Visie op: Safety, systems, Ex en regelgeving Doel: Verbreden van kennis en kennismaken met een andere kijk op.!

Transcriptie

1 Visie op: Safety, systems, Ex en regelgeving Doel: Verbreden van kennis en kennismaken met een andere kijk op.!

2 Cor Prins Industrieële Automatisering Specialisme: Burner Management Systems Boiler Control Systems Tel. : Fax.: : cprins@beldick.nl

3 Onderwerpen Safety : veiligheidsklassen en afwegingen Systems : soorten systemen, voor- en nadelen Ex : Consequenties door Ex Regelgeving : voorschriften, instanties, gevolgen

4 Safety Brander installaties Oud TÜV AK (anforderungs klasse) klasse, DIN AK 4, 5 en 6 Alleen gericht op het systeem New SIL (safety integrity level), IEC SIL 2 en 3 gericht op komplete loop, inclusief veldinstrumenten

5 61508 Part 5 - Procedures for risk reduction Risk graph: C1 W3 W2 W1 a C2 F1 P1 P2 b c a b a F2 P1 d c b P2 e d c Risk Consequences C1 minor injury C2 serious permanent injury or death of a person C3 Death of several persons C4 Death of very many persons C3 C4 F1 F2 f g h e f g d e f Frequency and exposure time F1 rare to more often F2 frequent to permanent Possibility to avoid hazard risk P1 possible under certain circumstances P2 almost impossible Probability of the unwanted occurrence W1 very slight probability W2 slight probability W3 relative high probability

6 Part 1 - Safety Integrity Levels Target failure measures SAFETY INTEGRITY LEVEL (SIL) DEMAND MODE OF OPERATION (Probability of failure to perform its designed function on demand) > = 10-5 up to < 10-4 > = 10-4 up to < 10-3 > = 10-3 up to < 10-2 > = 10-2 up to < 10-1 CONTINUOUS/HIGH DEMAND MODE OF OPERATION (Probability of one dangerous failure per hour) > = 10-9 up to < 10-8 h -1 > = 10-8 up to < 10-7 h -1 > = 10-7 up to < 10-6 h -1 > = 10-6 up to < 10-5 h -1 PFD Probability of Failure on Demand PFH Probability of Failure per Hour

7 SIS Performance Requirements

8

9 MS - System: Safety and Availability.

10 HS - System: Safety and high Availability.

11 HRS - System: Safety and highest Availability.

12 Gekeurde systemen Gebruik systemen met type goedkeur Voldoende gekeurde systemen op de markt Lokale instanties hebben soms eigen lijsten Let op implementatie regels fabrikant, voor zowel hardware als software Een blackbox approval is geen garantie voor een veilig systeem

13

14 Norm structure TC65 Industrial Process Measurement & Control IEC IEC Functional Safety: Functional Safety: Safety related systems Safety related systems IEC IEC Programming of Programming of Industrial controllers Industrial controllers IEC IEC Operational requirements Operational requirements and tests and tests IEC IEC Using IEC Using IEC in process industry in process industry IEC IEC Using IEC Using IEC in nuclear industry in nuclear industry IEC IEC Using IEC Using IEC in factory automation in factory automation

15 Norm structure IEC IEC Functional Safety: Functional Safety: Safety related systems Safety related systems Norm EN about functional safety as the IEC has been taken over by the European Norm Organization CENELEC in July 2001 was ratified by the Technical Office of CENELEC. It will be taken to the German Norm system as DIN EN (VDE 0803) next. These norms will describe level of technique, following their guidelines will still be free and not obligatory. IEC IEC Using IEC Using IEC in process industry in process industry According the IEC the norm of IEC about Safety instrumented systems in the process industry sector. They will probably be taken over as EN or DIN EN also to the European and German Norm system.

16 Relationship between IEC and IEC Process sector Safety Instrumented Systems (SIS) standard Manufacturers and suppliers of devices IEC SIS designers, integrators and users IEC 61511

17 Relationship between IEC and IEC Process sector SIS standard HARDWARE SOFTWARE Developing new hardware devices Using provenin-use hardware devices Using hardware developed and assessed to IEC Developing embedded (system) software Developing application software using full variability language Developing application software using limited variability language (LVL) or fixed program language (FPL) according to: IEC IEC 61511

18 IEC / IEC applies to Safety Requirement specification (SRS) Commissioning and use IEC IEC End User System designer - Integrator Sub-system designer Component manufacturer

19 Transformation / Planning / Calculation Risk analysis Loop-Design Loop-Architecture SIL-Certificates SIL-Calculation Necessary architecture modifications based on the results of the SIL calculations Build

20

21 Safety Vuistregel branderinstallaties Intermitterend bedrijf (AK 4, SIL 2) Installatie stopt elke dag, dus per 24 uur door komplete start en stop cyclus Continue bedrijf (AK 5, SIL 3) Installatie staat langdurig in dezelfde conditie

22 Systems Soorten, voor- en nadelen Enkelvoudig, alleen afdekken veiligheid Vervult veiligheids functie maar additionele beschikbaarheid is niet mogelijk Vaak beperking in I/O aantal en omvang en complexiteit applicatie programma B.v. Pilz, HIMA Himatrix, Siemens S7-300F In de meeste gevallen low cost

23

24 Systems Soorten, voor- en nadelen Mogelijkheid beschikbaarheid toe te voegen Vervult veiligheids functie en toevoegen additionele beschikbaarheid is optioneel mogelijk Weinig beperking in I/O aantal en omvang en complexiteit applicatie programma HIMA H41/51q, Honeywell SMS FSC, Siemens S7-400F/H uitgebreide diagnostic Geschikt voor grotere aantallen analoge ingangen In het algemeen goede prijs/prestatie verhouding

25 Overlook System Families. H41q - System: Single-rack-system suitable up to 208 I/O points. H51q - System: Modular extendable system.

26 Overlook System Families. H41q - System.

27 Overlook System Families. H51q - System.

28

29

30

31 Systems Soorten, voor- en nadelen 2oo3 systemen, TMR (Triple Modular Redundant) Weinig beperking in I/O aantal en omvang en complexiteit applicatie programma Triconex, ICS Triplex, GE Fanuc GMR Bedoeld om zowel veiligheids functie als beschikbaarheid te realiseren In praktijk niet beter dan redundant HIMA of FSC Meestal logge en zeer dure systemen Volgens ons geen toekomst, vraag meestal via US invloed

32

33 Operation under fault conditions. PLC structure without failure PLC structure one failure occures 1oo1 simple Shut down 1-0 1oo2D double 1oo1D (with time restriction) 2-0 or oo3 TMR 1oo2 (with time restriction) reconfiguration 2oo4 HIMA QMR 1oo2 (without time restriction) CPU I/O - level Single reconfiguration of CPU-level and I/O-level. High fault tolerance and high process availability.

34 Systems Soorten, voor- en nadelen Regelsystemen BDA voorkeur om regelloops in speciaal hiervoor bedoelde apparatuur onder te brengen en niet de PLC te gebruiken Veel meer mogelijkheden ter beschikking Geen extreme belasting cyclustijd PLC Fisieke interface aanwezig

35

36 Ex Ex eisen en maatregelen Europa ATEX Zone 0, 1, en 2, groepen I,II - A - D, temperatuur T1-T6 Exd, Exe, Exi, Exm, Exn, Exp Check techniek i.v.m. invloed op besturings systeem

37 Ex SIL en Exi Ex eisen en maatregelen Komplete loop dus ook isolator Zijn nog niet veel gekeurde types, Hima, MTL, P&F en Stahl hebben er een aantal ter beschikking Sommige fabrikaten zijn erg prijzig Wel of geen SIL scheelt soms een factor 2 tot 2,5 SIL betekend meestal SIL 2, SIL 3 isolators nog beperkt aanwezig, Hima heeft als enige ook voor AI een SIL 3 isolator

38 Regelgeving Voorschriften, instanties en gevolgen Voorschriften gericht op brander systemen VISA, TRD, BS, NFPA etc., t.b.v. Europa en US Rest wereld keuze volgen Europa of US Europa momenteel naar uniforme richtlijnen als b.v. EN746-2, EN vlampijp ketels en EN 676 Nieuwe normen nog te algemeen daarom worden oude normen er nog naast gehouden om details in te vullen Voor veel bedrijven zal de PED nog van belang zijn

39 Regelgeving Voorschriften, instanties en gevolgen Gevolgen voor engineering daar PI&D varieert Door regelgeving Soort installatie Klant speciafieke zaken

40 Regelgeving Voorschriften, instanties en gevolgen Keurende instanties gericht op brander systemen Gasunie voor Nederland als het gas betreft, praktische instantie, vroeg betrekken in engineeringsproces TÜV voor Duitsland, niet altijd even praktisch Apragas, Apave..?? Belgie, meestal minder aandacht voor het systeem, wel voor de instrumentatie Rest wereld was meestal niet aan de orde, soms eis van verzekeraar. Dit verandert momenteel Safety is actueel.

41 Regelgeving Voorschriften, instanties en gevolgen Gebeurtenissen met gevolgen (bron ISA)