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SIL – sécurité fonctionnelle

Le concept SIL (Safety Integrity Level) est toujours plus présent dans les processus industriels. Il permet de définir des exigences applicables à un appareil ou à un système afin de décrire sa probabilité de défaillance.

SIL dans des zones Ex – normes

L'objectif du SIL est d'atteindre la sûreté de fonctionnement la plus élevée. Un état défini sera ainsi atteint en cas de défaillance de l'appareil ou du système. Les normes sont prises en compte en fonction de la vraisemblance statistique. Les normes de base sont essentiellement CEI 61508 et CEI 61511.

La norme SIL est utilisée dans de nombreux domaines de la technologie des procédés, et notamment dans l'industrie chimique, les raffineries, la production l'extraction pétrolière et gazière, la production de papier et l'alimentation électrique conventionnelle.

Pour les installations en atmosphères explosibles, outre la sécurité fonctionnelle, il faut également s'assurer d'appliquer les normes Ex EN 60079-0 ff.

CEI 61508 : fabricant

La norme CEI 61508 décrit les exigences à prendre en compte par le fabricant pour ses appareils ou systèmes.

Son titre est le suivant : « Sécurité fonctionnelle pour les systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables relatifs à la sécurité »

CEI 61511 : montage et fonctionnement des installations

La norme CEI 61511 décrit les exigences en matière de montage et de fonctionnement des installations avec sécurité fonctionnelle.

Son titre est le suivant : « Sécurité fonctionnelle – systèmes de sécurité pour l'industrie des procédés »

Le respect de la norme est déterminé par l'exploitant, le propriétaire et le concepteur sur la base de concepts de sécurité et de prescriptions nationales. Le niveau d'exigence est aussi déterminé pour un appareil, afin de pouvoir l'utiliser dans une application après l'avoir testé en pratique (proven-in-use).

Respect du niveau SIL

Pour respecter la norme SIL, il faut tenir compte de la voie de signalisation dans son ensemble. Dans une application de technique de sécurité type, le niveau d'intégrité de sécurité se détermine à l'aide de la probabilité moyenne de défaillance des appareils individuels.

En clair : dans la norme CEI 615078-1, le tableau 2 décrit le rapport entre la probabilité moyenne de défaillance et le niveau SIL qui peut être atteint. Avec le niveau requis, il est ainsi possible de déterminer le budget global pour la somme de toutes les valeurs PFD (Probability of Failure on Demand).

Prenons l'exemple d'une installation avec une structure monocanal et un niveau d'exigence bas. Dans ce cas, pour un SIL de 2, la valeur moyenne de PFD est comprise entre 10-3 et 10-2.

Les valeurs limites de défaillance peuvent être trouvées dans le tableau.

SILMode de fonctionnement avec niveau d'exigence moindre
(probabilité moyenne de défaillance de la fonction conçue sur demande)
4≥ 10-5 à < 10-4
3≥ 10-4 à < 10-3
2≥ 10-3 à < 10-2
1≥ 10-2 à < 10-1

Exemple d'application

Exemple : répartition des valeurs SIL  

Répartition possible des valeurs de PFD dans un circuit de sécurité

Capteurs et actionneurs sont installés sur le terrain et soumis à des contraintes chimiques et physiques – entre autres, via le milieu de traitement, la pression, la température, et les vibrations. Le risque de défaillance de ces composants est relativement élevé. C'est pourquoi il est prévu 25 % de la valeur PFD (Probability of Failure on Demand) pour les capteurs et 40 % pour les actionneurs.

Il reste donc 15 % pour la commande sécurisée et 10 % pour chaque module d'interface. Aucun d'eux n'est en contact avec le milieu de traitement et ils sont généralement placés dans une armoire protégée.

La détermination se base sur des valeurs typiques.

Terminologie des normes EN 61508 et EN 61511

Terme abrégéTerme/Définition
SILSafety Integrity Level (niveau d'intégrité de sécurité)
L'un des quatre niveaux permettant d'évaluer les exigences en termes de fiabilité des fonctions de sécurité des systèmes E/E/PE. E/E/PE désigne les systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables. SIL 4 désigne le niveau le plus élevé d'intégrité de sécurité, et 1 désigne le niveau le plus bas.
EUCEquipment under control
Dispositif, machine, appareil ou installation pour la fabrication, la transformation ou le transport.
MTBFMean Time Between Failures
Temps moyen entre deux défaillances.
PFDProbability of Failure on Demand
Probabilité d'une défaillance sur demande. Décrit la probabilité de non exécution de sa fonction par un système de sécurité en cas de nécessité.
PFDavgAverage Probability of Failure on Demand
Probabilité moyenne de défaillance d'une fonction à la demande.
E/E/PESSystèmes électriques/électroniques/électroniques programmables
Tous les appareils et systèmes électriques permettant d'exécuter une fonction de sécurité technique, ce qui englobe aussi bien les appareils électriques simples que les automates programmables (API) de tous types.
PFHProbability of dangerous Failure per Hour
Décrit la probabilité d'une défaillance dangereuse à l'heure.
SFFSafe Failure Fraction
Proportion de défaillances non dangereuses. Il s'agit du rapport entre le taux des défaillances sûres plus le taux des défaillances diagnostiquées ou détectées et le taux de défaillance total du système.
SIFSafety Instrumented Function
Fonction de technique de sécurité.
SISSafety Instrumented System
Système de sécurité technique. Il comprend une ou plusieurs fonctions de technique de sécurité. Une exigence SIL est valable pour chacune de ces fonctions de sécurité.

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