顶级贵宾会713com

江苏顶级贵宾会713com有限公司

追求卓越品质做专业的仪器仪表服务商

咨询热线

0517-86852728

15396901258

当前位置:顶级贵宾会713com > 新闻资讯 > 技术支持 >

【科普】读懂功能安全压力变送器

文章出处:顶级贵宾会713com 发表时间:2020-01-11 10:37

近年来,在工业生产中,由于系统缺陷和管理水平等诸多因素影响,导致出现火灾、爆炸等严重危害人民群众生命财产安全的事故发生。随着我国工业自动化水平的提升,越来越多的新技术、新工艺被运用到生产过程中,安全生产也被寄予更多重视。

如何保障生产的可靠、安全也成为工程项目设计中的必然要求,因此,安全仪表系统(Safety-Instrumented System)SIS,也称为安全连锁系统或者紧急停车系统,越来越被社会大众所熟知。

作为安全仪表的重要组成部分,安全仪表变送器能够检测生产环境的关键性输入,为确保整个系统的安全可靠发挥了非常重要的作用。

那么这类变送器与常规变送器有什么区别呢?

需要怎么样的变送器来满足安全系统的要求呢?

这些基本的问题值得大家来探究一番

早在1996年美国仪器仪表协会完成了第一个关于过程工业安全仪表的标准——ANSL/ISA-84.01。随后,国际电工委员会于2000年推出了功能安全国际标准IEC61508:电气、电子、可编程电子安全相关系统的功能安全。作为一个通用标准,给其他行业制定安全标准提供了基础参考,之后各类适用于其他行业的标准陆续发布,比如:机械工业IEC62061,流程工业IEC61511等。

IEC61508标准提出了安全完整性水平SIL(Safety Integrity Level)的概念:在一定时间、一定条件下,安全相关系统执行其所固定的安全功能的可能性。这是一个对特定安全功能的可靠性和完整性的指标的度量。SIL一共分为4个等级,SIL4最高,SIL1最低,级别越高,系统能实现所要求的安全功能的概率就越高。如下表所示:

SIL等级

低要求模式

(某个时间周期)

高要求模式

(每小时的故障概率)

1

>1^-2...<10^-1

>10^-6...<10^-5

2

>10^-3...<10^-2

>10^-7...<10^-6

3

>10^-4...<10^-3

>10^-8...<10^-7

4

>10^-5...<10^-4

>10^-9...<10^-8

对安全功能变送器而言,想要了解它的SIL等级情况,需要知道如下几个常规术语:

●B类子系统(用于执行安全功能的部件符合下列条件之一时,为B类子系统。)

至少一个组成部件的失效模式不能被准确的定义;子系统处于故障状态的行为不能够被完全确定;没有充分来自现场经验的可信的失效率数据,能够表明所声称的检测出的危险失效率和未检测出的危险失效率符合实际情况。

●硬件故障裕度(HFT):

功能单元存在故障的情况下,持续完成所要求功能的能力。所谓硬件故障裕度N,意味着N+1个故障将导致安全功能的丧失。

●诊断覆盖率(DC):

通过自动在线诊断测试检测到的危险故障的比例。通过使用与检测到的危险故障相关联的危险故障率除以危险故障的总发生率来计算危险故障的百分比。

●平均故障恢复时间(MTTR):

该时间是随机变量恢复时间的期望值。它包括确认失效发生所必需的时间,以及维护所需要的时间。MTTR也必须包含获得配件的时间,维修团队的响应时间,记录所有任务的时间,还有将设备重新投入使用的时间。

●安全失效分数(SFF):

安全相关元素的属性,由安全加上检测到的危险故障和安全加上危险故障的平均故障率之比定义。

●单通道在要求时平均失效概率(PFD):

在低要求模式下,安全仪表系统在EUC或EUC相关系统发出要求时执行规定安全功能的平均不可用性。

压力变送器作为机电一体化的产品,非常适合按照IEC61508的标准要求进行设计和评价。功能安全压力变送器不仅具有压力采集和数据传输的功能,同时还加入了大量的诊断功能,提高了变送器运行的可靠性,从而使压力变送器具备了更高的安全性和可用性。

从结构上看,安全变送器主要分为采集部分、数据处理部分、通讯部分、诊断部分和电源等几部分组成,采集部分完成压力数据的采集并加护,数据处理部分通过计算换算成电流输出,电源部分则是为系统提供稳定的电压。

除了这些基本模块,在存在失效可能的部分尽可能的加入了诊断功能,保证压力变送器在工作过程中一旦产生失效,都能通过自诊断电路或程序发现问题,使得变送器输出报警,进入安全状态。常规的变送器结构

一般大多数功能安全压力变送器都采用1oo1D(单通道系统)硬件体系结构,根据安全标准规定,压力变送器属于TYPE B系统,HFT = 0时,设计需求为安全完整性达到SIL 2,其设计目标是99%>SFF>90%.当HFT=1(两台SIL2等级的压力变送器冗余使用)时,可实现SIL3等级。在功能安全标准IEC61508-2里对系统的结构及其相应的诊断方法给出了详细的介绍,提出了推荐和强制要求的功能设计需求。

硬件部分考核的是对整个系统的失效概率的验算,引入了失效模式、影响和诊断分析(FMEDA)(Failure Modes Effects and Diagnostic Analysis),通过一些专业的软件结合每个器件的说明书参数对各个器件进行失效分析和相应的失效率的计算,然后根据计算得出的SFF、PFD等参数来确定硬件的SIL能力。

软件部分考核的是一个完整的软件开发过程,一般采用V模型进行开发,它描述了一种自上而下的设计和测试方法,确认每一项变送器的功能要求都得到了满足,在IEC61508的标准中同样给出了推荐或者必须应用的确保软件安全的保护方法,同时结合软件黑盒、白盒、系统集成测试、确认测试等严格的验证确认环节,来保证软件能力达到SIL2及以上等级。软件的V模型验证过程

另外,IEC61508中包含了安全生命周期的定义和管理,安全生命周期包括了安全仪表在概念、设计、运行、测试、维修等各阶段的所有活动,以确保达到高水平的功能安全,降低工业过程中的风险,提高安全仪表在现场使用的可靠性。

随着安全功能压力变送器在现场应用过程不断的发展深入,相信对其安全完整性评估的要求也会不断的提高,标准要求也会不断的增加,这一切的意义就在于它能让工业生产过程更受控,尽可能的降低风险,避免各类安全问题的重复发生,这样才能让工作和生活更轻松!

此文关键字:【,科普,】,读懂,功能,安全,压力,变送器,
  • 顶级贵宾会713com
  • 电话
  • QQ
  • 联系
  • XML 地图 | Sitemap 地图
    XML 地图 | Sitemap 地图