Pobierz prezentację

Ko
pa
lnia
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu R
BA
RA
Systemy eksplozymetryczne jako urządzenia
zabezpieczające
dr inż. Stanisław Trzcionka
1
"
Zakres Dyrektywy
Ko ATEX
Dyrektywa ma zastosowanie do:
pa
lnia
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
części lub .eu RBA
 urządzeń, systemów ochronnych i
podzespołów przeznaczonych do użytku
w przestrzeniach zagrożonych wybuchem,
RA
"
 urządzeń zabezpieczających (bezpieczeństwa),
sterujących i regulacyjnych przeznaczonych do użytku
również poza przestrzeniami zagrożonymi wybuchem,
które wymagane są lub przyczyniają się do
bezpiecznego funkcjonowania urządzeń i systemów
ochronnych wobec zagrożeń wybuchowych.
2
Urządzenie zabezpieczające
Ko
pa
lnia
Do wybuchem lub
Mogą być instalowane w przestrzeni zagrożonej
ś
ww wiad
poza nią.
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu R
BA
RA
skuteczność
"
Urządzenia zabezpieczające zwiększają
zabezpieczenia przeciwwybuchowego poprzez wykonywanie
funkcji bezpieczeństwa które działają niezależnie od funkcji
utylitarnych urządzenia będącego pod kontrolą (EUC).
Urządzenia zabezpieczające mogą składać się z jednego lub
kilku elementów zabezpieczających, które tworzą przyrządowy
system bezpieczeństwa (SIS).
3
Urządzenia zabezpieczające
Ko
pa
lnia
Do
Urządzenia wspomagające zachowanie
budowy
ś
ww wiad
w.K cza (EUC).
przeciwwybuchowej urządzeń sterowanych
DB lna
Ex "BA
Np., czujniki i ich otoczenie elektroniczne w urządzeniach
.eu R
BA
RA
budowy przeciwwybuchowej zabezpieczanych za pomocą:
"
osłon gazowych z nadciśnieniem „p” (czujniki
nadciśnienia),
osłon ognioszczelnych „d” (elementy blokująca zasilanie
lub możliwość otwarcia obudowy),
osłon olejowych „o” (czujniki poziomu oleju i ciśnienia),
równoległe ograniczniki napięcia w obwodach
iskrobezpiecznych itp.,
4
SEVAC Ko
pa
lnia
Do
Determination of safety categories of electrical
devices
ś
ww wiad
cza
w.K (SAFEC).
used in potentially explosive atmospheres
DB lna
Ex "BA
Contract SMT4-CT98-2255, FINAL REPORT.
.e
R
u
BA
RA
"
PN-EN 50495 Urządzenia zabezpieczające niezbędne do
bezpiecznego działania urządzeń ze
względu na zagrożenia wybuchami.
PN-EN 61511 Bezpieczeństwo funkcjonalne.
Przyrządowe systemy bezpieczeństwa do
sektora przemysłu procesowego
bezpieczeństwa
5
DYREKTYWA 1999/92/EC (ATEX 137 lub ATEX USER)
Ko
pa
lnia
oś
Zapobieganie wybuchom i zapewnienie Dochrony
przed ich
ww wiad
w.K cza
skutkami
D ln
BE a "B
x.e AR
u
BA
RA
"
Urządzenia minimalizujące prawdopodobieństwo
zaistnienia wybuchu poprzez działania ukierunkowane na:
przeciwdziałanie tworzeniu się atmosfery wybuchowej,
zapobieganie wystąpieniu zapłonu atmosfery
wybuchowej,
ograniczenie szkodliwego efektu wybuchu.
6
System kontroli parametrów
atmosfery
Ko
pa
lnia
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu R
BA
RA
"
7
Zadania urządzeń eksplozymetrycznych
Ko
pa
lnia
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu R
BA
 detekcja lotnych substancji palnych,
 monitorowanie stanu zagrożenia wybuchem,
 sygnalizowanie obecności stężeń potencjalnie
niebezpiecznych,
 generowanie sygnałów decyzyjnych dla urządzeń
wykonawczych,
 dokumentowanie historii zagrożeń.
RA
"
8
Ko systemom
Wymagania stawiane
pa
lnia
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu R
BA
(PN-EN 60079…„ia”,
„d”,
RA
"
Wymagania dotyczące:
1. Budowy przeciwwybuchowej
„ma”).
2. Parametrów metrologicznych i funkcjonalnych
(PN-EN 60079-29-1),
3. Kompatybilności elektromagnetycznej (PN-EN 50270),
4. Bezpieczeństwa funkcjonalnego.
9
Bezpieczeństwo funkcjonalne
Ko
pa
lnia
Bezpieczeństwo funkcjonalne
Do
ś
elektrycznych/elektronicznych/programowalnych
ww wiad
w.K cza
elektronicznych systemów związanych z bezpieczeństwem
DB lna
"
Ex
.eu BAR
PN-EN 61508-1
PN-EN 61508-2
PN-EN 61508-3
BA
RA
Wymagania ogólne
Wymagania dotyczące sprzętu
Wymagania dotyczące oprogramowania
10
"
Bezpieczeństwo funkcjonalne.
Ko
Pojęcia podstawowe
pa
lnia
oś
• Funkcja bezpieczeństwa systemu detekcji D
gazu
ww wiad
funkcja zaimplementowana przez system detekcji
gazu, by
w.K cza
DB lna
w przypadku wystąpienia zagrożenia umożliwić osiągniecie
Ex "BA stanu
.eu R
bezpiecznego.
BA
RA
"
• SIL - poziom nienaruszalności bezpieczeństwa
poziom
dyskretny
(jeden
z
czterech
możliwych)
do
wyszczególnienia wymagań nienaruszalności bezpieczeństwa
funkcji bezpieczeństwa, które mają być alokowane w systemach.
• SIL-capability (SIL-C)
SIL-capability jest określony przez środki i techniki użyte dla
uniknięcia i kontroli defektów sprzętowych oraz programowych
systemu detekcji gazu.
11
Przypisanie nienaruszalności
Ko bezpieczeństwa
pa
lnia
Ryzyko (Rnp) = Fnp x C
Konsekwencje
t
t
zdarzenia
zagrażającego
Do
ś
ww wiad
<R
wRyzyko
.KDczaln
gdzie R B
= F x Ca
Ex "BA
.eu R
BA
C
Związany z bezpieczeństwem system
Ryzyko
EUC
Częstość zdarzenia
zabezpieczeń, wymagany do osiągnięcia
koniecznego zmniejszenia ryzyka
t
RA
Docelowe ryzyko
tolerowalne
Fnp
zagrażającego
Konieczne zmniejszenie ryzyka (ΔR)
Nienaruszalność bezpieczeństwa systemu
zabezpieczeń wymaganego do osiągnięcia
koniecznego zmniejszenia ryzyka
12
"
Poziomy nienaruszalności bezpieczeństwa
Ko
wg PN-EN 61508
pa
lnia
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu defektu
RB
Poziom
Prawdopodobieństw Prawdopodobieństwo
AR
A"
nienaruszalności o defektu funkcji na
funkcji na godzinę lub
bezpieczeństwa
rzadkie przywołanie
przywołanie ciągłe
SIL
PFD
PFH
4
od
10-5 do
10-4
od
10-9 do
10-8
3
od
10-4 do
10-3
od
10-8 do
10-7
2
od
10-3 do
10-2
od
10-7 do
10-6
1
od
10-2 do
10-1
od
10-6 do
10-5
13
Tolerancja defektu modułów złożonych zgodnie
Ko
z EN 61508-2
pa
lnia
Udział uszkodzenia
bezpiecznego
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lnsprzętu
Minimalna tolerancja defektu
Ex a "BA
.eu R
BA
(na częste przywołanie)
R
0
1
2
< 60 %
nieosiągalny
SIL1
SIL2
60 % do 90 %
SIL1
SIL2
SIL3
90 % do 99 %
SIL2
SIL3
SIL4
SIL3
SIL4
SIL4
99 %
A"
14
Procedura oceny poziomu nienaruszalności
Ko i systemów
bezpieczeństwa urządzeń
pa
lnia
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu R
BA
dokonanie analizy funkcjonalnej w celu określenia RA"
funkcji bezpieczeństwa,
predykcja współczynnika uszkodzenia,
analiza stanu po uszkodzeniu,
modelowanie różnych stanów urządzenia lub systemu
po uszkodzeniu,
ocena poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa.
15
Predykcja współczynnika
Ko uszkodzenia
pa
lnia
Do
Analiza rozwiązań elektronicznych od których
zależy
ś
ww wiad
w.K cza
realizacja wybranych funkcji bezpieczeństwa
D ln
BE a "B
x.e AR
u
BA
podzespołów RA"
Dane o częstości i charakterze uszkodzeń
uzyskuje się z baz danych:
Military Hendbook,
CNET,
OREDA,
IEE STD 352,
lub baz danych serwisowych producenta sprzętu gdzie
gromadzone są dane dot. MTBF stosowanych elementów,
podzespołów i modułów.
16
Analiza stanu po uszkodzeniu
Ko
pa
lnia
Do
ś
ww wiad
FAMEA (ang. Failure Modes Effects and CriticalitywAnalysis)
.KDczaln
BE a "B
Uszkodzenia są grupowane w czterech klasach:
x.e AR
u
BA
• wykrywalne uszkodzenia niebezpieczne, które wpływają na
RA
"
zdolność pełnienia funkcji bezpieczeństwa ( DD),
• niewykrywalne uszkodzenia niebezpieczne, których konsekwencje
prowadzą do stanu zagrożenia ( DU),
• wykrywalne uszkodzenia bezpieczne, które wpływają tylko na czas
niedostępności urządzenia powodowany koniecznością usunięcia
usterki ( SD),
• niewykrywalne uszkodzenia bezpieczne które wpływają tylko na
czas niedostępności urządzenia powodowany koniecznością
usunięcia usterki ( SU).
17
Ocena poziomu nienaruszalności
bezpieczeństwa
Ko
pa
lnia
Do
Należy drogą obliczeń określić prawdopodobieństwo
ś
ww wiad
w.K cza
uszkodzenia niebezpiecznego. Obliczenia prowadzi
się dla
DB lna
Ex "BA
czasów pomiędzy kolejnymi autotestami modułu,
.eu R
B
urządzenia lub systemu albo czasu pomiędzy kolejnymiARA
"
przeglądami serwisowymi.
W układach bez redundancji i wspólnej przyczyny
uszkodzenia:
SIL = PFH (lub PFD)
PN-EN 61508-6
18
Wymagania norm gazometrycznych
Ko
pa
lnia
PN-EN 50402
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu R
BA
Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru palnych lub
toksycznych gazów, par albo tlenu. Wymagania bezpieczeństwa
funkcjonalnego dla stacjonarnych systemów gazometrycznych.
RA
PN-EN 50271
Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów
wybuchowych, gazów toksycznych lub tlenu. Wymagania i badania
dotyczące przyrządów wykorzystujących oprogramowanie i/lub
technologie cyfrowe
19
"
Metodyka wyznaczaniaKSIL-C
systemu
o
pa
lnia
 modularyzacja systemu,
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
uwzględniający .eu RBA
 określenie SIL-C modułów
uszkodzenia sprzętu i oprogramowania,
RA
 ustalić połączenia modułów i zidentyfikować te, które
mają wpływ na funkcję bezpieczeństwa,
 tam gdzie jest to konieczne zastosować
redundancję,
 scalić moduły w system i wyznaczyć SIL-C ≥ SIL
20
"
Wymagania SIL-C dla modułu
„czujnik”
Ko
pa
lnia
Do
 SIL-C 1: Powinny zostać spełnione wymagania
św
w
mających zastosowanie norm metrologicznych
i
ww iadc
z
.KD aln z
powinna być wykonywana konserwacja zgodnie
BE a "B
x.e AR
instrukcjami wytwórcy.
u
BA
 SIL-C 2: Należy przewidzieć automatyczną kalibrację.RA"
 -lub Należy odpowiednio skrócić interwały kalibracyjne.
 -lub Należy przewidzieć właściwe procedury samodiagnostyczne.
 SIL-C 3 i 4: Przy obecnym stanie wiedzy te SIL-C nie są
osiągalne dla pojedynczego czujnika. Aby osiągnąć
tolerancję defektu sprzętu 1, należy wykazać, że
uszkodzenie dwóch czujników powodowane tą samą
przyczyną jest mało prawdopodobne.
21
Połączenia modułów
Ko
pa
lnia
Do
Łańcuch szeregowy
ś
ww wiad
w.K cza
Moduł A
Moduł B
Moduł C DBE lna "
x.e BAR
u
BA
RA
Łańcuch równoległy
Moduł A
Moduł B’
Rozgałęzianie
Moduł B’’
Moduł C
Złączenie
22
"
Łańcuch funkcji wyłączania
energii
Ko
pa
lnia
Czujnik
Interfejs
Przetwarzanie
sygnału
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu R
BA
Wyjście
sterujące
RA
Do każdego modułu:
zastosować wymagania norm dot.
bezpieczeństwa funkcjonalnego,
obliczyć PFH,
tam gdzie jest to konieczne zastosować
redundancję,
określić SIL łańcucha.
23
"
Struktura funkcjonalna kanału pomiarowego
Ko
systemu metanometrycznego
pa
l
nia
PODZIEMIE
KOPALNI
DYSPOZYTORNIA
Pozostałe ML
centrali
Czujnik
Elementy
detekcyjne
Interfejs
czujnika
Moduł liniowy
ML
Kod
producenta
RS 422
Panel transmisji
PK
Do
ś
ww wiad
w.K cza
Zasilanie
DB lna
Zasilacz
230 V AC
"
E
54 V ACx
.eu BAR
Zasilacz
BA
230 V AC
RA
"
Komputer 1
Monitor,
wizualizacja
Dysk twardy,
archiwizacja
RS 232
DIAGNOSTYKA
Ciągłość
linii
Element
wykonawczy
Komputer 2
Monitor,
wizualizacja
Dysk twardy,
archiwizacja
24
Ko
pa
lnia
Do
ś
ww wiad
w.K cza
DB lna
Ex "BA
.eu R
BA
RA
Dziękuję za uwagę
25
"