Viena kabeļu vada bojājums var apdraudēt visu drošības sistēmu ar SIL klasifikāciju. Izpratne par to, kā mehāniskās sastāvdaļas ietekmē funkcionālo drošību, ir ļoti svarīga, lai novērstu rūpnieciskas katastrofas.
Kabeļu vadi ietekmē funkcionālo drošību ar saviem atteices režīmiem, vides aizsardzības spējām un sistemātisko spēju līmeņiem, tāpēc ir nepieciešams pienācīgs SIL novērtējums, atteices datu analīze un integrācija kopējā drošības instrumentētās sistēmas projektā, lai saglabātu vajadzīgo drošības integritātes līmeni.
Pagājušajā mēnesī Hasans man steidzami piezvanīja no savas naftas ķīmijas rūpnīcas. Viņu SIL 2 avārijas izslēgšanas sistēma testēšanas laikā nedarbojās, jo ūdens iekļūšana caur bojātu kabeļa gļotādu izraisīja sensora darbības traucējumus. Šis negadījums man atgādināja, kāpēc mehāniskiem komponentiem ir jāpievērš vienlīdz liela uzmanība funkcionālās drošības projektēšanā.
Satura rādītājs
- Kas ir funkcionālā drošība un kā tajā iekļaujas mehāniskie komponenti?
- Kā kabeļu vadi ietekmē drošības mērinstrumentu sistēmas veiktspēju?
- Kādas ir SIL prasības kabeļu vadiem drošības lietojumos?
- Kā izvēlēties un noteikt kabeļu vada kabeļu uzmavas sistēmām ar SIL klasifikāciju?
Kas ir funkcionālā drošība un kā tajā iekļaujas mehāniskie komponenti?
Funkcionālā drošība1 koncentrējas uz bīstamu kļūmju novēršanu drošībai kritiskās sistēmās. Lai gan uzmanība bieži tiek pievērsta elektroniskajām sastāvdaļām, tikpat būtiska nozīme ir arī mehāniskām detaļām, piemēram, kabeļu vada blīvslēgiem.
Funkcionālā drošība prasa, lai visas drošības ķēdes sastāvdaļas atbilstu noteiktiem integritātes līmeņiem, tostarp mehāniskās sastāvdaļas, kas nodrošina vides aizsardzību, signāla integritāti un sistēmas uzticamību, izmantojot to atteices režīmus, tehniskās apkopes prasības un sistemātiskus spēju novērtējumus.
Izpratne par drošības integritātes līmeņiem (SIL)
SIL definīcijas un prasības:
| SIL līmenis | Riska samazināšanas faktors | Atteices varbūtība pēc pieprasījuma (PFD) | Lietojumprogrammu piemēri |
|---|---|---|---|
| SIL 1 | 10 līdz 100 | 10-¹ līdz 10-² | Nekritisku procesu apturēšana |
| SIL 2 | 100 līdz 1 000 | 10-² līdz 10-³ | Avārijas izslēgšanas sistēmas |
| SIL 3 | 1 000 līdz 10 000 | 10-³ līdz 10-⁴ | Ugunsgrēka un gāzes atklāšanas sistēmas |
| SIL 4 | 10 000 līdz 100 000 | 10-⁴ līdz 10-⁵ | Kodolreaktoru aizsardzība |
Piezīme: Drošības integritātes līmeņi (SIL)2 kvantitatīvi noteikt riska samazināšanas mērķa līmeni, ko nodrošina drošības funkcija. . Atteices varbūtība pēc pieprasījuma (PFD)3 ir galvenais rādītājs sistēmām, kas darbojas mazpieprasījuma režīmā.
Mehānisko komponentu loma
Kritiskās funkcijas drošības sistēmās:
- Vides aizsardzība: Iekļūšanas novēršana, kas varētu izraisīt bīstamas kļūmes
- Signāla integritāte: Elektriskās nepārtrauktības un izolācijas uzturēšana
- Mehāniskā uzticamība: Savienojumu drošuma nodrošināšana stresa apstākļos
- Sistemātiskas spējas: Atbalsts vispārējām sistēmas arhitektūras prasībām
Dāvids nesen dalījās ar: "Čaks, mēs nekad neapzinājāmies, cik ļoti mūsu kabeļu vadu izvēle ietekmē mūsu SIL aprēķinus, līdz brīdim, kad veicām pienācīgu analīzi. Ietekme bija ievērojama."
IEC 61508 Mehānisko komponentu pamatprincipi
Dzīves cikla prasības:
- Koncepcijas posms: Bīstamības analīze, ieskaitot mehāniskās atteices veidus
- Projektēšanas posms: Sistemātisks mehānisko detaļu spēju novērtējums
- Īstenošana: Pareizas uzstādīšanas un konfigurēšanas procedūras
- Operācija: Uzturēšanas un testēšanas protokoli
- Ekspluatācijas pārtraukšana: Drošas izņemšanas un iznīcināšanas procedūras
Portāls IEC 615084 standarts nodrošina visaptverošu sistēmu funkcionālās drošības pārvaldībai visā sistēmas dzīves ciklā.
Sistemātiskie spēju līmeņi:
- SC 1: Projektēšanas pamatprakse un dokumentācija
- SC 2: Uzlabota kvalitātes pārvaldība un verifikācija
- SC 3: Formāli izstrādes procesi un neatkarīgs novērtējums
- SC 4: Visaugstākais līmenis ar visaptverošu dzīves cikla pārvaldību
Kā kabeļu vadi ietekmē drošības mērinstrumentu sistēmas veiktspēju?
Kabeļu vadi ietekmē SIS darbību, izmantojot vairākus bojājumu mehānismus, kas var apdraudēt drošības funkcijas. Šo ietekmju izpratne ir būtiska pareizai sistēmas projektēšanai.
Kabeļu vadi ietekmē SIS veiktspēju, jo rodas bīstamas neatklātas kļūmes (ūdens iekļūšana, kas izraisa sensora novirzi), bīstamas atklātas kļūdas (pilnīga blīvējuma kļūme), drošas kļūdas (acīmredzama noplūde) un sistemātiskas kļūdas (nepareiza uzstādīšana vai specifikācija), un katrai no tām nepieciešamas atšķirīgas mazināšanas stratēģijas.
Kabeļu vadu atteices režīma analīze
Bīstami neatklāti bojājumi (DU):
- Pakāpeniska blīvējuma degradācija, kas ļauj mitruma iekļūšanu
- Daļējs EMC aizsarga zudums, kas izraisa traucējumus
- Lēna iekšējo komponentu korozija
- Mikrokustības, kas izraisa nepastāvīgus savienojumus
Bīstami atklātie bojājumi (DD):
- Pilnīgs blīvējuma atteice ar acīmredzamu noplūdi
- Mehāniski bojājumi, kas neļauj pareizi blīvēt
- Redzama korozija vai nolietojums
- Kabeļa izvilkšana vai pārvietošana
Drošas kļūmes (S):
- Pārmērīga pievilkšana, kas izraisa acīmredzamus bojājumus
- Pilnīgs vides novērtējuma zaudējums
- Mehāniska kļūme, kas neļauj veikt uzstādīšanu
- Skaidra kompromisa pazīme
Ietekme uz drošības funkcijas veiktspēju
Signāla integritātes ietekme:
- Ūdens iekļūšana var izraisīt sensora mērījumu novirzi
- Korozija palielina kontaktu pretestību
- EMC degradācija pieļauj traucējumus
- Temperatūras cikliskums ietekmē kalibrēšanu
Hasans man teica: "Mēs atklājām, ka mitruma iekļūšana caur kabeļu gultīm izraisa mūsu spiediena raidītāju dreifu par 2%, kas ir pietiekami, lai traucētu pareizu izslēgšanas funkciju."
Kvantitatīvs ietekmes novērtējums
Failure Rate Contributions:
- Kabeļu vadu bojājumu biežums: 10-⁶ līdz 10-⁴ kļūmju stundā.
- Vides faktori: 2x līdz 10x reizinātājs
- Uzstādīšanas kvalitāte: 1,5x līdz 5x reizinātājs
- Uzturēšanas efektivitāte: 0,5x līdz 2x reizinātājs
PFD aprēķina piemērs:
SIL 2 spiediena drošības vārsta sistēmai:
- Sensors PFD: 1×10-³
- Loģiskais risinātājs PFD: 5×10-⁴
- Galīgais elements PFD: 2×10-³
- Kabeļu vada ieguldījums: 1×10-⁴
- Kopējais sistēmas PFD: 3,6×10-³ (joprojām SIL 2 diapazonā)
Bieži sastopamie cēloņi - neveiksmes
Vides stresa faktori:
- Temperatūras cikliskums, kas ietekmē vairākus dziedzerus
- Ķīmiska iedarbība, kas izraisa sistemātisku degradāciju
- Vibrācija, kas rada savienojumu atslābumu visā sistēmā
- UV starojumu degradējoši blīvēšanas materiāli
Samazināšanas stratēģijas:
- Daudzveidīgi kabeļu gļotu veidi un materiāli
- Atsevišķas blīvēšanas metodes
- Regulāras pārbaudes un tehniskās apkopes programmas
- Vides aizsardzības pasākumi
Bepto sniedz detalizētu atteices režīmu analīzi un uzticamības datus visiem mūsu kabeļu ieliktņiem, lai atbalstītu jūsu SIL aprēķinus. Mūsu inženieru komanda var palīdzēt optimizēt jūsu drošības sistēmas konstrukciju 😉.
Kādas ir SIL prasības kabeļu vadiem drošības lietojumos?
Kabeļu vadiem, ko izmanto sistēmās ar SIL klasifikāciju, jāatbilst īpašām prasībām attiecībā uz sistemātiskajām spējām, atteices biežumu un dokumentāciju. Šīs prasības atšķiras atkarībā no SIL līmeņa un pielietojuma.
SIL prasības kabeļu vada vadiem ietver sistemātisku spēju sertifikāciju (vismaz SC 2 SIL 2 lietojumiem), dokumentētus datus par atteices biežumu, pārbaudes testu procedūras, tehniskās apkopes intervālus un integrāciju kopējā drošības dzīves cikla pārvaldības procesā.
Sistēmisko spēju prasības
SC 2 Prasības (Minimālās prasības SIL 2):
- Kvalitātes vadības sistēma (ISO 9001 vai līdzvērtīga)
- Konfigurācijas pārvaldības procedūras
- Verifikācijas un validācijas procesi
- Dokumentācijas un izsekojamības sistēmas
- Personāla kompetences pārvaldība
SC 3 prasības (ieteicams SIL 3):
- Formāls izstrādes dzīves cikls
- Neatkarīgas pārbaudes darbības
- Uzlaboti kvalitātes nodrošināšanas pasākumi
- Visaptveroši testēšanas protokoli
- Trešās puses novērtējums un sertifikācija
Dokumentācijas prasības
Būtiskās dokumentācijas pakete:
- Drošības rokasgrāmata ar kļūmes režīma analīzi
- Uzstādīšanas un apkopes procedūras
- Pārbaudes testa instrukcijas un intervāli
- Vides ierobežojumi un samazinājuma faktori
- Sistemātiskais spēju sertifikāts
Prasības attiecībā uz datiem par kļūdu biežumu:
- Lambda (λ) vērtības dažādiem bojājuma veidiem
- Vides stresa faktori
- Uzticamības intervāli un datu avoti
- Misijas laiks un nolietojuma apsvērumi
- Kopējā cēloņa kļūdu analīze
Deivids dalījās: "Tas, ka Bepto bija sagatavojis atbilstošu SIL dokumentāciju, ievērojami atviegloja mūsu TÜV novērtējumu. Novērtētājs bija pārsteigts par drošības dokumentācijas pilnīgumu."
Pierādījumu testēšanas prasības
Pierādījumu pārbaudes mērķi:
- Atklājiet bīstamas, neatklātas kļūmes
- Pārbaudīt drošības funkciju nepārtrauktību
- Atjaunot sistēmu zināmā drošā stāvoklī
- Atjaunināt datus par kļūdu biežumu, pamatojoties uz pieredzi
Kabeļu vadu pārbaudes procedūras:
- Vizuāla pārbaude, lai konstatētu bojājumus vai nolietojumu
- Griezes momenta verifikācija noteiktajos diapazonos
- Izolācijas pretestības testēšana
- Spiediena testēšana hermētiskiem lietojumiem
- Nepārtrauktības pārbaude EMC lietojumiem
Integrācija ar drošības dzīves ciklu
Projektēšanas fāzes integrācija:
- Iekļaut kabeļu vadus HAZOP pētījumi5
- Apsveriet atteices veidus FMEA analīzē
- Sistemātisku spēju prasību precizēšana
- Pierādījumu testēšanas stratēģiju definēšana
Darbības fāzes prasības:
- Regulāru pārbaužu grafiki
- Profilaktiskās apkopes programmas
- Ziņošana par incidentiem un to analīze
- Veiktspējas uzraudzība un tendenču noteikšana
Nesen Hasans man teica: "Kabeļu vadu prasību integrēšana mūsu drošības dzīves cikla pārvaldības sistēmā palīdzēja mums identificēt iespējamās problēmas, pirms tās kļuva par problēmām."
Kā izvēlēties un noteikt kabeļu vada kabeļu uzmavas sistēmām ar SIL klasifikāciju?
Lai pareizi izvēlētos un specifikētu kabeļu vadus SIL lietojumiem, ir sistemātiski jāizvērtē drošības prasības, vides apstākļi un aprites cikla apsvērumi.
Kabeļu vadu izvēle SIL sistēmām prasa sistemātisku spēju līmeņa, bojājumu biežuma datu saderības ar drošības mērķiem, vides piemērotības, pārbaudes testu iespējamības un ilgtermiņa pieejamības novērtēšanu, lai nodrošinātu sistēmas dzīves cikla prasības.
Atlases kritēriju matrica
Drošības prasības:
- Nepieciešamais SIL līmenis un sistemātiskās spējas
- Neizpildes līmeņa mērķi un piešķiršana
- Pārbaudes testa intervāla saderība
- Kopējā cēloņa neveiksmes apsvērumi
- Tehniskās apkopes pieejamības prasības
Tehniskās specifikācijas:
- Kabeļu veidi un izmēru diapazoni
- Vides aizsardzības pakāpes (IP, NEMA)
- Materiālu saderība ar tehnoloģiskajiem šķidrumiem
- Temperatūras un spiediena rādītāji
- EMC un zemējuma prasības
Dzīves cikla apsvērumi:
- Paredzamais kalpošanas laiks (parasti 20+ gadi)
- Rezerves daļu pieejamība
- Piegādātāja stabilitāte un atbalsts
- Novecošanas pārvaldība
- Modernizēšanas un modifikācijas elastība
Specifikācijas izstrādes process
1. solis: drošības prasību analīze
- Pārskatīt SIS konstrukcijas un drošības prasību specifikāciju
- Kabeļu vadu vietu un funkciju noteikšana
- Noteikt kļūdu koeficienta piešķīrumus
- Sistemātisku spēju prasību precizēšana
2. posms: vides novērtējums
- Analizēt uzstādīšanas vides apstākļus
- Ņemiet vērā ķīmiskās saderības prasības
- Mehāniskās spriedzes faktoru novērtēšana
- Uzturēšanas pieejamības novērtēšana
3. solis: Tehniskā specifikācija
- Definēt veiktspējas prasības
- Norādiet testēšanas un sertificēšanas vajadzības
- Izstrādāt kvalitātes un dokumentācijas prasības
- Iekļaut noteikumus par atbalstu visā dzīves ciklā
Piegādātāju vērtēšanas kritēriji
Tehniskās spējas:
- SIL sertifikācija un sistemātiskas spējas
- Datu par kļūdu īpatsvaru kvalitāte un avoti
- Testēšanas un validācijas iespējas
- Tehniskais atbalsts un inženiertehniskie resursi
Kvalitātes sistēma:
- ISO 9001 sertifikācijas minimums
- Konfigurācijas pārvaldības procesi
- Izmaiņu kontroles procedūras
- Izsekojamības un dokumentācijas sistēmas
Uzņēmējdarbības apsvērumi:
- Finanšu stabilitāte un ilgmūžība
- Globālā atbalsta iespējas
- Rezerves daļu pieejamība
- Tehnoloģiju ceļveža saskaņošana
Dāvids man teica: "Jūsu sistemātiskā atlases procesa izmantošana palīdzēja mums izvēlēties kabeļu vadus, kas ne tikai atbilda mūsu pašreizējām SIL prasībām, bet arī nodrošināja elastību turpmākajām modifikācijām."
Bepto's SIL atbalsta pakalpojumi
Mēs izprotam SIL lietojumprogrammu sarežģītību un sniedzam visaptverošu atbalstu:
- SIL sertifikācija sistemātiskiem spēju līmeņiem
- Detalizēti dati par kļūdu biežumu ar ticamības intervāliem
- Drošības rokasgrāmatas izstrāde jūsu īpašajiem lietojumiem
- Tehniskā apmācība par SIL prasībām un īstenošanu
- Dzīves cikla atbalsts tostarp novecošanās pārvaldība
Biežāk pieļautās specifikācijas kļūdas
Tehniskās kļūdas:
- Nepietiekami precizētas sistemātisko spēju prasības
- Vides stresa faktoru ignorēšana
- Neatbilstošas pierādījumu pārbaudes procedūras
- Trūkstošo kopējo cēloņu kļūdu analīze
Komerciālās kļūdas:
- Koncentrēšanās tikai uz sākotnējām izmaksām
- Dzīves cikla atbalsta prasību neievērošana
- Neatbilstoša piegādātāju kvalifikācija
- Trūkstošo rezerves daļu stratēģija
Dokumentācijas jautājumi:
- Nepilnīga drošības argumentu izstrāde
- Trūkstošo kļūmes režīmu analīze
- Neatbilstošas tehniskās apkopes procedūras
- Slikti izmaiņu kontroles procesi
Hasans dalījās: "Ieguldījums atbilstošos SIL prasībām atbilstošos kabeļu vados atmaksājās, kad mēs izvairījāmies no lielas drošības sistēmas kļūmes, kas varēja apturēt visas rūpnīcas darbību."
Secinājums
Kabeļu vadiem ir izšķiroša nozīme funkcionālās drošības sistēmās, un, lai saglabātu drošības integritātes līmeņus, ir nepieciešams pienācīgs SIL novērtējums, sistemātiska spēju sertifikācija un dzīves cikla pārvaldība.
Bieži uzdotie jautājumi par SIL un kabeļu uzmavas
J: Vai visiem kabeļu vadiem SIL sistēmā ir jābūt SIL sertifikātiem?
A: Ne vienmēr. SIL novērtējums nepieciešams tikai tiem kabeļu vadiem, kas var izraisīt bīstamas drošības funkciju kļūmes. Tomēr bieži vien ir vienkāršāk izmantot SIL kvalificētus izstrādājumus visā drošības sistēmā, lai nodrošinātu konsekvenci un vienkāršotu dokumentāciju.
J: Kā aprēķināt kabeļu vadu bojājumu ietekmi uz manu kopējo SIL novērtējumu?
A: Ietveriet kabeļu vadu bojājumu biežumu PFD aprēķinos, izmantojot tās pašas metodes, ko izmanto citu komponentu aprēķinos. Ņemiet vērā gan nejaušas aparatūras kļūmes, gan sistemātiskas kļūmes. Bepto sniedz detalizētus aprēķinu norādījumus un datus par atteices biežumu, lai atbalstītu jūsu analīzi.
J: Kāda ir atšķirība starp SC 2 un SC 3 kabeļu vadiem?
A: SC 3 prasa stingrākus izstrādes procesus, neatkarīgu verifikāciju un formālu dzīves cikla pārvaldību. SC 2 ir pietiekama lielākajai daļai SIL 2 lietojumu, savukārt SC 3 ir ieteicama SIL 3 un nepieciešama SIL 4 lietojumiem.
J: Cik bieži jāveic kabeļu vadu testēšana SIL lietojumos?
A: Pārbaudes testu intervāli ir atkarīgi no nepieciešamās PFD un kabeļu vadu bojājumu biežuma. Tipiski intervāli ir no 1 līdz 5 gadiem. Galvenais ir līdzsvarot drošības prasības ar praktiskiem tehniskās apkopes apsvērumiem.
J: Vai es varu izmantot standarta rūpnieciskos kabeļu vadus SIL lietojumos?
A: Standarta kabeļu ieliktņi var būt piemēroti, ja tie atbilst sistemātisko spēju prasībām un ir pieejami atbilstoši dati par bojājumu biežumu. Tomēr īpaši izstrādāti SIL produkti bieži vien nodrošina labāku dokumentāciju un dzīves cikla atbalstu drošības lietojumiem.
-
Iepazīstieties ar starptautiskās standartizācijas iestādes sniegto funkcionālās drošības oficiālo definīciju un pamatprincipiem. ↩
-
Iegūstiet detalizētu informāciju par dažādiem drošības integritātes līmeņiem (SIL) un to riska samazināšanas prasībām. ↩
-
Izpratne par to, kā tiek aprēķināta un izmantota bojājuma iespējamība pēc pieprasījuma (PFD), lai noteiktu SIL klasifikāciju. ↩
-
Piekļūstiet pārskatam par funkcionālās drošības starptautisko standartu IEC 61508. ↩
-
Izpētīt strukturētu metodoloģiju, ko izmanto bīstamības un darbspējas (HAZOP) pētījumā, lai identificētu iespējamos sistēmas riskus. ↩
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