Ühe kaabli tihendi rike võib ohustada kogu SIL-klassifitseeritud ohutussüsteemi. Tööstuslike katastroofide vältimiseks on oluline mõista, kuidas mehaanilised komponendid mõjutavad funktsionaalset ohutust.
Kaablipaigaldised mõjutavad funktsionaalset ohutust oma tõrkepõhimõtete, keskkonnakaitse võimekuse ja süstemaatilise võimekuse taseme kaudu, mis nõuab nõuetekohast SIL-hinnangut, tõrkeandmete analüüsi ja integreerimist üldise ohutusseadmetega süsteemi projekteerimisse, et säilitada nõutav ohutustase.
Eelmisel kuul helistas Hassan mulle kiirelt oma naftakeemiatehasest. Nende SIL 2 hädaolukorra väljalülitussüsteem oli testimise ajal ebaõnnestunud, sest vee sissetung läbi kahjustatud kaabli tihendi põhjustas anduri talitlushäire. See juhtum tuletas mulle meelde, miks mehaanilised komponendid väärivad funktsionaalse ohutuse projekteerimisel võrdset tähelepanu.
Sisukord
- Mis on funktsionaalne ohutus ja kuidas mehaanilised komponendid sellesse sobivad?
- Kuidas mõjutavad kaablipaigaldised ohutusseadmete süsteemi jõudlust?
- Millised on SIL nõuded kaablipaigaldistele ohutusrakendustes?
- Kuidas valida ja määrata kaablipaigaldisi SIL-klassifikatsiooni süsteemidele?
Mis on funktsionaalne ohutus ja kuidas mehaanilised komponendid sellesse sobivad?
Funktsionaalne ohutus1 keskendub ohtlike rikete vältimisele ohutuse seisukohalt olulistes süsteemides. Kuigi tähelepanu keskmes on sageli elektroonikakomponendid, mängivad mehaanilised osad, nagu kaablipaigaldised, sama olulist rolli.
Funktsionaalne ohutus nõuab, et kõik ohutusahela komponendid, sealhulgas mehaanilised komponendid, mis tagavad keskkonnakaitse, signaali terviklikkuse ja süsteemi töökindluse, vastaksid kindlaksmääratud terviklikkuse tasemetele nende rikete, hooldusnõuete ja süstemaatiliste võimekuse hindamiste kaudu.
Ohutuse terviklikkuse tasemete (SIL) mõistmine
SIL määratlused ja nõuded:
| SIL tase | Riski vähendamise tegur | Nõudmisel esineva rikke tõenäosus (PFD - Probability of Failure on Demand) | Rakenduse näited |
|---|---|---|---|
| SIL 1 | 10 kuni 100 | 10-¹ kuni 10-² | Mittekriitiliste protsesside seiskamine |
| SIL 2 | 100 kuni 1000 | 10-² kuni 10-³ | Hädaolukorra väljalülitussüsteemid |
| SIL 3 | 1,000 kuni 10,000 | 10-³ kuni 10-⁴ | Tulekahju- ja gaasituvastussüsteemid |
| SIL 4 | 10 000 kuni 100 000 | 10-⁴ kuni 10-⁵. | Tuumareaktori kaitse |
Märkus: Ohutuse terviklikkuse tasemed (SIL)2 kvantifitseerida ohutusfunktsiooni poolt pakutava riski vähendamise sihttase. . Nõudmisel esineva rikke tõenäosus (PFD - Probability of Failure on Demand)3 on vähese nõudlusega süsteemide puhul oluline mõõdik.
Mehaaniliste komponentide roll
Kriitilised funktsioonid ohutussüsteemides:
- Keskkonnakaitse: Ohtlikke rikkeid põhjustada võiva sissetungi vältimine
- Signaali terviklikkus: Elektrilise pidevuse ja isolatsiooni säilitamine
- Mehaaniline töökindlus: Tagada, et ühendused püsiksid turvaliselt ka stressi korral
- Süsteemne suutlikkus: Süsteemi üldiste arhitektuurinõuete toetamine
David jagas hiljuti: "Chuck, me ei saanud kunagi aru, kui palju meie kaablipaigaldiste valik mõjutas meie SIL-arvutusi, kuni me tegime korraliku analüüsi. Mõju oli märkimisväärne."
IEC 61508 Mehaaniliste komponentide raamistik
Elutsükli nõuded:
- Kontseptsioonifaas: Ohuanalüüs, sealhulgas mehaaniliste rikete viisid
- Projekteerimise etapp: Mehaaniliste osade süstemaatiline võimekuse hindamine
- Rakendamine: Nõuetekohane paigaldamine ja konfigureerimine
- Operatsioon: Hooldus- ja testimisprotokollid
- Kasutuselt kõrvaldamine: Ohutu eemaldamise ja kõrvaldamise protseduurid
The IEC 615084 standard pakub terviklikku raamistikku funktsionaalse ohutuse haldamiseks kogu süsteemi elutsükli jooksul.
Süstemaatilised võimekuse tasemed:
- SC 1: Põhilised projekteerimistavad ja dokumentatsioon
- SC 2: Tõhustatud kvaliteedijuhtimine ja kontroll
- SC 3: Ametlikud arenguprotsessid ja sõltumatu hindamine
- SC 4: Kõrgeim tase koos tervikliku elutsükli haldamisega
Kuidas mõjutavad kaablipaigaldised ohutusseadmete süsteemi jõudlust?
Kaablipaigaldised mõjutavad SISi toimimist mitme veamehhanismi kaudu, mis võivad ohustada ohutusfunktsioone. Nende mõjude mõistmine on süsteemi nõuetekohaseks projekteerimiseks hädavajalik.
Kaablifiltrid mõjutavad SISi toimivust ohtlike märkamatute rikete (vee sissetung, mis põhjustab anduri triivi), ohtlike tuvastatud rikete (täielik tihendi rike), ohutute rikete (ilmne leke) ja süstemaatiliste rikete (vale paigaldus või spetsifikatsioon) kaudu, mis kõik nõuavad erinevaid leevendusstrateegiaid.
Kaablipaigaldiste veamooduse analüüs
Ohtlikud avastamata rikked (DU):
- Tihendi järkjärguline lagunemine, mis võimaldab niiskuse sissetungi
- EMC-varjestuse osaline kadumine, mis põhjustab häireid.
- Sisekomponentide aeglane korrosioon
- Mikroliikumised, mis põhjustavad katkendlikke ühendusi
Ohtlikud tuvastatud rikked (DD):
- Täielik tihendi rike koos ilmse lekkega
- Mehaanilised kahjustused, mis takistavad nõuetekohast tihendamist
- Nähtav korrosioon või kahjustused
- Kaabli väljatõmbumine või nihkumine
Turvalised tõrked (S):
- Liiga pinguldamine, mis põhjustab ilmseid kahjustusi
- Keskkonnamärgistuse täielik kadumine
- Paigaldamist takistav mehaaniline rike
- Selge viide kompromissile
Mõju ohutusfunktsiooni tulemuslikkusele
Signaali terviklikkuse mõju:
- Vee sissetung võib põhjustada anduri mõõtmise triivi
- Korrosioon suurendab kontakttakistust
- EMC halvenemine võimaldab häireid
- Temperatuuritsüklilisus mõjutab kalibreerimist
Hassan ütles mulle: 2% võrra, mis oli piisav, et takistada nõuetekohast käivitamist." "Me avastasime, et niiskuse sissetung läbi kaabli tihendite põhjustas meie rõhuandurite triivimist, mis takistas nõuetekohast käivitamist."
Kvantitatiivne mõju hindamine
Ebaõnnestumise määra panused:
- Kaablifiltri vigade arv: 10⁶ kuni 10⁴ riket tunnis.
- Keskkonnategurid: 2x kuni 10x kordaja
- Paigaldamise kvaliteet: 1,5x kuni 5x kordaja
- Hoolduse tõhusus: 0,5x kuni 2x kordaja
PFD arvutamise näide:
SIL 2 rõhu kaitseklapisüsteemi jaoks:
- Andur PFD: 1×10-³
- Loogiline lahendaja PFD: 5×10-⁴
- Lõplik element PFD: 2×10-³
- Kaablifiltri panus: 1×10-⁴
- Kogu süsteemi PFD: 3.6×10-³ (ikka veel SIL 2 vahemikus)
Ühise põhjusega vead
Keskkonnastressi tegurid:
- Mitut nääret mõjutav temperatuuritsükkel
- Süstemaatilist lagunemist põhjustav keemiline kokkupuude
- Vibratsioon, mis lõdvendab ühendusi kogu süsteemis
- UV-kiirgus lagundab tihendusmaterjale
Leevendusstrateegiad:
- Mitmesugused kaablifiltrite tüübid ja materjalid
- Üleliigsed tihendusmeetodid
- Regulaarsed kontrolli- ja hooldusprogrammid
- Keskkonnakaitse meetmed
Bepto pakub kõigi oma kaablipaigaldiste kohta üksikasjalikku rikkevõimeanalüüsi ja töökindluse andmeid, et toetada teie SIL-arvutusi. Meie inseneride meeskond aitab optimeerida teie ohutussüsteemi projekteerimist. 😉
Millised on SIL nõuded kaablipaigaldistele ohutusrakendustes?
SIL-klassifikatsiooniga süsteemides kasutatavad kaablipaigaldised peavad vastama süstemaatilise võimekuse, rikete arvu ja dokumenteerimise erinõuetele. Need nõuded erinevad SIL-tasemete ja rakenduste kaupa.
Kaablifiltrite SIL nõuded hõlmavad süstemaatilist võimekuse sertifitseerimist (vähemalt SC 2 SIL 2 rakenduste puhul), dokumenteeritud vigade arvu andmeid, tõenduskatsete menetlusi, hooldusintervalle ja integreerimist üldise ohutuse elutsükli juhtimise protsessidesse.
Süstemaatilised võimekusnõuded
SC 2 nõuded (SIL 2 miinimum):
- Kvaliteedijuhtimissüsteem (ISO 9001 või samaväärne)
- Konfiguratsioonihalduse menetlused
- Kontrollimis- ja valideerimisprotsessid
- Dokumentatsiooni ja jälgitavuse süsteemid
- Personali pädevuse juhtimine
SC 3 nõuded (soovitatav SIL 3 jaoks):
- Ametlik arendustegevuse elutsükkel
- Sõltumatu kontrollitegevus
- Täiustatud kvaliteedi tagamise meetmed
- Põhjalikud testimisprotokollid
- Kolmanda osapoole hindamine ja sertifitseerimine
Nõuded dokumentatsioonile
Oluline dokumentatsioonipakett:
- Ohutusjuhend koos veamooduste analüüsiga
- Paigaldamise ja hoolduse protseduurid
- Proovikatsete juhised ja intervallid
- Keskkonnaalased piirangud ja vähendavad tegurid
- Süstemaatiline suutlikkuse sertifikaat
Rikkekordaja andmete nõuded:
- Lambda (λ) väärtused erinevate rikete korral
- Keskkonnastressi tegurid
- Usaldusvahemikud ja andmeallikad
- Missiooniaeg ja kulumise kaalutlused
- Ühise põhjusega rikete analüüs
David jagas: "Bepto nõuetekohase SIL-dokumentatsiooni olemasolu muutis meie TÜV-hindamise palju sujuvamaks. Hindajale avaldas muljet ohutusjuhtumi täielikkus."
Nõuded tõenduskatsetele
Tõenduskatse eesmärgid:
- Avastada ohtlikud avastamata rikked
- Kontrollida jätkuvat ohutusfunktsiooni võimekust
- Süsteemi taastamine teadaolevasse turvalisse olekusse
- Kogemuste põhjal vigade arvu andmete ajakohastamine
Kaabli tihenduste katsemenetlused:
- Visuaalne kontroll kahjustuste või riknemise suhtes
- Pöördemomendi kontrollimine kindlaksmääratud vahemike piires
- Isolatsioonitakistuse testimine
- Rõhukatsetused suletud rakenduste jaoks
- EMC rakenduste pidevuse kontrollimine
Integratsioon ohutuse elutsükliga
Projekteerimisfaasi integreerimine:
- Kaasa arvatud kaablitorustikud HAZOP-uuringud5
- FMEA analüüsis vigade esinemisviiside arvessevõtmine
- Täpsustada süstemaatiliste võimekusnõuetega seotud nõuded
- Määratleda tõestuskatse strateegiad
Operatsioonifaasi nõuded:
- Regulaarsed inspekteerimiste ajakavad
- Ennetavad hooldusprogrammid
- Intsidentidest teatamine ja analüüs
- Tulemuslikkuse jälgimine ja trendid
Hassan ütles mulle hiljuti: "Kaablifiltrite nõuete integreerimine meie ohutuse elutsükli haldussüsteemi aitas meil tuvastada võimalikke probleeme enne, kui need muutusid probleemideks."
Kuidas valida ja määrata kaablipaigaldisi SIL-klassifikatsiooni süsteemidele?
Kaablipaigaldiste nõuetekohane valik ja spetsifikatsioon SIL-rakenduste jaoks nõuab ohutusnõuete, keskkonnatingimuste ja elutsükli kaalutluste süstemaatilist hindamist.
SIL-süsteemide jaoks kaablifiltrite valimiseks on vaja hinnata süstemaatilise võimekuse taset, rikete arvu andmete ühilduvust ohutuseesmärkidega, keskkonnasobivust, katsete teostatavust ja pikaajalist kättesaadavust, et toetada süsteemi elutsükli nõudeid.
Valikukriteeriumide maatriks
Ohutusnõuded:
- Nõutav SIL-tase ja süstemaatiline võimekus
- Ebaõnnestumise määra eesmärgid ja eraldamine
- Proof test intervalli ühilduvus
- Ühise põhjusega seotud vea kaalutlused
- Hoolduse ligipääsetavusnõuded
Tehnilised andmed:
- Kaabli tüübid ja suuruste vahemikud
- Keskkonnakaitseklassid (IP, NEMA)
- Materjalide ühilduvus protsessivedelikega
- Temperatuuri- ja rõhunäitajad
- EMC ja maandusnõuded
Elutsükliga seotud kaalutlused:
- Eeldatav kasutusiga (tavaliselt 20+ aastat)
- Varuosade kättesaadavus
- Tarnija stabiilsus ja toetus
- Vananemise haldamine
- Täiendamise ja muutmise paindlikkus
Spetsifikaadi väljatöötamise protsess
1. samm: ohutusnõuete analüüs
- SISi konstruktsiooni ja ohutusnõuete spetsifikatsiooni läbivaatamine
- Kaablipaigaldiste asukohtade ja funktsioonide kindlaksmääramine
- Määrata veamäära jaotused
- Täpsustada süstemaatiliste võimekusnõuetega seotud nõuded
2. samm: keskkonnamõju hindamine
- Analüüsige paigalduskeskkonna tingimusi
- Arvestada keemilise ühilduvuse nõudeid
- Mehaaniliste pingetegurite hindamine
- Hoolduse kättesaadavuse hindamine
3. samm: tehniline kirjeldus
- Tulemuslikkuse nõuete määratlemine
- Täpsustada testimis- ja sertifitseerimisvajadused
- Kehtestada kvaliteedi- ja dokumenteerimisnõuded
- Kaasa arvatud elutsükli toetust käsitlevad sätted
Tarnija hindamiskriteeriumid
Tehniline võimekus:
- SIL-sertifitseerimine ja süstemaatiline võimekus
- Rikkekiiruse andmete kvaliteet ja allikad
- Testimise ja valideerimise võimalused
- Tehniline tugi ja tehnilised ressursid
Kvaliteedisüsteem:
- ISO 9001 sertifitseerimine vähemalt
- Konfiguratsiooni juhtimise protsessid
- Muudatuste kontrollimise menetlused
- Jälgitavuse ja dokumenteerimise süsteemid
Äritegevuse kaalutlused:
- Finantsstabiilsus ja pikaealisus
- Ülemaailmne toetusvõimekus
- Varuosade kättesaadavus
- Tehnoloogia tegevuskava ühtlustamine
David ütles mulle: Ta ütles: "Teie süstemaatilise valikuprotsessi kasutamine aitas meil valida kaablipaigaldisi, mis mitte ainult ei vastanud meie praegustele SIL-nõuetele, vaid pakkusid ka paindlikkust tulevaste muudatuste jaoks."
Bepto SIL tugiteenused
Me mõistame SIL-rakenduste keerukust ja pakume igakülgset tuge:
- SIL-sertifitseerimine süstemaatiliste võimekuse tasemete puhul
- Üksikasjalikud andmed rikete arvu kohta koos usaldusvahemikega
- Ohutusjuhendi väljatöötamine teie spetsiifiliste rakenduste jaoks
- Tehniline koolitus SIL nõuete ja rakendamise kohta
- Elutsükli tugi sealhulgas vananemise haldamine
Tavalised spetsifitseerimisvead
Tehnilised vead:
- Süstemaatiliste võimekusnõuete alaspetsifitseerimine
- Keskkonnastressi tegurite eiramine
- Ebapiisavad tõenduskatsetused
- Puuduv ühine põhjus rikkeanalüüs
Kommertsvead:
- Keskendumine ainult algsetele kuludele
- Elutsükli toetuse nõuete eiramine
- Ebapiisav tarnija kvalifikatsioon
- Puuduvate varuosade strateegia
Dokumentatsiooniprobleemid:
- Ebatäielik ohutusjuhtumite väljatöötamine
- Puuduvate rikete analüüs
- Ebapiisavad hooldusprotseduurid
- Kehvad muudatuste kontrolliprotsessid
Hassan jagas: "Investeering nõuetekohastesse SIL-kvalifitseeritud kaablipaigaldistesse tasus end ära, kui me vältisime suurt turvasüsteemi rikkeid, mis oleks võinud kogu meie tehase sulgeda."
Kokkuvõte
Funktsionaalsetes ohutussüsteemides mängivad kaablipaigaldised kriitilist rolli, mis nõuab nõuetekohast SIL-hindamist, süstemaatilist võimekuse sertifitseerimist ja elutsükli haldamist, et säilitada ohutuse terviklikkuse tase.
Korduma kippuvad küsimused SIL-i ja kaablipaigaldiste kohta
K: Kas kõik SIL-süsteemi kaablipaigaldised peavad olema SIL-sertifikaadiga?
A: Mitte tingimata. SIL-hinnangut vajavad ainult need kaablipaigaldised, mis võivad põhjustada ohtlikke ohutusfunktsioonide tõrkeid. Siiski on sageli lihtsam kasutada SIL-kvalifitseeritud tooteid kogu ohutussüsteemis, et tagada järjepidevus ja lihtsustada dokumenteerimist.
K: Kuidas ma arvutan kaablifiltri vigade mõju oma üldisele SIL-reitingule?
A: Arvutage kaabli tihendite rikkeid oma PFD-arvutustes samade meetodite abil nagu teiste komponentide puhul. Võtke arvesse nii juhuslikke riistvararikkeid kui ka süstemaatilisi rikkeid. Bepto pakub teie analüüsi toetuseks üksikasjalikke arvutamisjuhiseid ja rikkekordaja andmeid.
K: Mis vahe on SC 2 ja SC 3 kaablifiltrite vahel?
A: SC 3 nõuab rangemaid arendusprotsesse, sõltumatut verifitseerimist ja formaalset elutsükli haldamist. SC 2 on piisav enamiku SIL 2 rakenduste jaoks, samas kui SC 3 on soovitatav SIL 3 ja nõutav SIL 4 rakenduste jaoks.
K: Kui sageli tuleb kaablifiltreid SIL-rakendustes katsetada?
A: Tõenduskatsete intervallid sõltuvad nõutavast PFD-st ja kaablitihendi rikke määradest. Tüüpilised intervallid jäävad vahemikku 1-5 aastat. Oluline on ohutusnõuete ja praktilise hoolduse tasakaalustamine.
K: Kas ma saan kasutada standardseid tööstuslikke kaablifiltreid SIL-rakendustes?
A: Standardsed kaablifiltrid võivad olla sobivad, kui need vastavad süstemaatilise võimekuse nõuetele ja teil on piisavad andmed rikete arvu kohta. Sihtotstarbelised SIL-tooted pakuvad siiski sageli paremat dokumentatsiooni ja elutsükli toetust ohutusrakenduste jaoks.
-
Tutvu funktsionaalse ohutuse ametliku määratluse ja põhiprintsiipidega rahvusvahelise standardiasutuse poolt. ↩
-
Saate üksikasjaliku ülevaate erinevatest ohutustasemetest (SIL) ja nende riskide vähendamise nõuetest. ↩
-
Mõista, kuidas arvutatakse ja kasutatakse SIL-klasside määramiseks tõrgete tõenäosust (PFD). ↩
-
Juurdepääs ülevaatele rahvusvahelisest funktsionaalse ohutuse standardist IEC 61508. ↩
-
Tutvuda ohu- ja käitatavusuuringu (HAZOP) struktureeritud metoodikaga süsteemi võimalike riskide kindlakstegemiseks. ↩
English 
Deutsch 
Français 
Italiano 
Español 
Português 
Русский 
العربية 
日本語 
한국어 
Bahasa Indonesia 
Türkçe 
Nederlands 
Ελληνικά 
Български 
Čeština 
Dansk 
Eesti 
Suomi 
Magyar 
Lietuvių kalba 
Latviešu valoda 
Polski 
Română 
Svenska 
Slovenčina 
Slovenščina 
Norsk bokmål 
Українська