Proof testing de zoektocht naar λ du. Aldert Schollaardt Product Manager

Transcriptie

1 Proof testing de zoektocht naar λ du Aldert Schollaardt Product Manager

2 Definities terminologie 4 SFF Safe Failure Fraction Share of the probable active failures in percent 4 Type A or B A... simple e.g. analogue circuit B... complex e.g. microprocessor IEC Terminologie IEC61511/ HFT Hardware Failure Tolerance Availability of the protective function despite a passive failure [Defines the redundancy level] 4 PFD av Probability of failure on demand Probability of a passive failure [on demand of the protective function]

3 Hoe wordt de PFD-waarde berekend? Bepaal de som van de dangerous failures l du Methode: FMEDA Faaltypen detected undetected safe λ s d safe detected λ su safe undetected dangerous λ dd dangerous detected λ du dangerous undetected

4 Faaltypen apparatuur gerelateerd l sd = Safe detected Failure Bijvoorbeeld: HF-module van een radar defect Echoverlies resulteerd in een MAX-niveau Self diagnosis detecteerd falen door ontbreken van de reflectiepuls Ł failsafe l su = Safe undetected Failure Bijvoorbeeld : Kortgesloten mauitgang Stroom >20 ma geeft een overschrijding van het stroomsignaal Ł failsafe l dd = Dangerous detected Failure Bijvoorbeeld : Gebroken keramische druksensor Sensorbreuk zou een plausibel signaal kunnen geven maar Interne Diagnostiek veroorzaakt een actief sensor alarm Ł failsafe l du = Dangerous undetected fail. Bijvoorbeeld: Uitgang bevroren tussen ma bijv. er is geen contact meer met de procesvariabele Ł NIET failsafe

5 METHODE: FMEDA Failure Mode Effects and Diagnostics Analysis... op component niveau Impact op het veiligheidsrelevante signaal als een component faalt kortsluiting oneindige weerstand Failure rates l uit databases -Kantoorautomatisering: British Telecom -Industrie: Siemens SN Military : MIL

6 Calculatie van de λ-lambda 1oo1-configuratie PFD av waardes 1 λ 2 du PFD Ti av 2 MTBF FTD Ti T i = Testinterval [yrs] MTBF FTD = Mean Time Between Failures [Fail to Danger] SFF = λ su λ su + λ + sd λ sd + λ + λ dd dd + λ du

7 De waarheid achter de statistiek λdd = 447FIT λsd = 795FIT SFF = λ λ λ λ su + + sd dd = su + λ + λ + λ sd dd du 87% DC = λ dd λdd + λ du = 58% λsu = 927FIT λ su + λ + λ sd dd safe λ du dangerous λdu = 323FIT λ = 2492FIT 1 MTBF = = 45 λ years

8 Statistische manipulatie van de Welk instrument is veiliger? Failure Rate [FIT] 2000 λ + λ + λ su λ du sd dd MTBF 800 = 285 jaar SFF = 75% MTBF = 57 jaar SFF = 90%

9 Safety Assessment volgens IEC 61508/61511 Software Hardware Interfaces Sensor Verificatie van de software betrouwbaarheid Elektronik Audit van het hele softwareontwikkelproc es incl. de Wijzigingen FMEDA voor de complete circuits component voor component Calculatie van de MTBF, faaldata,... Failsafe foutenanalyse Corrosie van membraan, verbindingen, bedrading... Faaldata op basis van reparatiestatistieken LET WEL!! Het apparaat wordt door de assessment niet veiliger dan voorheen!!!

10 Onderhouden SIS Prooftesten etc.

11 Instrumentele beveiliging Engineering blijft cruciaal 4 Betrouwbaar meetprincipe 4 Duidelijke toepassing 4 Juiste installatie en inbedrijfname 4 Periodieke Functionele Test

12 Faaltypen proces gerelateerd Systematisch Random l du Passief dangerous failures Vermijden Periodiek testen Alleen dit falen wordt (statistich) berekend Actief safe failures

13 Systematische passieve applicatiefouten moeten worden vermeden Toepassingsbeperkingen uit het Safety Manual Voor MIN detectie, moeten de volgende fouten worden vermeden:: Permanente en/of zware aangroei van de vork of media met een niet-newtons gedrag Vaste delen in het medium met een diameter > 5.0 mm Corrosie van het materiaal of de coating van de vork veroorzaakt door het medium

14 Proof test interval gebaseerd op de PFD-eisen PFD avg 0,02 0,018 0,016 0,014 0,012 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 Loop 1: Sλ DU =2283 FIT 1) Proof Test Interval T 1 : 12 months voorbeeld: SIL2 PFD avg = <10-2 = <0,01 Loop 2: Sλ DU =457 FIT 1) Proof Test Interval T 1 : 48 months ) FIT=failures in time 1 FIT = 1 failure * 10-9 per hour Tijd [maanden]

15 De PFD waarde is altijd afhankelijk van de testinterval 0,014 0,012 PFD-value 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 Instrument 1 Test interval: 12 maanden Instrument 2 Test interval: 48 maanden Test interval [months]

16 Prooftesten van de SIF Meetsystemen 100% : Bevestigen van goede werking (SIF in het Proces). <99% λdu: Uitsluiten van foutieve werking (diagnose en simulatie)

17 Welke instrumenten lenen zich voor prooftesten Prooftesting Kalibratie Inspectie Alle Endress+Hauser instrumenten

18 Prooftesting wat is belangrijk Geschiedenis van een instrument Trends, fout meldingen, leeftijd etc Huidige staat van het instrument Hoofdzakelijk optisch Testen van sensor en elektronica Testen en meten met speciaal ontwikkelde testapperatuur Simuleren van de uitgangen Daarmee wordt ook het achterliggende systeem getest

19 Componenten voor FMEDA λ du calculatie? Failure rates for monitoring Minimum Maximum Flow range flow flow flow λ du (failure rate dagerous undetected faults) : 1,78x10-7 1,78x10-7 1,78x10-7 A-I-F-E--Sensor PT1000-pijp 1 PT1000- pijp 2 Inductieve Sensor 1 Inductieve Sensor 2 Bekrachtigingsspo el Meetwaarde omvormer I/O Print 4 20mA Display- Print Voeding

20 Proof testing sheet en SOP leidraad voor afhandeling

21 Het hele plaatje van proces tot verzending meetwaarde

22 Testen van de functionaliteit van een instrument Output 4 20mA Promass Prowirl Promag Prosonic Flow Sensor simulatie CPU dialoog Fieldcheck

23 Simulatie met Fieldcheck Q continu modes Start Simulatie waarde Stop Q waarde 2 time transiënt responsie Start waarde 1 Stop T 1 T 2 time

24 Proof test door het meetsignaal te analyseren Willekeurige signalen Case 1 EMI/EMC Case 2 Gebroken Probe Case 3 Meerde fouten 2e. Signaal Sensor reasons Elektonica fout EMI/EMC Vervuiling Niveau Ontbreken Signaal End-of Probe Process redenen Schuim Interface laag Vervuiling wand

25 Diagnose van corrosie of vervuiling hoog alarm 50 fout normaal bedrijf fout dompel lengte [mm] 0 schakelpunt fa -15% fa fa + 6.5% 1500 f (Hz) fa = resonantie van de trilvork in lucht (approx. 1 khz ) fa -15% = schakelpunt fa +6.5% = corrosie alarm ( 60 s vertraging ) f < 400 Hz = alarm functie ( 0.4 s vertraging, 10 s bij PFM, b.v. gebroken Piëzo draad, geen voeding ) f > 1500 Hz = alarm functie: corrosie ( 0.4 s vertraging, b.v. instrument fout )

26 Liquiphant -Failsafe - SIL3 Sensor Locale elektronica FTL » mp mp» PFM 1 Hz PFM

27 Endress+Hauser SIL als een Standaard

28 Additioneel bij Endress+Hauser Functionele veiligheid SIL 2 is STANDAARD bij E+H Standard versies zonder meerprijs zijn geschikt voor SIL 2 [4..20mA/relais] Optioneel: geharmoniseerde compacte Safety Manuals voor eenduidige, veilige engineering Systematische bewaking van het Innovatieproces = Kwaliteit stempel Software-Updates worden uitgevoerd conform IEC stempel Modificaties voegen geen ongedefinieerde veiligheidsrisico's toe SIL-verklaring beschikbaar ook voor de installed base Veilig stellen van de investeringen als toekomstig evaluatie van de beveiliging is gewenst

29 Het Functional Safety Manual... Met de volgende inhoud Leveranciersverklaring met: De veiligheidsparameters voor het berekenen van een SIS loop Een Proven-in-use verklaring Samenvatting van het onderzoeksrapport Applicatie informatie Parameter instellingen en randvoorwaarden Test aanbevelingen

30 Vragen?