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SIL——功能安全

安全完整性等级(SIL)在过程技术领域的重要性逐渐凸显,它规定了设备或系统需要达到的失效概率要求。

Ex区域的SIL——标准

设定SIL的目标是实现最高的操作稳定性。如果一个设备或系统发生故障,就会产生一个相应的失效概率水平。确定统计概率时一般根据IEC 61508和IEC 61511等标准进行检视。

许多行业的过程技术和过程工程中都涉及SIL,例如化工、炼油、油气开采、造纸和传统电力供应。

除了功能安全要求外,潜在爆炸区域中的系统设备还要满足Ex标准EN 60079-0 ff中的相关要求。

IEC 61508:制造商规范

IEC 61508规定了制造商在生产设备或系统时必须遵循的要求。

标准名称:《电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全》

IEC 61511:系统安装与运行规范

IEC 61511规定了对系统安装和运行的功能安全的相关要求。

标准名称:《过程工业安全仪表系统的功能安全》

合规性主要取决于操作人员、业主和规划人员对安全计划和国家相关规章制度的遵守情况。此外,该标准还规定了在实际应用中使用成熟设备的相关要求。

SIL 检查

SIL检查项目必须包括整条信号路径。在典型的安全应用中,一般使用单个设备的平均失效概率来计算安全完整性等级。

说明:IEC 61508-1标准中的表2描述了平均失效概率和可达到的SIL之间的关系。所需的等级水平决定了全部PFD(要求失效概率)值的总预算。

一般使用需求值低的单通道结构系统作为示例。此例中,SIL为2时,平均PFD值在10-3和10-2之间。

请参考下表中的失效限值数据。

SIL低需求值操作模式
(平均要求失效概率)
4≥ 10-5至< 10-4
3≥ 10-4至< 10-3
2≥ 10-3至< 10-2
1≥ 10-2至< 10-1

应用示例

安全闭环控制回路中可能的PFD值分布  

安全闭环控制回路中的可能的PFD值分布

传感器和执行器安装在现场,并直接暴露在化学和物理因素(工艺介质、压力、温度、振动等)的影响下。因此,这些元件失效的概率较高。在总的PFD(要求失效概率)中,传感器占25%,执行器占40%。

失效安全控制器占15%,两个接口模块分别占10%。这些元件均安装在一个有保护措施的控制柜内,不直接接触工艺介质。

根据典型值,计算SIL。

EN 61508和EN 61511中的术语

缩写形式术语/定义
SIL安全完整性等级
评估E/E/PE系统安全功能可靠性要求的四种独立分级之一。E/E/PE指的是电气/电子/可编程电子系统。SIL 4表示最高的安全完整性等级,而1表示最低。
EUC受控设备
生产、材料处理或运输中使用的设备、机器或系统。
MTBF平均故障间隔时间
产品在操作使用或测试期间的平均连续无故障时间。
PFD要求的失效概率
要求的失效概率描述了一个安全系统出现功能执行故障的平均概率。
PFDavg要求的平均失效概率
表示功能失效的平均概率。
E/E/PES电气/电子/可编程电子系统
可用于执行安全仪表功能的所有电气设备和系统,包括简单的电气设备和所有类型的可编程逻辑控制器(PLC)。
PFH每小时的危险故障概率
表示每小时出现一次危险故障的概率。
SFF安全故障失效比率
安全故障失效比率是安全故障的比率加上诊断或监测故障的比率所产出的整个系统的故障比率。
SIF安全仪表功能
SIS安全仪表系统
安全仪表系统由一项或多项安全仪表功能构成。这些功能均应满足SIL要求。

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