SIL-Sicherheitshinweise - FOXBORO ECKARDT GmbH
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<strong>SIL</strong> - <strong>Sicherheitshinweise</strong> 01.05 DOKT 556 966 014(de)<br />
144LD / 244LD Intelligenter Messumformer für<br />
Füllstand, Trennschicht und Dichte<br />
Funktionale Sicherheit<br />
Safety Integrity Level<br />
<strong>SIL</strong> 2 certified<br />
acc. to IEC 61508 / IEC 61511<br />
Der intelligente Messumformer 144LD / 244LD misst Füllstand, Trennschicht und Dichte von<br />
Flüssigkeiten kontinuierlich im Prozess von allen Industrieanwendungen, welche den besonderen<br />
Anforderungen der Sicherheitstechnik nach IEC 61508 / IEC 61511-1 genügen sollen.<br />
MERKMALE<br />
N Funktionale Sicherheit gemäß IEC 61508 / IEC 61511-1<br />
N Einsetzbar bis <strong>SIL</strong> 2, unabhängig beurteilt durch exida.com<br />
N<br />
N<br />
Explosionsschutz (je nach Version)<br />
Elektromagnetische Verträglichkeit nach EN 61326 und NAMUR-Empfehlung NE21
2 144LD / 244LD DOKT 556 966 014 (de)<br />
INHALTSVERZEICHNIS<br />
1 ANWENDUNGSBEREICH 3<br />
1.1 Allgemein 3<br />
1.2 Voraussetzungen 3<br />
2 ALLGEMEIN 4<br />
2.1 Relevante Normen 4<br />
2.2 Begriffe 4<br />
2.3 Abkürzungen 5<br />
2.4 Auslegungstabellen 5<br />
2.4.1 Mittlere Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei Anforderung (PFD avg ) 5<br />
2.4.2 Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls (PFH) 6<br />
2.4.3 Sicherheitsintegrität der Hardware 6<br />
2.4.4 Sicherheitsbezogenes System 7<br />
3 VERHALTEN IM BETRIEB UND BEI STÖRUNG 8<br />
4 WIEDERKEHRENDE PRÜFUNGEN DES MESSUMFORMERS 8<br />
4.1 Sicherheitsüberprüfung 8<br />
4.2 Funktionsüberprüfung 8<br />
4.3 Reparaturen 8<br />
5 SICHERHEITSTECHNISCHE KENNGRÖSSEN 9<br />
5.1 Annahmen 9<br />
5.2 Kenngrössen 9<br />
6 LITERATURVERZEICHNIS 10<br />
7 KONFORMITÄTSERKLÄRUNG 11<br />
8 MANAGEMENT SUMMARY 12
DOKT 556 966 014 (de) 144LD / 244LD 3<br />
1 ANWENDUNGSBEREICH<br />
1.1 Allgemein<br />
Der Anwendungsbereich erstreckt sich auf die intelligenten Messumformer für Füllstand, Trennschicht<br />
und Dichte vom Typ 144LD und 244LD (HART und 4-20mA ohne Kommunikation) für kontinuierliche<br />
Messung.<br />
Die Messung basiert auf dem archimedischen Auftriebsprinzip. Mit PC oder Handterminal lassen sich<br />
die Geräte bequem und sicher fernabfragen und einstellen; sie können aber auch konventionell über<br />
Drucktasten eingestellt werden. Die Messumformer sind für den Einsatz in explosionsgefährdeten<br />
Bereichen geeignet.<br />
Weitere Merkmale:<br />
S kontinuierliche Selbstdiagnose<br />
S konfigurierbarer Sicherheitswert<br />
S Softwareplombe für Tasten und Umkonfigurierung<br />
S einfache Inbetriebnahme<br />
S Messung ist nahezu unabhängig von Produkteigenschaften<br />
1.2 Voraussetzungen<br />
Für den Einsatz unter den besonderen Anforderungen der Sicherheitstechnik nach IEC 61508 /<br />
IEC 61511-1 sind folgende Voraussetzungen zu beachten:<br />
c Bei der Projektierung der Anlage ist darauf zu achten, dass die in [Ref. 5] spezifizierten<br />
technischen Daten, insbesondere bzgl. Einsatz- und Umgebungsbedingungen, der Messumformer<br />
eingehalten werden.<br />
c Die mittlere Einsatztemperatur über einen längeren Zeitraum ist nicht grösser als 40°C.<br />
c Nach der Projektierung der Messumformer ist eine Funktionsprüfung durchzuführen. Der<br />
erforderliche Prüfumfang ist im Sicherheitshandbuch der Anlage festzulegen. Folgende Prüfungen<br />
sollten durchgeführt werden:<br />
c Nullpunktkontrolle<br />
c Messwertkontrolle<br />
c Simulation verschiedener Messwerte<br />
c Überprüfung der eingestellten Sicherheitswerte<br />
c Auch bei Ferneinstellung der messrelevanten Parameter ist die oben genannte Funktionsprüfung<br />
durchzuführen.<br />
c Vor Inbetriebnahme des sicheren Prozesses ist die HART-Kommunikation und die lokale<br />
Bedienung zu verriegeln (Schreibschutz aktivieren).<br />
c Die regelmässige Funktionsprüfung (siehe Wiederkehrende Prüfung) ist durchzuführen<br />
c Die intelligenten Messumformer für Füllstand, Trennschicht und Dichte 144LD / 244LD können<br />
sowohl in Anwendungen mit niedriger als auch mit hoher Anforderungsrate eingesetzt werden.
4 144LD / 244LD DOKT 556 966 014 (de)<br />
2 ALLGEMEIN<br />
2.1 Relevante Normen<br />
c DIN EN 61508 Teil 1 bis 7: Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener<br />
elektrischer/elektonischer/programmierbarer elektronischer Systeme<br />
c DIN IEC 61511 Teil 1 bis 3: Funktionale Sicherheit – Sicherheitstechnische Systeme für die<br />
Prozessindustrie<br />
2.2 Begriffe<br />
Die hier aufgeführten Begriffe sind gemäß [Ref. 1], Teil 4 und [Ref. 2], Teil 1 definiert.<br />
Name<br />
Aktor<br />
Ausfall<br />
Diagnosedeckungsgrad<br />
Fehler<br />
Funktionale<br />
Sicherheit<br />
Funktionseinheit<br />
Beschreibung<br />
Teil eines sicherheitstechnischen Systems, das die Eingriffe in den Prozess<br />
ausführt, um einen sicheren Zustand zu errichen.<br />
Beendigung der Fähigkeit einer Funktionseinheit, eine geforderte Funktion<br />
auszuführen.<br />
Verhältnis der Ausfallrate der durch Diagnosetests erkannten Fehler zur<br />
Gesamtausfallrate der Komponente oder Teilsystems. Der Diagnosegrad<br />
beinhaltet keine bei Wiederholungsprüfungen festgestellten Fehler.<br />
Anomaler Zustand, der eine Verminderung oder Verlust der Fähigkeit einer<br />
Funktionseinheit verursachen kann, eine geforderte Funktion auszuführen.<br />
Teil der Gesamtsicherheit, der sich auf den Prozess und das BPCS bezieht und<br />
der von der bestimmungsgemäßen Funktion des SIS und anderer<br />
Sicherheitsebenen abhängt.<br />
Einheit aus Hardware oder Software oder beidem, die zur Durchführung einer<br />
festgelegten Aufgabe geeignet ist.<br />
Gefährlicher Ausfall Ausfall mit dem Potential, das sicherheitstechnische System in einen<br />
gefahrbringenden oder funktionsunfähigen Zustand zu versetzen.<br />
Sicherheit<br />
Freiheit von unvertretbaren Risiken<br />
Sicherheitsfunktion Funktion, die von einem SIS, einem sicherheitsbezogenen System anderer<br />
Technologie oder von externen Einrichtungen zur Risikominderung ausgeführt<br />
wird, mit dem Ziel, unter Berücksichtigung eines festgelegten gefährlichen<br />
Vorfalls einen sicheren Zustand für den Prozeß zu erreichen oder aufrecht zu<br />
erhalten.<br />
Sicherheitsintegrität Mittlere Wahrscheinlichkeit, dass ein sicherheitstechnisches System die geforderten<br />
sicherheitstechnischen Funktionen unter allen festgelegten Bedingungen<br />
innerhalb eines festgelegten Zeitraumes anforderungsgemäß ausführt.<br />
Sicherheits-<br />
Integritätslevel (<strong>SIL</strong>)<br />
Sicherheitstechnisches<br />
System<br />
(SIS)<br />
Ungefährlicher<br />
Ausfall<br />
Eine von vier diskreten Stufen zur Spezifikation der Anforderungen für die Sicherheitsintegrität<br />
der Sicherheitsfunktionen, die dem sicherheitstechnischen System<br />
zugeordnet werden, wobei der Sicherheits-Integritätslevel 4 den höchsten Grad<br />
der Sicherheitsintegrität, der Sicherheits-Integritätslevel 1 den niedrigsten<br />
darstellt.<br />
Sicherheitstechnisches System zur Ausführung einer oder mehrerer sicherheitstechnischer<br />
Funktionen. Ein SIS besteht aus Sensor(en), Logiksystem und<br />
Aktor(en).<br />
Ausfall ohne das Potential, das sicherheitstechnische System in einen gefahrbringenden<br />
oder funktionsunfähigen Zustand zu setzen.
DOKT 556 966 014 (de) 144LD / 244LD 5<br />
2.3 Abkürzungen<br />
Abkürzung Beschreibung (englisch) Beschreibung (deutsch)<br />
BPCS Basic process control system Betriebs- und Überwachungseinrichtungen als<br />
ein System<br />
DC Diagnostic coverage Diagnose-Deckungsgrad<br />
HFT Hardware fault tolerance Hardware-Fehlertoleranz<br />
PFD Probability of failure on demand Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei<br />
Anforderung<br />
PFD avg<br />
Average probability of failure on demand Mittlere Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei<br />
Anforderung<br />
SFF Safe failure fraction Anteil ungefährlicher Ausfälle<br />
<strong>SIL</strong> Safety integrity level Sicherheits-Integritätslevel<br />
SIS Safety instrumented system Sicherheitstechnisches System<br />
2.4 Auslegungstabellen<br />
Die nachfolgenden Tabellen dienen zur Bestimmung des Sicherheits-Integritätslevels (<strong>SIL</strong>).<br />
2.4.1 Mittlere Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei Anforderung (PFD avg )<br />
Diese Tabelle gibt den erreichbaren Sicherheits-Integritätslevel (<strong>SIL</strong>) in Abhängigkeit von der mittleren<br />
Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei Anforderung wieder. Die angegebenen Ausfallgrenzwerte sind<br />
hierbei gültig für eine Sicherheitsfunktion, die in der Betriebsart mit niedriger Anforderungsrate<br />
betrieben wird (siehe [Ref. 1] Teil 1, Kapitel 7.6.2.9).<br />
Sicherheits-<br />
Integritätslevel (<strong>SIL</strong>)<br />
PFD avg mit niedriger Anforderungsrate<br />
4 J 10 -5 bis < 10 -4<br />
3 J 10 -4 bis < 10 -3<br />
2 J 10 -3 bis < 10 -2<br />
1 J 10 -2 bis < 10 -1
6 144LD / 244LD DOKT 556 966 014 (de)<br />
2.4.2 Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls pro Stunde (PFH)<br />
Ist die Anforderungsrate mehr als ein mal pro Jahr oder grösser als die doppelte Frequenz der<br />
Wiederholungsprüfung, so ist das Messsystem in der Betriebsart mit hoher Anforderungsrate<br />
einzusetzen (siehe [Rev 1] Teil1, Kapitel 3.5.12).<br />
Sicherheits-<br />
Integritätslevel (<strong>SIL</strong>)<br />
PFH mit hoher Anforderungsrate<br />
Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden<br />
Ausfalls pro Stunde<br />
4 J 10 -9 bis < 10 -8<br />
3 J 10 -8 bis < 10 -7<br />
2 J 10 -7 bis < 10 -6<br />
1 J 10 -6 bis < 10 -5<br />
2.4.3 Sicherheitsintegrität der Hardware<br />
Diese Tabelle gibt den erreichbaren Sicherheits-Integritätslevel (<strong>SIL</strong>) in Abhängigkeit vom Anteil der<br />
ungefährlichen Ausfälle (SFF) und der Fehlertoleranz der Hardware (HFT) für sicherheitsbezogene<br />
Typ B-Teilsysteme (siehe [Ref. 1] Teil 2, Kapitel 7.4.3.1.4).<br />
Anteil ungefährlicher<br />
Ausfälle (SFF)<br />
Fehlertoleranz der Hardware (HFT)<br />
0 1 (0) 1 2<br />
< 60% Nicht erlaubt <strong>SIL</strong> 1 <strong>SIL</strong> 2<br />
60% - < 90% <strong>SIL</strong> 1 <strong>SIL</strong> 2 <strong>SIL</strong> 3<br />
90% - < 99% <strong>SIL</strong> 2 <strong>SIL</strong> 3 <strong>SIL</strong> 4<br />
J 99% <strong>SIL</strong> 3 <strong>SIL</strong> 4 <strong>SIL</strong> 4
DOKT 556 966 014 (de) 144LD / 244LD 7<br />
1) Nach [Ref. 2] Teil 1, Kapitel 11.4.4 dürfen bei Teilsystemen wie z.B. Sensoren und Aktoren die<br />
Fehlertoleranz der Hardware (HFT) um eins reduziert werden (Werte in Klammern), wenn das<br />
verwendete Gerät alle folgenden Bedingungen erfüllt:<br />
Das Gerät ist betriebsbewährt<br />
Am Gerät können nur prozessrelevante Parameter geändert werden<br />
Die Veränderung der prozessrelevanten Parameter ist geschützt (z.B. Passwort, Jumper,<br />
usw.)<br />
Die Funktion hat einen geforderten Sicherheits-Integritätslevel von weniger als 4.<br />
Diese genannten Bedingungen treffen auf die intelligenten Messumformer für Füllstand, Trennschicht<br />
und Dichte 144LD / 244LD zu.<br />
2.4.4 Sicherheitsbezogenes System<br />
Ein sicherheitsbezogenes System besteht üblicherweise aus den drei Teilsystemen Eingangs-<br />
Teilsystem (Sensor), Logik-Teilsystem (SPS oder Leitsystem) und Ausgangs-Teilsystem (Stellgerät).<br />
Die mittlere Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei Anforderung wird dabei üblicherweise wie folgt<br />
aufgeteilt:<br />
Eingangs-Teilsystem<br />
(Sensor)<br />
Logik-Teilsystem<br />
(z.B. DCS)<br />
Ausgangs-<br />
Teilsystem (Aktor)<br />
@ 35% @ 15% @ 50%
8 144LD / 244LD DOKT 556 966 014 (de)<br />
3 VERHALTEN IM BETRIEB UND BEI STÖRUNG<br />
Das Verhalten im Betrieb und bei Störungen ist in den Inbetriebnahme- und Wartungsanleitungen<br />
MI EML0610 A-(de) und MI EML0710 A-(de) [Ref. 4] beschrieben.<br />
4 WIEDERKEHRENDE PRÜFUNGEN DES MESSUMFORMERS FÜR<br />
FÜLLSTAND, TRENNSCHICHT UND DICHTE<br />
4.1 Sicherheitsüberprüfung<br />
Gemäß IEC 61508/61511 ist die Sicherheitsfunktion des gesamten Sicherheitskreises regelmäßig zu<br />
überprüfen. Die hierfür notwendigen Testintervalle werden bei der Berechnung des jeweiligen<br />
Sicherheitskreises bestimmt.<br />
4.2 Funktionsüberprüfung<br />
Die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit des Messumformers für Füllstand, Trennschicht und Dichte<br />
ist regelmäßig alle 5 Jahre zu überprüfen. Die Überprüfung kann nur durch der Hersteller oder eine<br />
authorisierte Werkstatt durchgeführt werden. Hierbei sind folgende Arbeiten auszuführen:<br />
c Aufnehmerteil zerlegen (MI EML0610 A-de, Kapitel 10.6 ff, MI EML0710 A-de, Kapitel 10.7 ff).<br />
c Prüfen des Torsionsrohres auf Korrosion und Dichtheit (ev. austauschen)<br />
c Prüfen des Sandwich-Gehäuselagers (195-197) auf Verschmutzung Kap. 10.12 ff (ev. reinigen<br />
oder austauschen)<br />
c Prüfen des Kugellagers in Trägerplatte (163) auf Leichtgängigkeit<br />
c Dichtringe im Aufnehmerteil ersetzen (Cu-haltiges Fett verwenden)<br />
c Dichtringe im Verstärkerteil prüfen und bei Bedarf ersetzen (einfetten)<br />
c Beim Zusammenbau die in der MI angegebenen Schrauben-Anzugsdrehmomente beachten<br />
c Einstellen des Messumformers nach MI EML0610 A-de / MI EML0710 A-de, Kapitel 8<br />
c Einstellen des Sicherheitsbereiches<br />
c Überprüfung aller Einstellungen durch Anfahren des Nullpunktes, des Endwertes, eines<br />
Mittelwertes (z.B. 50%-Wert) und der Sicherheitseinstellungen<br />
c Verriegelung der Einstellungen (Hardware-Schreibschutz, MI EML0610 A-de / MI EML0710 A-de,<br />
Kap. 8.2)<br />
Der Messumformer für Füllstand, Trennschicht und Dichte vom Typ 144LD und 244LD unterliegt der<br />
Druckgeräterichtlinie (DGRL 97/23/EG). Es sind daher auch die in der sicherheitstechnischen<br />
Betriebsanleitung Ex EML0010 A-(de) genannten Fristen für die wiederkehrende Prüfung (nach<br />
BertrSichV vom 27.09.2002) zu beachten.[Rev.6]<br />
4.3 Reparaturen<br />
Defekte Geräte sollten unter Angabe der genauen Störung bzw. Ursache an die Reparaturabteilung<br />
der Fa. Foxboro Eckardt <strong>GmbH</strong> gesandt werden.
DOKT 556 966 014 (de) 144LD / 244LD 9<br />
5 SICHERHEITSTECHNISCHE KENNGRÖSSEN<br />
Über diese Zusammenfassung hinausgehende Informationen, sind in Kapitel 8 beinhaltet.<br />
5.1 Annahmen<br />
Die angegebenen Kenngrößen gelten unter folgenden Annahmen:<br />
c Die Voraussetzungen aus Kapitel 1.2 sind erfüllt.<br />
c Die Reparaturzeit (MTTR) nach einem Gerätefehler beträgt 8 Stunden.<br />
c Prüfinterval: @ 5 Jahre.<br />
c Diagnosezeit: < 5 min<br />
c<br />
c<br />
5.2 Kenngrößen<br />
Gerätetyp c HFT c SFF c PFD av c du c dd c su c sd<br />
g<br />
c B c 0 c 82% 3,3E-03 150 FIT 421 FIT 217 FIT 60 FIT<br />
c
10 144LD / 244LD DOKT 556 966 014 (de)<br />
6 LITERATURVERZEICHNIS<br />
[Ref. 1] DIN EN 61508 Teil 1-7<br />
Beuth-Verlag, Berlin<br />
[Ref. 2] DIN IEC 61511 Teil 1-3<br />
Beuth-Verlag, Berlin<br />
[Ref. 3] Functional safety and IEC 61508 – A basic guide, November 2002<br />
IEC<br />
[Ref. 4]<br />
[Ref. 5]<br />
[Ref. 6]<br />
144LD / 244LD Intelligenter Messumformer für Füllstand, Trennschicht und Dichte<br />
Inbetriebnahme- und Wartungsanleitung<br />
Foxboro Eckardt <strong>GmbH</strong>, MI EML0610 A-(de) / MI EML0710 A-(de)<br />
Typenblatt PSS EML0610 A-(de), PSS EML0710 A-(de)<br />
Sicherheitstechnische Betriebsanleitung 140er Serie Ex EML0010 A-(de)
12 144LD / 244LD DOKT 556 966 014 (de)<br />
8 MANAGEMENT SUMMARY
DOKT 556 966 014 (de) 144LD / 244LD 13
14 144LD / 244LD DOKT 556 966 014 (de)
DOKT 556 966 014 (de) 144LD / 244LD 15<br />
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