Sélection de détecteurs de niveau ponctuels certifiés Ex et SIL2 pour silos à poudre dans des zones dangereuses

Le dilemme de la sélection : doubles contraintes de protection contre les explosions et de sécurité fonctionnelle

Dans les applications chimiques, pharmaceutiques, agroalimentaires et minières, la surveillance de niveau dans les silos à poudre présente souvent un problème de sélection difficile : l'appareil doit satisfaire simultanément la certification de protection contre les explosions pour les zones dangereuses et l'intégration de la sécurité fonctionnelle dans les systèmes instrumentés de sécurité (SIS) pour la prévention des débordements ou la protection contre le fonctionnement à sec.

La protection contre les explosions vise à « ne pas enflammer l'atmosphère » ; la certification SIL vise à « agir de manière fiable lorsque nécessaire ». Les deux sont essentiels, mais lorsqu'ils sont combinés dans un seul appareil, la complexité de la sélection augmente considérablement.

En prenant le risque d'explosion de poussières comme exemple, la norme CEI 60079 classe les zones dangereuses en zones (Zone 20/21/22 pour les poussières, Zone 0/1/2 pour les gaz). Différentes zones nécessitent différents types de protection (par exemple, Ex d antidéflagrant, Ex ia sécurité intrinsèque, Ex t protection par enveloppe). Parallèlement, la norme CEI 61508 sur la sécurité fonctionnelle exige que l'appareil exécute de manière fiable des actions de sécurité (par exemple, déclencher des alarmes ou arrêter l'alimentation) sur demande, où le niveau SIL détermine directement la probabilité de défaillance sur demande (PFD) de l'appareil.

Le Soliphant M FTM50 offre une voie pour satisfaire les deux cadres de certification.

Coexistence de la certification Ex et SIL2 : faisabilité technique et prérequis de configuration

Toutes les versions certifiées Ex du FTM50 ne prennent pas en charge la sécurité fonctionnelle SIL2. Pour obtenir les deux, il faut verrouiller une combinaison de configuration spécifique.

Selon la fiche de données de sécurité fonctionnelle d'Endress+Hauser, la capacité SIL2 pour le FTM50 n'est valide que dans les conditions suivantes:

• Insérer électronique: FEM58 (sortie NAMUR selon CEI 60947-5-6)

• Code de commande: Variantes spécifiques (FTM50-xxxxx8xxxRx / xxxxx8xxxSx)

• Mode de sécurité: MAX (prévention des débordements) ou MIN (protection contre le fonctionnement à sec)

• Architecture: 1oo1D (canal unique avec diagnostics internes et sortie de défaillance)

En configuration SIL2, les principales métriques de fiabilité pour le FTM50 incluent:

• Probabilité de défaillance sur demande (PFD_av): 2,09 × 10⁻⁴ (T₁ = 1 an)

• Fraction de défaillance sûre (SFF): 91 %

• Temps moyen entre les défaillances (MTBF_tot): 184 ans

Cela indique que dans le mode de faible demande nécessitant un test périodique annuel, la probabilité de défaillance de la fonction de sécurité est contrôlée à un niveau extrêmement bas, répondant aux exigences quantitatives de la plupart des applications SIL2.

Correspondance et limitations des types de protection contre les explosions

Le FTM50 prend en charge plusieurs types de protection contre les explosions, mais différents types ont des limites de processus différentes:

Une limitation notable: Lors de la sélection du FEM58 (obligatoire pour SIL2) avec une enveloppe antidéflagrante Ex de, la limite supérieure de température ambiante est de +60°C, plutôt que les +70°C standard. Pour les sites à température ambiante élevée (par exemple, été au Moyen-Orient ou près de sources de chaleur), cette réduction de température doit être prise en compte dans les calculs de sélection.De plus, certaines versions Ex ne prennent en charge qu'une limite de température de processus de 150°C. Pour les applications nécessitant à la fois une température de milieu de 280°C et une protection Ex spécifique, les instructions de sécurité (document XA) pertinentes doivent être consultées pour vérification.

Valeur des fonctions de diagnostic en configuration SIL2L'insert électronique FEM58 comprend un bouton de test qui simule la couverture des fourches pour vérifier la communication et l'intégrité du signal entre le capteur et l'amplificateur d'isolement sans modifier le niveau réel. Ceci est particulièrement précieux pour les tests périodiques dans les boucles de sécurité SIL2.

D'un point de vue de la sécurité des processus, cette fonction d'auto-test réduit les coûts de test et améliore la faisabilité de la fréquence des tests, abaissant ainsi la valeur PFD cumulative.

Recommandations de conception et liste de contrôleLors de la sélection du FTM50 sous les contraintes doubles Ex+SIL2, les éléments suivants doivent être vérifiés :

Classification des zones dangereuses: Confirmer la zone de poussières (Zone 20/21/22) par rapport à la zone de gaz (Zone 0/1/2), ou classification mixte

Compatibilité température de processus vs version Ex

: Vérifier si la version haute température (280°C) est compatible avec le type de protection Ex sélectionné

1. Température ambiante vs type de boîtier: Avec le FEM58, la limite supérieure de la version Ex de est de 60°C

2. Exactitude du code de commande: La capacité SIL2 est spécifique au code ; confirmer via le configurateur de produit

3. Acquisition et respect du manuel de sécurité (SD206F): L'installation, la mise en service et les tests périodiques doivent suivre le manuel de sécurité

4. ConclusionLe Soliphant M FTM50 répond à la fois à la protection Ex (multi-zones gaz/poussières) et à la sécurité fonctionnelle SIL2 dans un seul appareil, réduisant le nombre d'interfaces et la complexité du système. Cependant, une correspondance précise des paramètres de processus, du type de protection Ex, de la version de l'insert électronique (FEM58) et du code de commande est essentielle lors de la sélection pour atteindre l'objectif double de « protection non-inflammable et action de sécurité fiable » sur le site d'installation.