Selezione di interruttori di livello puntuali Ex-Certified e SIL2 per silos di polveri in aree pericolose

Il dilemma della selezione: vincoli duali di protezione antideflagrante e sicurezza funzionale

Nelle applicazioni chimiche, farmaceutiche, di trasformazione alimentare e minerarie, il monitoraggio del livello nei silos di polveri presenta spesso un difficile problema di selezione: il dispositivo deve soddisfare contemporaneamente la certificazione di protezione antideflagrante per aree pericolose e l'integrazione della sicurezza funzionale nei sistemi strumentati di sicurezza (SIS) per la prevenzione del sovrariempimento o la protezione da marcia a secco.

La protezione antideflagrante si occupa di "non innescare l'atmosfera"; la certificazione SIL si occupa di "agire in modo affidabile quando necessario". Entrambe sono essenziali, ma quando combinate in un unico dispositivo, la complessità della selezione aumenta significativamente.

Prendendo come esempio il rischio di esplosione di polveri, la norma IEC 60079 classifica le aree pericolose in zone (Zona 20/21/22 per polveri, Zona 0/1/2 per gas). Zone diverse richiedono tipi di protezione diversi (ad esempio, Ex d antideflagrante, Ex ia sicurezza intrinseca, Ex t protezione dell'involucro). Contemporaneamente, la norma IEC 61508 sulla sicurezza funzionale richiede che il dispositivo esegua in modo affidabile azioni di sicurezza (ad esempio, l'attivazione di allarmi o l'arresto dell'alimentazione) su richiesta, dove il livello SIL determina direttamente la probabilità di guasto su richiesta (PFD) del dispositivo.

Il Soliphant M FTM50 offre una soluzione per soddisfare entrambi i quadri di certificazione.

Coesistenza di certificazione Ex e SIL2: fattibilità tecnica e prerequisiti di configurazione

Non tutte le versioni certificate Ex dell'FTM50 supportano la sicurezza funzionale SIL2. Per ottenere entrambi è necessario bloccare una specifica combinazione di configurazione.

Secondo la Scheda Dati sulla Sicurezza Funzionale di Endress+Hauser, la capacità SIL2 per l'FTM50 è valida solo nelle seguenti condizioni:

• Inserto elettronico: FEM58 (uscita NAMUR secondo IEC 60947-5-6)

• Codice d'ordine: Varianti specifiche (FTM50-xxxxx8xxxRx / xxxxx8xxxSx)

• Modalità di sicurezza: MAX (prevenzione sovrariempimento) o MIN (protezione da marcia a secco)

• Architettura: 1oo1D (canale singolo con diagnostica interna e uscita di guasto)

Nella configurazione SIL2, le metriche chiave di affidabilità per l'FTM50 includono:

• Probabilità di guasto su richiesta (PFD_av): 2,09 × 10⁻⁴ (T₁ = 1 anno)

• Frazione di guasto sicuro (SFF): 91%

• Tempo medio tra guasti (MTBF_tot): 184 anni

Ciò indica che in modalità a bassa domanda che richiede test periodici annuali, la probabilità di guasto della funzione di sicurezza è controllata a un livello estremamente basso, soddisfacendo i requisiti quantitativi per la maggior parte delle applicazioni SIL2.

Corrispondenza e limitazioni dei tipi di protezione antideflagrante

L'FTM50 supporta molteplici tipi di protezione antideflagrante, ma tipi diversi hanno diversi limiti di processo:

Una limitazione degna di nota: Quando si seleziona il FEM58 (obbligatorio per SIL2) con involucro antideflagrante Ex de, il limite superiore della temperatura ambiente è di +60°C, anziché i normali +70°C. Per siti con temperature ambiente elevate (ad esempio, estate in Medio Oriente o vicino a fonti di calore), questa riduzione di temperatura deve essere considerata nei calcoli di selezione.

Inoltre, alcune versioni Ex supportano solo un limite superiore di temperatura di processo di 150°C. Per applicazioni che richiedono sia una temperatura del mezzo di 280°C che una specifica protezione Ex, è necessario consultare le relative Istruzioni di Sicurezza (documento XA) per la verifica.

Valore delle funzioni diagnostiche nella configurazione SIL2

L'inserto elettronico FEM58 include un pulsante di test che simula la copertura delle forche per verificare la comunicazione e l'integrità del segnale tra il sensore e l'amplificatore di isolamento senza modificare il livello effettivo. Questo è particolarmente prezioso per i test periodici di prova nei circuiti di sicurezza SIL2.

Dal punto di vista della sicurezza di processo, questa funzione di autotest riduce i costi di test e migliora la fattibilità della frequenza di test, abbassando così il valore PFD cumulativo.

Raccomandazioni di progettazione e checklist

Quando si seleziona l'FTM50 con vincoli duali Ex+SIL2, i seguenti elementi devono essere verificati:

1. Classificazione dell'area pericolosa: Confermare la zona polveri (Zona 20/21/22) vs. zona gas (Zona 0/1/2), o classificazione mista

2. Compatibilità temperatura di processo vs. versione Ex: Verificare se la versione per alte temperature (280°C) è compatibile con il tipo di protezione Ex selezionato

3. Temperatura ambiente vs. tipo di involucro: Con FEM58, il limite superiore della versione Ex de è 60°C

4. Accuratezza del codice d'ordine: La capacità SIL2 è specifica del codice; confermare tramite il configuratore di prodotto

5. Acquisizione e rispetto del Manuale di Sicurezza (SD206F): L'installazione, la messa in servizio e i test di prova devono seguire il Manuale di Sicurezza

Conclusione

Il Soliphant M FTM50 gestisce sia la protezione Ex (multizona gas/polveri) che la sicurezza funzionale SIL2 in un unico dispositivo, riducendo il numero di interfacce e la complessità del sistema. Tuttavia, un'accurata corrispondenza tra parametri di processo, tipo di protezione Ex, versione dell'inserto elettronico (FEM58) e codice d'ordine è essenziale durante la selezione per raggiungere l'obiettivo duale di "protezione non innescante e azione di sicurezza affidabile" nel sito di installazione.