Het selecteren van ex-gecertificeerde en SIL2-puntsniveauschakelaars voor poedersilos in gevaarlijke gebieden

Het selectieprobleem: Dubbele beperkingen van explosiebescherming en functionele veiligheid

In chemische, farmaceutische, voedselverwerkende en mijnbouwtoepassingen presenteert niveaubewaking in poedersilo's vaak een moeilijk selectieprobleem: het apparaat moet tegelijkertijd voldoen aan de certificering voor explosiebescherming voor gevaarlijke gebieden en integratie van functionele veiligheid in Safety Instrumented Systems (SIS) voor overvulbeveiliging of droogloopbeveiliging.

Explosiebescherming richt zich op “het niet ontsteken van de atmosfeer”; SIL-certificering richt zich op “betrouwbaar handelen wanneer nodig.” Beide zijn essentieel, maar wanneer ze in één apparaat worden gecombineerd, neemt de complexiteit van de selectie aanzienlijk toe.

Met stofexplosiegevaar als voorbeeld, classificeert IEC 60079 gevaarlijke gebieden in zones (Zone 20/21/22 voor stof, Zone 0/1/2 voor gas). Verschillende zones vereisen verschillende beschermingstypes (bijv. Ex d vlamdicht, Ex ia intrinsieke veiligheid, Ex t omhulselbescherming). Tegelijkertijd vereist IEC 61508 functionele veiligheid dat het apparaat betrouwbaar veiligheidsacties uitvoert (bijv. alarmen activeren of toevoer uitschakelen) op verzoek, waarbij het SIL-niveau direct de waarschijnlijkheid van storing bij aanvraag (PFD) van het apparaat bepaalt.

Soliphant M FTM50 biedt een manier om aan beide certificeringskaders te voldoen.

Co-existentie van Ex-certificering en SIL2: Technische haalbaarheid en configuratievereisten

Niet alle Ex-gecertificeerde versies van FTM50 ondersteunen SIL2 functionele veiligheid. Het bereiken van beide vereist het vastzetten van een specifieke configuratiecombinatie.

Volgens het Functionele Veiligheidsgegevensblad van Endress+Hauser is de SIL2-capaciteit voor FTM50 alleen geldig onder de volgende voorwaarden:

• Elektronische inzet: FEM58 (NAMUR-uitgang volgens IEC 60947-5-6)

• Bestelcode: Specifieke varianten (FTM50-xxxxx8xxxRx / xxxxx8xxxSx)

• Veiligheidsmodus: MAX (overvulbeveiliging) of MIN (droogloopbeveiliging)

• Architectuur: 1oo1D (enkel kanaal met interne diagnostiek en storingsuitgang)

In SIL2-configuratie omvatten de belangrijkste betrouwbaarheidsstatistieken voor FTM50:

• Waarschijnlijkheid van storing bij aanvraag (PFD_av): 2,09 × 10 &sup4; (T ¹ = 1 jaar)

• Safe Failure Fraction (SFF): 91%

• Mean Time Between Failures (MTBF_tot): 184 jaar

Dit geeft aan dat onder de modus met lage vraag, die jaarlijkse bewijstests vereist, de waarschijnlijkheid van falen van de veiligheidsfunctie op een extreem laag niveau wordt gecontroleerd, wat voldoet aan de kwantitatieve vereisten voor de meeste SIL2-toepassingen.

Overeenkomst en beperkingen van explosiebeschermingstypes

FTM50 ondersteunt meerdere explosiebeschermingstypes, maar verschillende types hebben verschillende procesgrenzen:

Een opmerkelijke beperking: Bij selectie van FEM58 (verplicht voor SIL2) met Ex de vlamdichte behuizing, is de bovengrens van de omgevingstemperatuur +60°C, in plaats van de standaard +70°C. Voor locaties met hoge omgevingstemperaturen (bijv. zomer in het Midden-Oosten of nabij warmtebronnen) moet deze temperatuurverlaging worden meegenomen in de selectieberekeningen.

Bovendien ondersteunen bepaalde Ex-versies slechts een bovengrens van 150°C voor de procestemperatuur. Voor toepassingen die zowel een mediumtemperatuur van 280°C als specifieke Ex-bescherming vereisen, moeten de relevante Veiligheidsinstructies (XA-document) worden geraadpleegd voor verificatie.

Waarde van diagnostische functies in SIL2-configuratie

De FEM58 elektronische inzet bevat een testknop die de vorkdekking simuleert om de communicatie en signaalintegriteit tussen de sensor en de isolerende versterker te verifiëren zonder het werkelijke niveau te veranderen. Dit is bijzonder waardevol voor periodieke bewijstests in SIL2-veiligheidskringen.

Vanuit het oogpunt van procesveiligheid vermindert deze zelftestfunctie de testkosten en verbetert de haalbaarheid van de testfrequentie, waardoor de cumulatieve PFD-waarde wordt verlaagd.

Ontwerpaanbevelingen en checklist

Bij het selecteren van FTM50 onder dubbele Ex+SIL2-beperkingen moeten de volgende punten worden geverifieerd:

1. Classificatie van gevaarlijke gebieden: Bevestig stofzone (Zone 20/21/22) versus gaszone (Zone 0/1/2), of gemengde classificatie

2. Proces-temperatuur versus compatibiliteit met Ex-versie: Verifieer of de hogetemperatuurversie (280°C) compatibel is met het geselecteerde Ex-beschermingstype

3. Omgevingstemperatuur versus behuizingstype: Met FEM58 is de bovengrens van de Ex de versie 60°C

4. Nauwkeurigheid van de bestelcode: SIL2-capaciteit is codespecifiek; bevestig via Product Configurator

5. Verkrijging en naleving van het Veiligheidshandboek (SD206F): Installatie, inbedrijfstelling en bewijstests moeten het Veiligheidshandboek volgen

Conclusie

Soliphant M FTM50 adresseert zowel Ex-bescherming (gas/stof multi-zone) als SIL2 functionele veiligheid in één apparaat, waardoor het aantal interfaces en de systeemcomplexiteit worden verminderd. Echter, nauwkeurige afstemming van procesparameters, Ex-beschermingstype, elektronische inzetversie (FEM58) en bestelcode is essentieel tijdens de selectie om het dubbele doel van “niet-ontstekende bescherming en betrouwbare veiligheidsactie” op de installatieplaats te bereiken.