انتخاب سوئیچ های سطح نقطه ای گواهی شده و SIL2 برای سیلو های پودری در مناطق خطرناک

چالش انتخاب: محدودیت‌های دوگانه حفاظت در برابر انفجار و ایمنی عملکردی

در کاربردهای شیمیایی، دارویی، فرآوری مواد غذایی و معدن، نظارت بر سطح در سیلوهای پودر اغلب یک مشکل انتخابی دشوار را ایجاد می‌کند: دستگاه باید همزمان گواهینامه حفاظت در برابر انفجار برای مناطق خطرناک و ادغام ایمنی عملکردی در سیستم‌های ابزار دقیق ایمنی (SIS) برای جلوگیری از سرریز یا حفاظت در برابر خشک‌کار کردن را برآورده کند.

حفاظت در برابر انفجار به معنای «آتش نزدن اتمسفر» است؛ گواهینامه SIL به معنای «عملکرد قابل اعتماد در صورت نیاز» است. هر دو ضروری هستند، اما وقتی در یک دستگاه ترکیب می‌شوند، پیچیدگی انتخاب به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.

با در نظر گرفتن خطر انفجار گرد و غبار به عنوان مثال، IEC 60079 مناطق خطرناک را به مناطق (منطقه 20/21/22 برای گرد و غبار، منطقه 0/1/2 برای گاز) طبقه‌بندی می‌کند. مناطق مختلف به انواع حفاظت‌های مختلفی نیاز دارند (مانند Ex d شعله‌پوش، Ex ia ایمنی ذاتی، Ex t حفاظت محفظه). به طور همزمان، IEC 61508 ایمنی عملکردی نیاز دارد که دستگاه به طور قابل اعتماد اقدامات ایمنی را (مانند فعال کردن هشدارها یا خاموش کردن تغذیه) در صورت درخواست اجرا کند، که در آن سطح SIL مستقیماً احتمال خرابی دستگاه در صورت درخواست (PFD) را تعیین می‌کند.

Soliphant M FTM50 مسیری را برای برآورده کردن هر دو چارچوب گواهینامه فراهم می‌کند.

همزیستی گواهینامه Ex و SIL2: امکان‌سنجی فنی و پیش‌نیازهای پیکربندی

همه نسخه‌های دارای گواهینامه Ex از FTM50 از ایمنی عملکردی SIL2 پشتیبانی نمی‌کنند. دستیابی به هر دو نیاز به قفل کردن یک ترکیب پیکربندی خاص دارد.

طبق برگه داده ایمنی عملکردی Endress+Hauser، قابلیت SIL2 برای FTM50 فقط تحت شرایط زیر معتبر است:

• درج الکترونیکی: FEM58 (خروجی NAMUR مطابق با IEC 60947-5-6)

• کد سفارش: انواع خاص (FTM50-xxxxx8xxxRx / xxxxx8xxxSx)

• حالت ایمنی: MAX (جلوگیری از سرریز) یا MIN (حفاظت در برابر خشک‌کار کردن)

• معماری: 1oo1D (کانال تکی با تشخیص داخلی و خروجی خطا)

در پیکربندی SIL2، معیارهای کلیدی قابلیت اطمینان برای FTM50 شامل:

• احتمال خرابی در صورت درخواست (PFD_av): 2.09 × 10⁻⁴ (T₁ = 1 سال)

• کسر خرابی ایمن (SFF): 91%

• میانگین زمان بین خرابی‌ها (MTBF_tot): 184 سال

این نشان می‌دهد که تحت حالت کم تقاضا که نیاز به آزمایش اثبات سالانه دارد، احتمال خرابی عملکرد ایمنی در سطح بسیار پایینی کنترل می‌شود و الزامات کمی برای اکثر کاربردهای SIL2 را برآورده می‌کند.

تطابق و محدودیت‌های انواع حفاظت در برابر انفجار

FTM50 از چندین نوع حفاظت در برابر انفجار پشتیبانی می‌کند، اما انواع مختلف دارای مرزهای فرآیندی متفاوتی هستند:

یک محدودیت قابل توجه: هنگام انتخاب FEM58 (الزامی برای SIL2) با محفظه شعله‌پوش Ex de، حد بالای دمای محیط +60 درجه سانتی‌گراد است، نه +70 درجه سانتی‌گراد استاندارد. برای سایت‌های با دمای محیط بالا (مانند تابستان خاورمیانه یا نزدیک منابع حرارتی)، این کاهش دما باید در محاسبات انتخاب لحاظ شود.علاوه بر این، برخی نسخه‌های Ex فقط از حد بالای دمای فرآیند 150 درجه سانتی‌گراد پشتیبانی می‌کنند. برای کاربردهایی که هم دمای متوسط 280 درجه سانتی‌گراد و هم حفاظت Ex خاصی را نیاز دارند، باید برای تأیید، به دستورالعمل‌های ایمنی مربوطه (سند XA) مراجعه شود.

ارزش توابع تشخیصی در پیکربندی SIL2درج الکترونیکی FEM58 شامل یک دکمه تست است که پوشش چنگال را شبیه‌سازی می‌کند تا ارتباط و یکپارچگی سیگنال بین سنسور و تقویت‌کننده ایزوله را بدون تغییر سطح واقعی تأیید کند. این امر به ویژه برای آزمایش اثبات دوره‌ای در حلقه‌های ایمنی SIL2 ارزشمند است.

از منظر ایمنی فرآیند، این تابع خودآزمایی هزینه‌های آزمایش را کاهش می‌دهد و امکان‌سنجی فرکانس آزمایش را بهبود می‌بخشد، بنابراین مقدار تجمعی PFD را کاهش می‌دهد.

توصیه‌های طراحی و چک لیستهنگام انتخاب FTM50 تحت محدودیت‌های دوگانه Ex+SIL2، موارد زیر باید تأیید شوند:

طبقه‌بندی منطقه خطرناک: تأیید منطقه گرد و غبار (منطقه 20/21/22) در مقابل منطقه گاز (منطقه 0/1/2)، یا طبقه‌بندی ترکیبی

سازگاری دمای فرآیند با نسخه Ex

: تأیید کنید که آیا نسخه دمای بالا (280 درجه سانتی‌گراد) با نوع حفاظت Ex انتخاب شده سازگار است یا خیر

1. دمای محیط در مقابل نوع محفظه: با FEM58، حد بالای نسخه Ex de 60 درجه سانتی‌گراد است

2. دقت کد سفارش: قابلیت SIL2 مختص کد است؛ از طریق پیکربندی کننده محصول تأیید کنید

3. کسب و رعایت دفترچه راهنمای ایمنی (SD206F): نصب، راه‌اندازی و آزمایش اثبات باید مطابق با دفترچه راهنمای ایمنی انجام شود

4. نتیجه‌گیریSoliphant M FTM50 هم حفاظت Ex (چند منطقه گاز/گرد و غبار) و هم ایمنی عملکردی SIL2 را در یک دستگاه واحد برآورده می‌کند و تعداد رابط‌ها و پیچیدگی سیستم را کاهش می‌دهد. با این حال، تطابق دقیق پارامترهای فرآیند، نوع حفاظت Ex، نسخه درج الکترونیکی (FEM58) و کد سفارش در طول انتخاب برای دستیابی به هدف دوگانه «حفاظت غیرآتش‌زا و اقدام ایمنی قابل اعتماد» در محل نصب ضروری است.