Vieno kabelio riebokšlio gedimas gali pakenkti visai SIL klasės saugos sistemai. Norint išvengti pramoninių nelaimių, labai svarbu suprasti, kaip mechaniniai komponentai veikia funkcinę saugą.
Kabelių riebokšliai turi įtakos funkcinei saugai dėl savo gedimų režimų, aplinkos apsaugos galimybių ir sisteminių galimybių lygių, todėl, siekiant išlaikyti reikiamą saugos vientisumo lygį, reikia atlikti tinkamą SIL vertinimą, gedimų dažnio duomenų analizę ir integruoti į bendrą saugos prietaisų sistemos projektą.
Praėjusį mėnesį Hasanas man skubiai paskambino iš savo naftos chemijos gamyklos. Jos SIL 2 avarinio išjungimo sistema bandymų metu sugedo, nes dėl vandens patekimo per pažeistą kabelio riebokšlį sutriko jutiklio veikimas. Šis incidentas man priminė, kodėl mechaniniams komponentams funkcinės saugos projektavime reikia skirti tiek pat dėmesio.
Turinys
- Kas yra funkcinė sauga ir kaip į ją įsilieja mechaniniai komponentai?
- Kokią įtaką kabelių riebokšliai turi saugos prietaisų sistemos veikimui?
- Kokie yra SIL reikalavimai kabelių movoms saugos srityse?
- Kaip parinkti ir nurodyti kabelių movas SIL reitingo sistemoms?
Kas yra funkcinė sauga ir kaip į ją įsilieja mechaniniai komponentai?
Funkcinė sauga1 daugiausia dėmesio skiriama pavojingų gedimų saugai svarbiose sistemose prevencijai. Nors dėmesys dažnai sutelkiamas į elektroninius komponentus, mechaninės dalys, pavyzdžiui, kabelių riebokšliai, vaidina ne mažiau svarbų vaidmenį.
Funkcinė sauga reikalauja, kad visi saugos grandinės komponentai atitiktų nustatytus vientisumo lygius, įskaitant mechaninius komponentus, kurie užtikrina aplinkos apsaugą, signalų vientisumą ir sistemos patikimumą, atsižvelgiant į jų gedimų režimus, techninės priežiūros reikalavimus ir sistemingą pajėgumų vertinimą.
Saugos vientisumo lygių (SIL) supratimas
SIL apibrėžtys ir reikalavimai:
| SIL lygis | Rizikos mažinimo veiksnys | Tikimybė, kad pagal poreikį įvyks gedimas (PFD) | Taikymo pavyzdžiai |
|---|---|---|---|
| SIL 1 | Nuo 10 iki 100 | Nuo 10-¹ iki 10-² | Nekritinių procesų sustabdymai |
| SIL 2 | Nuo 100 iki 1 000 | 10-² į 10-³ | Avarinio išjungimo sistemos |
| SIL 3 | nuo 1 000 iki 10 000 | 10-³ iki 10-⁴ | Gaisro ir dujų aptikimo sistemos |
| SIL 4 | nuo 10 000 iki 100 000 | nuo 10-⁴ iki 10-⁵ | Branduolinių reaktorių apsauga |
Pastaba: Saugos vientisumo lygiai (SIL)2 kiekybiškai įvertinti siektiną rizikos sumažinimo lygį, kurį užtikrina saugos funkcija. . Tikimybė, kad pagal poreikį įvyks gedimas (PFD)3 yra pagrindinis mažos paklausos režimu veikiančių sistemų rodiklis.
Mechaninių komponentų vaidmuo
Kritinės funkcijos saugos sistemose:
- Aplinkos apsauga: Apsauga nuo patekimo į vidų, galinčio sukelti pavojingus gedimus
- Signalo vientisumas: Elektros tęstinumo ir izoliacijos palaikymas
- Mechaninis patikimumas: Užtikrinti, kad jungtys išliktų saugios esant įtampai
- Sisteminis pajėgumas: Bendrųjų sistemos architektūros reikalavimų palaikymas
Davidas neseniai pasidalijo: Chuckas: "Kol neatlikome tinkamos analizės, niekada nesupratome, kokią didelę įtaką mūsų SIL skaičiavimams turėjo kabelių riebokšlių pasirinkimas. Poveikis buvo didelis."
IEC 61508 Mechaninių komponentų sistema
Gyvavimo ciklo reikalavimai:
- Koncepcijos etapas: Pavojaus analizė, įskaitant mechaninių gedimų būdus
- Projektavimo etapas: Sisteminis mechaninių dalių pajėgumų vertinimas
- Įgyvendinimas: Tinkamos diegimo ir konfigūravimo procedūros
- Operacija: Techninės priežiūros ir bandymų protokolai
- Eksploatavimo nutraukimas: Saugaus pašalinimo ir šalinimo procedūros
Svetainė IEC 615084 standarte pateikiama išsami sistema, skirta funkcinei saugai valdyti per visą sistemos gyvavimo ciklą.
Sisteminiai gebėjimų lygiai:
- SC 1: Pagrindinė projektavimo praktika ir dokumentacija
- SC 2: Patobulintas kokybės valdymas ir tikrinimas
- SC 3: Formalūs kūrimo procesai ir nepriklausomas vertinimas
- SC 4: Aukščiausias lygis su išsamiu gyvavimo ciklo valdymu
Kokią įtaką kabelių riebokšliai turi saugos prietaisų sistemos veikimui?
Kabelių riebokšliai turi įtakos SIS veikimui dėl daugelio gedimų mechanizmų, kurie gali pakenkti saugos funkcijoms. Norint tinkamai suprojektuoti sistemą, būtina suprasti šį poveikį.
Kabelių riebokšliai turi įtakos SIS veikimui dėl pavojingų nepastebėtų gedimų (vandens patekimas, sukeliantis jutiklio dreifą), pavojingų aptiktų gedimų (visiškas sandariklio gedimas), saugių gedimų (akivaizdus nuotėkis) ir sistemingų gedimų (netinkamas montavimas ar specifikacija), kurių kiekvienai reikia skirtingų mažinimo strategijų.
Kabelių movų gedimo režimo analizė
Pavojingi nepastebėti gedimai (DU):
- Laipsniškas sandariklio irimas, dėl kurio į vidų patenka drėgmė
- Dalinis EMC ekrano praradimas, sukeliantis trikdžius
- Lėta vidinių komponentų korozija
- Mikro judesiai, sukeliantys nutrūkstamą ryšį
Pavojingi aptikti gedimai (DD):
- Visiškas sandariklio gedimas su akivaizdžiu nuotėkiu
- Mechaniniai pažeidimai, trukdantys tinkamai užsandarinti
- Matoma korozija arba gedimas
- Kabelio ištraukimas arba poslinkis
Saugūs gedimai (S):
- Per didelis priveržimas, sukeliantis akivaizdžią žalą
- Visiškas aplinkosauginio reitingo praradimas
- Mechaninis gedimas, trukdantis įrengti
- Aiškus kompromiso požymis
Poveikis saugos funkcijos veikimui
Signalo vientisumo poveikis:
- Vandens patekimas į jutiklį gali sukelti jutiklio matavimo nuokrypį
- Korozija padidina kontaktų atsparumą
- EMC pablogėjimas leidžia atsirasti trikdžiams
- Temperatūros ciklas turi įtakos kalibravimui
Hassanas man pasakė: "Dėl drėgmės patekimo per kabelių riebokšlius mūsų slėgio siųstuvai nukrypo 2%, o tai trukdė tinkamai suveikti."
Kiekybinis poveikio vertinimas
Įnašai dėl nesėkmių dažnio:
- Kabelių riebokšlių gedimų dažnis: 10-⁶ iki 10-⁴ gedimų per valandą
- Aplinkos veiksniai: Nuo 2x iki 10x daugiklis
- Įrengimo kokybė: nuo 1,5 iki 5 kartų daugiklis
- Priežiūros veiksmingumas: 0,5x-2x daugiklis
PFD apskaičiavimo pavyzdys:
SIL 2 slėgio apsauginio vožtuvo sistemai:
- Jutiklis PFD: 1×10-³
- Loginis sprendiklis PFD: 5×10-⁴
- Galutinis elemento PFD: 2×10-³
- Kabelio įvorės įnašas: 1×10-⁴
- Bendras sistemos PFD: 3,6×10-³ (vis dar SIL 2 diapazone)
Bendroji priežastis - gedimai
Aplinkos streso veiksniai:
- Temperatūros cikliškumas, veikiantis kelias liaukas
- Cheminis poveikis, sukeliantis sistemingą irimą
- Vibracija, dėl kurios atsilaisvina visos sistemos jungtys
- UV spinduliuotė ardo sandarinimo medžiagas
Poveikio mažinimo strategijos:
- Įvairūs kabelių riebokšlių tipai ir medžiagos
- Pertekliniai sandarinimo būdai
- Reguliarios tikrinimo ir priežiūros programos
- Aplinkos apsaugos priemonės
"Bepto" pateikia išsamią gedimų analizės modelių analizę ir visų mūsų kabelių riebokšlių patikimumo duomenis, kad galėtumėte atlikti SIL skaičiavimus. Mūsų inžinierių komanda gali padėti optimizuoti jūsų saugos sistemos projektą. 😉
Kokie yra SIL reikalavimai kabelių movoms saugos srityse?
Kabelių riebokšliai, naudojami sistemose, kurioms suteiktas SIL reitingas, turi atitikti specialius sisteminio pajėgumo, gedimų dažnio ir dokumentacijos reikalavimus. Šie reikalavimai skiriasi priklausomai nuo SIL lygio ir taikymo srities.
SIL reikalavimai kabelių riebokšliams apima sistemingą pajėgumų sertifikavimą (ne mažiau kaip SC 2 SIL 2 taikymams), dokumentuotus gedimų dažnio duomenis, įrodomųjų bandymų procedūras, techninės priežiūros intervalus ir integravimą į bendrus saugos gyvavimo ciklo valdymo procesus.
Sisteminių gebėjimų reikalavimai
SC 2 Reikalavimai (minimalus reikalavimas SIL 2):
- Kokybės vadybos sistema (ISO 9001 arba lygiavertė)
- Konfigūracijos valdymo procedūros
- Tikrinimo ir patvirtinimo procesai
- Dokumentacijos ir atsekamumo sistemos
- Personalo kompetencijos valdymas
SC 3 reikalavimai (rekomenduojama SIL 3):
- Formalus kūrimo ciklas
- Nepriklausoma patikros veikla
- Išplėstinės kokybės užtikrinimo priemonės
- Išsamūs bandymų protokolai
- Trečiosios šalies vertinimas ir sertifikavimas
Dokumentų reikalavimai
Pagrindinis dokumentų paketas:
- Saugos vadovas su gedimo būdo analize
- Įrengimo ir techninės priežiūros procedūros
- Bandomųjų bandymų instrukcijos ir intervalai
- Aplinkos apribojimai ir mažinantys veiksniai
- Sisteminis gebėjimų sertifikatas
Reikalavimai duomenims apie gedimų dažnį:
- Lambda (λ) vertės skirtingiems gedimo režimams
- Aplinkos streso veiksniai
- Patikimumo intervalai ir duomenų šaltiniai
- Misijos trukmės ir nusidėvėjimo aspektai
- Bendrųjų priežasčių gedimų analizė
Deividas pasidalijo: "Turint tinkamą "Bepto" SIL dokumentaciją, mūsų TÜV vertinimas buvo daug sklandesnis. Vertintojas buvo sužavėtas saugos dokumentacijos išsamumu."
Įrodomųjų bandymų reikalavimai
Įrodomojo testo tikslai:
- Aptikti pavojingus nepastebėtus gedimus
- Patikrinkite, ar saugos funkcija ir toliau veikia
- Atkurti žinomą saugią sistemos būseną
- Atnaujinti gedimų dažnio duomenis remiantis patirtimi
Kabelių įvorių bandymo procedūros:
- Vizualus patikrinimas, ar nėra pažeidimų ar pablogėjimo
- Sukimo momento tikrinimas pagal nustatytus intervalus
- Izoliacijos varžos bandymas
- Slėgio bandymas sandarioms programoms
- Tęstinumo patikra EMC taikymams
Integracija į saugos gyvavimo ciklą
Projektavimo etapo integracija:
- Įtraukite kabelių riebokšlius į HAZOP tyrimai5
- Atsižvelgti į gedimų režimus atliekant FMEA analizę
- Nurodykite sisteminių gebėjimų reikalavimus
- Apibrėžti įrodomųjų bandymų strategijas
Eksploatavimo etapo reikalavimai:
- Reguliarūs tikrinimo grafikai
- Prevencinės techninės priežiūros programos
- Pranešimai apie incidentus ir jų analizė
- Veiklos stebėjimas ir tendencijos
neseniai man pasakojo Hasanas: "Kabelių riebokšlių reikalavimų integravimas į mūsų saugos gyvavimo ciklo valdymo sistemą padėjo mums nustatyti potencialias problemas, kol jos dar netapo problemomis."
Kaip parinkti ir nurodyti kabelių movas SIL reitingo sistemoms?
Norint tinkamai parinkti ir specifikuoti kabelių movas SIL taikymams, reikia sistemingai įvertinti saugos reikalavimus, aplinkos sąlygas ir gyvavimo ciklo aplinkybes.
Kabelių riebokšlių parinkimas SIL sistemoms reikalauja sisteminio pajėgumo lygio, gedimų dažnio duomenų suderinamumo su saugos tikslais, tinkamumo aplinkai, bandomųjų bandymų tinkamumo ir ilgalaikio prieinamumo, kad būtų laikomasi sistemos gyvavimo ciklo reikalavimų, įvertinimo.
Atrankos kriterijų matrica
Saugos reikalavimai:
- Reikalaujamas SIL lygis ir sisteminis pajėgumas
- Neįvykdytų užduočių skaičiaus tikslai ir paskirstymas
- Įrodomasis bandymų intervalų suderinamumas
- Bendrosios gedimo priežastys
- Priežiūros prieinamumo reikalavimai
Techninės specifikacijos:
- Kabelių tipai ir dydžių diapazonai
- Aplinkos apsaugos laipsniai (IP, NEMA)
- Medžiagų suderinamumas su technologiniais skysčiais
- Temperatūros ir slėgio rodikliai
- EMC ir įžeminimo reikalavimai
Gyvavimo ciklo aspektai:
- Numatomas tarnavimo laikas (paprastai 20 ir daugiau metų)
- Galimybė įsigyti atsarginių dalių
- Tiekėjo stabilumas ir parama
- Senėjimo valdymas
- Atnaujinimo ir modifikavimo lankstumas
Specifikacijų kūrimo procesas
1 žingsnis: saugos reikalavimų analizė
- SIS projekto ir saugos reikalavimų specifikacijos peržiūra
- Nustatykite kabelių riebokšlių vietas ir funkcijas
- Nustatyti gedimų dažnio paskirstymą
- Nurodykite sisteminių gebėjimų reikalavimus
2 etapas: aplinkos vertinimas
- Išanalizuoti įrenginio aplinkos sąlygas
- Atsižvelkite į cheminio suderinamumo reikalavimus
- Įvertinti mechaninio įtempio veiksnius
- Techninės priežiūros prieinamumo įvertinimas
3 žingsnis: techninė specifikacija
- Apibrėžti veiklos reikalavimus
- Nurodykite bandymų ir sertifikavimo poreikius
- Nustatyti kokybės ir dokumentacijos reikalavimus
- Įtraukti gyvavimo ciklo paramos nuostatas
Tiekėjų vertinimo kriterijai
Techniniai gebėjimai:
- SIL sertifikavimas ir sisteminis pajėgumas
- Duomenų apie gedimų dažnį kokybė ir šaltiniai
- Testavimo ir patvirtinimo galimybės
- Techninė pagalba ir inžineriniai ištekliai
Kokybės sistema:
- Minimalus ISO 9001 sertifikatas
- Konfigūracijos valdymo procesai
- Pakeitimų kontrolės procedūros
- Atsekamumo ir dokumentacijos sistemos
Verslo aspektai:
- Finansinis stabilumas ir ilgaamžiškumas
- Visuotinės pagalbos galimybės
- Galimybė įsigyti atsarginių dalių
- Technologijų plano derinimas
Deividas man pasakė: "Jūsų sistemingas atrankos procesas padėjo mums išsirinkti tokius kabelių riebokšlius, kurie ne tik atitiko mūsų dabartinius SIL reikalavimus, bet ir buvo lankstūs, kad ateityje juos būtų galima keisti."
"Bepto's SIL Support Services
Suprantame SIL programų sudėtingumą ir teikiame visapusišką pagalbą:
- SIL sertifikavimas sisteminių pajėgumų lygių
- Išsamūs gedimų dažnio duomenys su pasikliautinaisiais intervalais
- Saugos vadovo rengimas jūsų konkrečioms programoms
- Techninis mokymas dėl SIL reikalavimų ir įgyvendinimo
- Gyvenimo ciklo palaikymas įskaitant senėjimo valdymą.
Dažniausiai pasitaikančios specifikacijos klaidos
Techninės klaidos:
- Nepakankamai išsamūs sisteminių gebėjimų reikalavimai
- Aplinkos streso veiksnių ignoravimas
- Netinkamos įrodomųjų bandymų procedūros
- Trūksta bendrosios priežasties gedimo analizės
Komercinės klaidos:
- Dėmesys tik pradinėms išlaidoms
- Gyvavimo ciklo palaikymo reikalavimų ignoravimas
- Netinkama tiekėjų kvalifikacija
- Trūkstamų atsarginių dalių strategija
Dokumentacijos klausimai:
- Neišsamus saugos atvejo rengimas
- Trūksta gedimo būdo analizės
- Netinkamos techninės priežiūros procedūros
- Prasti pakeitimų kontrolės procesai
dalijosi Hassanas: "Investicijos į tinkamus SIL reikalavimus atitinkančius kabelių riebokšlius atsipirko, kai išvengėme didelio saugos sistemos gedimo, kuris galėjo sustabdyti visą mūsų gamyklą."
Išvada
Kabelių riebokšliai atlieka svarbų vaidmenį funkcinės saugos sistemose, todėl, norint išlaikyti saugos vientisumo lygį, reikia tinkamai įvertinti SIL, sistemingai sertifikuoti pajėgumus ir valdyti gyvavimo ciklą.
DUK apie SIL ir kabelių movas
K: Ar visi SIL sistemos kabelių riebokšliai turi turėti SIL sertifikatą?
A: Nebūtinai. SIL vertinimą reikia atlikti tik tiems kabelių riebokšliams, kurie gali sukelti pavojingus saugos funkcijų sutrikimus. Tačiau dažnai paprasčiau naudoti SIL reikalavimus atitinkančius gaminius visoje saugos sistemoje, kad būtų užtikrintas nuoseklumas ir supaprastinta dokumentacija.
K: Kaip apskaičiuoti kabelių riebokšlių gedimų įtaką bendram SIL įvertinimui?
A: Į PFD skaičiavimus įtraukite kabelių riebokšlių gedimų dažnį, taikydami tuos pačius metodus kaip ir kitų komponentų. Atsižvelkite į atsitiktinius aparatūros gedimus ir sistemingus gedimus. "Bepto" pateikia išsamias skaičiavimo gaires ir gedimų dažnio duomenis, kurie padės jums atlikti analizę.
K: Kuo skiriasi SC 2 ir SC 3 kabelių riebokšliai?
A: SC 3 reikalauja griežtesnių kūrimo procesų, nepriklausomos patikros ir formalaus gyvavimo ciklo valdymo. SC 2 pakanka daugumai SIL 2 taikomųjų programų, o SC 3 rekomenduojama taikyti SIL 3 ir reikalaujama taikyti SIL 4 taikomosioms programoms.
K: Kaip dažnai reikėtų atlikti kabelių riebokšlių bandymus, kai naudojami SIL?
A: Patikros bandymų intervalai priklauso nuo reikalaujamo PFD ir kabelių riebokšlių gedimų dažnio. Įprastiniai intervalai svyruoja nuo 1 iki 5 metų. Svarbiausia suderinti saugos reikalavimus ir praktinius techninės priežiūros aspektus.
K: Ar galima naudoti standartines pramonines kabelių movas SIL įrenginiuose?
A: Standartiniai kabelių riebokšliai gali būti tinkami, jei jie atitinka sisteminio pajėgumo reikalavimus ir turite pakankamai duomenų apie gedimų dažnį. Tačiau specialiai suprojektuoti SIL produktai dažnai suteikia geresnę dokumentaciją ir gyvavimo ciklo palaikymą saugos reikmėms.
Sužinokite oficialią funkcinės saugos apibrėžtį ir pagrindinius principus, kuriuos pateikia tarptautinė standartizacijos institucija. ↩
Išsamiai susipažinkite su skirtingais saugos vientisumo lygiais (SIL) ir jų rizikos mažinimo reikalavimais. ↩
Suprasti, kaip apskaičiuojama ir naudojama gedimo tikimybė pagal poreikį (PFD), kad būtų galima nustatyti SIL įvertinimą. ↩
Pateikiama tarptautinio funkcinės saugos standarto IEC 61508 apžvalga. ↩
Išnagrinėkite struktūrinę pavojaus ir eksploatacinio tinkamumo (HAZOP) tyrimo metodiką, skirtą galimai sistemos rizikai nustatyti. ↩
