Επιλογή διακοπτών στάθμης σημείου με πιστοποίηση Ex και SIL2 για σιλό σκόνης σε επικίνδυνες περιοχές

Το Δίλημμα Επιλογής: Διπλοί Περιορισμοί Προστασίας από Έκρηξη και Λειτουργικής Ασφάλειας

Σε εφαρμογές χημικών, φαρμακευτικών, επεξεργασίας τροφίμων και εξόρυξης, η παρακολούθηση στάθμης σε σιλό σκόνης παρουσιάζει συχνά ένα δύσκολο πρόβλημα επιλογής: η συσκευή πρέπει να ικανοποιεί ταυτόχρονα την πιστοποίηση προστασίας από έκρηξη για επικίνδυνες περιοχές και την ενσωμάτωση λειτουργικής ασφάλειας σε Συστήματα Ασφαλείας Οργάνων (SIS) για την πρόληψη υπερχείλισης ή την προστασία από λειτουργία χωρίς υλικό.

Η προστασία από έκρηξη αντιμετωπίζει το «μη ανάφλεξη της ατμόσφαιρας»· η πιστοποίηση SIL αντιμετωπίζει το «αξιόπιστη λειτουργία όταν απαιτείται». Και τα δύο είναι απαραίτητα, αλλά όταν συνδυάζονται σε μία μόνο συσκευή, η πολυπλοκότητα επιλογής αυξάνεται σημαντικά.

Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τον κίνδυνο έκρηξης σκόνης, το IEC 60079 ταξινομεί τις επικίνδυνες περιοχές σε ζώνες (Ζώνη 20/21/22 για σκόνη, Ζώνη 0/1/2 για αέριο). Διαφορετικές ζώνες απαιτούν διαφορετικούς τύπους προστασίας (π.χ., Ex d αδιάσπαστη φλόγα, Ex ia εγγενής ασφάλεια, Ex t προστασία περιβλήματος). Ταυτόχρονα, η λειτουργική ασφάλεια IEC 61508 απαιτεί από τη συσκευή να εκτελεί αξιόπιστα ενέργειες ασφαλείας (π.χ., ενεργοποίηση συναγερμών ή διακοπή τροφοδοσίας) κατόπιν αιτήματος, όπου το επίπεδο SIL καθορίζει άμεσα την πιθανότητα αστοχίας κατά απαίτηση (PFD) της συσκευής.

Το Soliphant M FTM50 παρέχει μια λύση για την ικανοποίηση και των δύο πλαισίων πιστοποίησης.

Συνύπαρξη Πιστοποίησης Ex και SIL2: Τεχνική Εφικτότητα και Προϋποθέσεις Διαμόρφωσης

Δεν υποστηρίζουν όλες οι εκδόσεις FTM50 με πιστοποίηση Ex τη λειτουργική ασφάλεια SIL2. Η επίτευξη και των δύο απαιτεί τον κλείδωμα ενός συγκεκριμένου συνδυασμού διαμόρφωσης.

Σύμφωνα με το Φύλλο Δεδομένων Λειτουργικής Ασφάλειας της Endress+Hauser, η δυνατότητα SIL2 για το FTM50 ισχύει μόνο υπό τις ακόλουθες συνθήκες:

• Ηλεκτρονικό ένθετο: FEM58 (έξοδος NAMUR σύμφωνα με IEC 60947-5-6)

• Κωδικός παραγγελίας: Συγκεκριμένες παραλλαγές (FTM50-xxxxx8xxxRx / xxxxx8xxxSx)

• Λειτουργία ασφαλείας: MAX (πρόληψη υπερχείλισης) ή MIN (προστασία από λειτουργία χωρίς υλικό)

• Αρχιτεκτονική: 1oo1D (μονοκάναλο με εσωτερικά διαγνωστικά και έξοδο αστοχίας)

Σε διαμόρφωση SIL2, οι βασικές μετρήσεις αξιοπιστίας για το FTM50 περιλαμβάνουν:

• Πιθανότητα Αστοχίας κατά Απαίτηση (PFD_av): 2.09 × 10⁻⁴ (T₁ = 1 έτος)

• Κλάσμα Ασφαλών Αστοχιών (SFF): 91%

• Μέσος Χρόνος μεταξύ Αστοχιών (MTBF_tot): 184 έτη

Αυτό υποδεικνύει ότι υπό συνθήκες χαμηλής απαίτησης που απαιτούν ετήσιο έλεγχο επαλήθευσης, η πιθανότητα αστοχίας της λειτουργίας ασφαλείας ελέγχεται σε εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο, πληρώντας τις ποσοτικές απαιτήσεις για τις περισσότερες εφαρμογές SIL2.

Αντιστοίχιση και Περιορισμοί Τύπων Προστασίας από Έκρηξη

Το FTM50 υποστηρίζει πολλαπλούς τύπους προστασίας από έκρηξη, αλλά διαφορετικοί τύποι έχουν διαφορετικά όρια διεργασίας:

Μια αξιοσημείωτη περιορισμός: Όταν επιλέγεται το FEM58 (απαραίτητο για SIL2) με περίβλημα αδιάσπαστης φλόγας Ex de, το ανώτατο όριο θερμοκρασίας περιβάλλοντος είναι +60°C, αντί για τα τυπικά +70°C. Για τοποθεσίες με υψηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος (π.χ., καλοκαίρι στη Μέση Ανατολή ή κοντά σε πηγές θερμότητας), αυτή η μείωση της θερμοκρασίας πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς επιλογής.Επιπλέον, ορισμένες εκδόσεις Ex υποστηρίζουν μόνο ανώτατο όριο θερμοκρασίας διεργασίας 150°C. Για εφαρμογές που απαιτούν θερμοκρασία μέσου 280°C και συγκεκριμένη προστασία Ex, πρέπει να συμβουλεύονται οι σχετικές Οδηγίες Ασφαλείας (έγγραφο XA) για επαλήθευση.

Αξία των Διαγνωστικών Λειτουργιών στη Διαμόρφωση SIL2Το ηλεκτρονικό ένθετο FEM58 περιλαμβάνει ένα κουμπί δοκιμής που προσομοιώνει την κάλυψη των πτερυγίων για την επαλήθευση της επικοινωνίας και της ακεραιότητας του σήματος μεταξύ του αισθητήρα και του απομονωτικού ενισχυτή χωρίς αλλαγή της πραγματικής στάθμης. Αυτό είναι ιδιαίτερα πολύτιμο για περιοδικούς ελέγχους επαλήθευσης σε κυκλώματα ασφαλείας SIL2.

Από την άποψη της ασφάλειας διεργασιών, αυτή η λειτουργία αυτο-δοκιμής μειώνει το κόστος δοκιμών και βελτιώνει την εφικτότητα της συχνότητας δοκιμών, μειώνοντας έτσι την αθροιστική τιμή PFD.

Συστάσεις Σχεδιασμού και Λίστα ΕλέγχουΚατά την επιλογή του FTM50 υπό διπλούς περιορισμούς Ex+SIL2, τα ακόλουθα στοιχεία πρέπει να επαληθεύονται:

Ταξινόμηση επικίνδυνης περιοχής: Επιβεβαίωση ζώνης σκόνης (Ζώνη 20/21/22) έναντι ζώνης αερίου (Ζώνη 0/1/2), ή μικτή ταξινόμηση

Συμβατότητα θερμοκρασίας διεργασίας με έκδοση Ex

: Επαλήθευση εάν η έκδοση υψηλής θερμοκρασίας (280°C) είναι συμβατή με τον επιλεγμένο τύπο προστασίας Ex

1. Συμβατότητα θερμοκρασίας περιβάλλοντος με τύπο περιβλήματος: Με το FEM58, το ανώτατο όριο της έκδοσης Ex de είναι 60°C

2. Ακρίβεια κωδικού παραγγελίας: Η δυνατότητα SIL2 είναι ειδική για τον κωδικό· επιβεβαίωση μέσω του Διαμορφωτή Προϊόντων

3. Απόκτηση και τήρηση του Εγχειριδίου Ασφαλείας (SD206F): Η εγκατάσταση, η θέση σε λειτουργία και οι έλεγχοι επαλήθευσης πρέπει να ακολουθούν το Εγχειρίδιο Ασφαλείας

4. ΣυμπέρασμαΤο Soliphant M FTM50 αντιμετωπίζει τόσο την προστασία Ex (πολυζωνική αερίου/σκόνης) όσο και τη λειτουργική ασφάλεια SIL2 σε μία μόνο συσκευή, μειώνοντας τον αριθμό των διεπαφών και την πολυπλοκότητα του συστήματος. Ωστόσο, η ακριβής αντιστοίχιση των παραμέτρων διεργασίας, του τύπου προστασίας Ex, της έκδοσης ηλεκτρονικού ενθέτου (FEM58) και του κωδικού παραγγελίας είναι απαραίτητη κατά την επιλογή για την επίτευξη του διπλού στόχου της «προστασίας από μη ανάφλεξη και αξιόπιστης ενέργειας ασφαλείας» στον τόπο εγκατάστασης.