i na kraju provodili redovita ispitivanja kako biste osigurali usklađenost sa SIL funkcijama.

Sigurnosni standardi SIL

SIL klasifikacija temelji se na dvjema međunarodnim normama: IEC 61508 i IEC 61511.

IEC 61508 ("Funkcionalna sigurnost električnih/elektroničkih/programirljivih elektroničkih sigurnosnih sustava") osnovni je standard. Opisuje procjenu rizika i mjere za projektiranje odgovarajućih sigurnosnih funkcija. Također sadrži zahtjeve za pojedine komponente sigurnosnog kruga. To uključuje senzore kao što su manometar, mjerači temperature i razine napunjenosti ili jedinice za evaluaciju i izlazne jedinice, kao i automatizirane ventile.

IEC 61511 ("Funkcionalna sigurnost – Sigurnosni instrumentacijski sustavi za sektor procesne industrije") posebno se odnosi na automatizaciju procesa. Uglavnom se bavi aplikacijama niske potražnje s nižim zahtjevima, koje su najčešće u praksi. U normi IEC 61511 naći ćete, između ostalog, kriterije odabira za senzore i aktuatore, na primjer u smislu operativne pouzdanosti.

SIL postupak u četiri koraka

Kao instalater ili operater sustava koji bi mogao ugroziti zaposlenike, stanovnike ili okoliš, morate rizik zadržati što je moguće manjim. IEC standardi 61508 i 61511 propisuju četiri važna koraka za to:

1. Definicija i procjena rizika: najprije određujete odgovarajuće vjerojatnosti kvara svih komponenti, od senzora preko upravljačkog sustava do aktuatora – tijekom cijelog vijeka trajanja sustava.

2. Utvrđivanje i provedba mjera: definirate i provodite prikladne mjere kako biste smanjili preostali rizik.

3. Upotreba odgovarajućih uređaja: preduvjet za uspješno ispitivanje SIL kruga vašeg sustava su komponente i skupine koje su prikladne za odgovarajuću razinu i, ako je potrebno, certificirane .

4. Redovita ispitivanja: operater provjerava ispravnu usklađenost sa sigurnosnim funkcijama u definiranim intervalima.

1. Definicija i procjena rizika

Kakvu opasnost predstavlja moj sustav? Svaki inženjer procesnog sustava u kemijskoj industriji mora si postaviti ovo pitanje. Na to pitanje pokušava odgovoriti grafikon rizika, koji u skladu sa standardima IEC 61508 i 61511 spaja četiri definirana parametra u stablo odlučivanja:

1. Opseg štete (S): Koliko su teške predvidive posljedice?

2. Učestalost izloženosti (F): Koliko se često i dugo ljudi zadržavaju u opasnoj zoni?

3. Sprečavanje / izbjegavanje opasnosti (P): Mogu li spriječiti ili ograničiti događaj?

4. Vjerojatnost pojave (W): Koliko često moram očekivati incident?

Iskustvo iz prakse pokazuje da se sigurnosni rizici uglavnom skrivaju u detaljima i često dolaze do izražaja tek tijekom rada. Takve se slabosti mogu identificirati sustavnom analizom već u fazi planiranja. U Festu vas podržavamo u procjenama rizika koje su u skladu sa standardima i funkcionalnim sigurnosnim rješenjima koja su prilagođena vašim potrebama, bilo cjelovitim rješenjima sustava, pomno promišljenim konceptima automatizacije ili pojedinačnim komponentama. U ovoj nam se fazi možete slobodno obratiti radi savjetovanja.

2. Definiranje i provedba mjera

Sustavna procjena rizika vašeg sustava pokazuje i koji čimbenici povećavaju zahtjeve za SIL. Neki od njih su fiksni, na primjer mjesto proizvodnje. Drugi su čimbenici koje možete promijeniti.

Prvo što vrijedi pogledati jest vjerojatnost kvara. Dostupnost i pouzdanost možete znatno povećati prije svega komponentama otpornim na greške i redundantnim sustavima. Ovisno o procesu, mogu biti korisna čak i rješenja u kojima se pojedine komponente mogu provjeriti i zamijeniti tijekom rada.

Sigurnosne mjere konstrukcije – na primjer na temelju sustava za rasterećenje tlaka – uvijek ovise o pojedinačnom slučaju proizvodnje. Općenito, trebalo bi razmotriti kako se procesi mogu učiniti što manje rizičnima. Pod tim se podrazumijevaju i strukturne mjere i mjere opreza, kao što su ventilacija, zaštita od prepunjavanja (na primjer u slučaju spremnika kiseline) ili betonska obloga (ako postoji opasnost od eksplozije).

Također je preporučljivo odabrati uređaje i komponente s dokazanim performansama koje jamče dug i pouzdan radni vijek sustava. U to se ubrajaju i materijali otporni na temperaturu, kiseline i koroziju. Osim toga, razvili smo rješenja usklađena sa standardima za gotovo sve pojedinačne procese koji su dokazali svoju vrijednost u kemijskoj i elektrokemijskoj industriji, od terminala ventila s integriranim isključivanjem do vrlo pouzdanog upravljanja 2oo3.

3. Odgovarajući uređaji

Iz definicije razine sigurnosnog integriteta proizlazi i da dizajn SIL kruga u svim pojedinim dijelovima mora dostići ovu razinu. To znači da su vam, kao inženjeru, potrebni uređaji i komponente s odgovarajućom razinom SIL. To morate moći dokazati sljedećim:

  • Izjava proizvođača: do SIL2, proizvođači sami procjenjuju svoje uređaje. Za SIL1 tehničku procjenu obavlja neovisna osoba, za klasifikaciju SIL2 obavlja je neovisni odjel.
  • Certifikat: za SIL3 i više svaki uređaj koji se koristi u sigurnosnom krugu mora imati certifikat neovisne institucije u skladu s normom IEC 61508. U Njemačkoj je to, na primjer, TÜV ili Exida.

Sve SIL certifikate i deklaracije proizvođača za naše proizvode možete pronaći tako da unesete vrstu proizvoda ili broj dijela u okvir za pretraživanje na vrhu stranice i na stranici s pojedinostima o proizvodu u odjeljku "Preuzimanja i mediji".

4. Redovita ispitivanja

Sigurnosne funkcije vašeg sustava moraju se provjeravati u redovitim intervalima. To je predviđeno zakonskim odredbama njemačkog Pravilnika o sigurnosti i zdravlju na radu ili propisima o sprečavanju nezgoda. U određenim okolnostima također se primjenjuju lokalni zakonski zahtjevi. Cilj je redovitih SIL ispitivanja ponajprije spriječiti tjelesne ozljede, štetu na imovini i okolišu, ali služe i osiguravanju pouzdanosti sustava sprečavanjem neplaniranih zastoja i na kraju, ali ne i najmanje važno, osiguravanju pravne sigurnosti inženjera. U slučaju oštećenja tim se ispitivanjima može dokazati da kvar nije uzrokovan nepravilnostima uređaja ili dizajna.

Operater sam određuje intervale ispitivanja. Procjena rizika temelji se, među ostalim, na sigurnosnim karakteristikama pojedinih komponenti SIL-a. Iz perspektive dizajna može biti vrlo korisno imati trajna rješenja koja se, ako je potrebno, mogu zamijeniti bez prekidanja rada. Rado ćemo vam dati preporuke za naše proizvode.

SIL često postavljanja pitanja (FAQ): Pitanja i odgovori

Što znače kratice u SIL certifikatu?

Tehnički listovi proizvoda, certifikati i proračuni modela za funkcionalnu sigurnost koriste niz referentnih podataka i pojmova. Evo najvažnijih za izračun SIL-a:

  • λ (stopa kvarova ), primjenjuju se sljedeće klasifikacije: S za ukupnu stopu sigurnih kvarova; SD za stopu sigurnih, otkrivenih kvarova; SU za stopu sigurnih, neotkrivenih kvarova; D za ukupnu stopu opasnih kvarova; DD za stopu opasnih, otkrivenih kvarova; i DU za stopu opasnih, neotkrivenih kvarova.

  • Tipovi uređaja: A je kratica za uređaj u kojem su ponašanje kvara svih korištenih komponenti i karakteristike kvara na odgovarajući način utvrđene, npr. iskustvom u praksi. Tip uređaja B, s druge strane, znači da ponašanje u slučaju kvara barem jedne korištene komponente i ponašanje u slučaju kvara nisu dovoljno utvrđeni.

  • HFT (Hardware Failure Tolerance – tolerancija kvara hardvera): mogućnost nastavka provođenja tražene funkcije u slučaju pogrešaka i odstupanja. Kod HFT0 jedna greška može dovesti do gubitka sigurnosne funkcije (na primjer u ožičenjima 1oo1). Kod HFT1 do gubitka sigurnosne funkcije dolazi samo kada se barem dvije pogreške dogode istodobno (na primjer kod ožičenja 1oo2). Kod HFT2 bi se u isto vrijeme morale pojaviti najmanje tri pogreške (na primjer kod ožičenja 1oo3).

  • Visoka potražnja: način rada s velikom stopom zahtjeva ili kontinuiranim zahtjevima za aktiviranje sigurnosnog sustava. Radi kontinuirano ili ga je potrebno aktivirati više od jedanput godišnje.

  • Niska potražnja: način rada s niskom stopom zahtjeva za aktiviranje sigurnosnog sustava. Ne smije se aktivirati više od jedanput godišnje.

  • MTBF (Mean Time Between Failure – prosječno vrijeme između kvarova): prosječno vrijeme između dviju uzastopnih grešaka.

  • PFD (Probability of Failure on Demand – vjerojatnost kvara na zahtjev): vjerojatnost kvara sigurnosne funkcije s niskom stopom zahtjeva (<10 zahtjeva/godina) = niska potražnja.

  • PFH (Probability of Failure per Hour – vjerojatnost kvara po satu): vjerojatnost kvara sigurnosne funkcije pri kontinuiranoj upotrebi (> 10 zahtjeva/godina) = visoka potražnja.

  • SFF (Safe Failure Fraction – udio sigurnih kvarova): udio sigurnih pogrešaka u ukupnom broju pogrešaka.

Od čega se sastoji sigurnosni sustav?


SIL krug se u pravilu sastoji od triju segmenata:

  • Senzori (npr. manometar, mjerači temperature i razine napunjenosti)
  • Jedinica za evaluaciju i izlazne jedinice (npr. sigurnosni PLC)
  • Automatizirana jedinica procesnog ventila koja se sastoji od elektromagnetnog ventila, aktuatora i ventila.

Kako su PFD/PFH raspoređeni u podsustavu?

Distribucija vjerojatnosti kvara na podsustave sigurnosne funkcije je sljedeća za jednokanalne sustave: najveća se težina daje SD stopi kvarova aktuatora.

SIL integrirani sigurnosni sustav

Gdje mogu pronaći vrijednosti za izračun SIL-a?

Sve vjerojatnosti kvarova potrebne za izračun SIL mogu se pronaći u izjavama ili certifikatima proizvođača (označeno plavom bojom). Možete ih koristiti za izračunavanje ukupne vjerojatnosti kvara (vrijednosti označene sivom bojom) prema SIL-u.

SIL izračun

Kada su potrebni certifikati?

Što je viša potrebna razina sigurnosti sustava, to se standardom zahtijeva veća razina neovisnosti za tijelo koje ocjenjuje funkcionalnu sigurnost. Prema normi IEC 61511, izjave proizvođača sasvim su dovoljne do SIL2. Od SIL3 potreban je certifikat neovisne organizacije kao što je TÜV ili Exida.

Razina sigurnosnog integriteta – tijelo za procjenu

SIL 1 – neovisna osoba

SIL 2 – neovisni odjel

SIL 3 – neovisna organizacija

SIL 4 – neovisna organizacija

Gdje se nalaze SIL certifikati?

Sve SIL certifikate i SIL izjave proizvođača za Festo proizvode možete pronaći na relevantnoj stranici s pojedinostima o proizvodu u odjeljku "Preuzimanja i mediji", kategorija "Certifikati".

Kako mogu redundantno upravljati aktuatorima?

SIL

Koja rješenja redundancije SIL-a nudi Festo?

SIL: blok redundantnih ventila

Festo vam za svaki sigurnosni zahtjev može ponuditi odgovarajuće redundantno upravljanje:

Redundantni NAMUR blok (1oo2, 2oo2): NAMUR blok omogućuje ugradnju dvaju elektromagnetnih ventila s NAMUR dijagramom strujnog kruga, koji su redundantno spojeni preko NAMUR sučelja. Blokovi su dostupni sa sigurnosnom funkcijom (1oo2) ili s povećanom dostupnošću (2oo2). Blok možete montirati izravno na okretne pogone preko sučelja. Moguća je i zasebna montaža s pripadajućim sustavima cijevi.

Redundantni inline ventili (1oo2, 2oo2): za ove kompaktne sustave Festo upotrebljava provjerenu i testiranu tehnologiju ventila VOFD. Ventil je povezan redundantno i na automatiziranim ventilima osigurava redundantnu sigurnosnu funkciju (1oo2) ili povećanu dostupnost (2oo2). Zahvaljujući premazu Ematal ovi ventili zadovoljavaju najviše sigurnosne standarde u procesnom inženjerstvu i mogu izdržati najteže uvjete okoline.

Kombinirani blok ventila (2oo3): sustav 2oo3 kombinira obje tehnologije i tako pruža maksimalnu sigurnost i dostupnost. Ovaj blok ventila je inline varijanta koja je integrirana u vaš sustav. Ugrađeni standardni ventili definiraju se i montiraju na blok preko NAMUR sučelja u skladu s VDI/VDE 3845. To znači da se blok ugrađuje jedanput; samo se ventili mijenjaju preko sučelja prema planu vijeka trajanja / sigurnosnog životnog ciklusa. Osim toga, ovim sustavom možete zaobići funkcije četiriju ventila kako bi se održavanje moglo provoditi tijekom rada. Indikatori tlaka postavljeni izravno na blok na prvi vam pogled pouzdano pokazuju ako je ventil pod tlakom.

Tko bi to trebao znati?

Prije nego što se odlučite za Festo, slobodno potražite mišljenja svojih stručnjaka. Podijelite naše prijedloge za rješenja i primjere primjene preko ove poveznice.