SIL in der Praxis (GER)

SIL in der Praxis Nachweis der SIL-Erreichung

Dr. Andreas Hildebrandt

Andreas Hildebrandt Folie 2

Restrisiko

Andreas Hildebrandt Folie 3 Quelle: DIN EN 61511-1 - Bild 8

Gefährdungs- und Risiko-Beurteilung 1

Zuordnung der Sicherheitsfunktionen zu den Schutzebenen 2

Spezifikation der Sicherheits- anforderungen an das SIS 3

Entwurf u.Planung anderer Maß-nahmen zur Risikoreduzierung Entwurf und Planung des SIS

4

Außerbetriebsetzung 8

Änderung 7

Betrieb und Instandhaltung 6

Montage, Inbetriebnahme und Validierung 5

Stufe 5

Stufe 4

Stufe 3

Stufe 2

Stufe 1 Aufbau und Planung des Sicher-heits-lebens- zyklus

11

Manage-ment und Beurtei-lung der funktio-nalen Sicherheit und Audits

10

Verifika-tion

9

Sicherheitslebenszyklus

EN 61511 Teil 1


Erforderliche Risikoreduzierung

EN 61511 Teil 3

SIL 1 SIL 2 SIL 3


Risikoreduzierende Einrichtung

Betriebstechnische Einrichtung

(keine SIL-Bewertung)

Schutzeinrichtung bzw. Z-Funktion

(SIL-bewertet)


Erreichbare Risikoreduzierung

Die mit einer Schutzeinrichtung erreichbare Risikoreduzierung steht und fällt mit deren Zuverlässigkeit !


Versagensursache

Fehler

prinzipiell vermeidbar prinzipiell unvermeidbar

zufällige Fehler systematische Fehler

FSM-System

nicht vermieden

Diagnose Fail Safe

Redundanz

Probabilistik Diagnose Fail Safe

diversitäre Redundanz

✔✔

Maßnahmen ausreichend?

2. HFT 3. PFD

1. FSM


Drei Komponenten der Sicherheitsintegrität

Dirk Hablawetz, Norbert Matalla, Gerhard Adam: IEC 61511 in der Praxis, atp 10/2007


Systematische Fehler vermeiden

EN 61511 Teil 1


Systematische und zufällige Fehler beherrschen

EN 61511 Teil 1

Wenn „betriebsbewährt“:!

0!

0!

1!


Systematische SIL-Eignung für SIL 3

min. SIL 2 und betriebsbewährt min. SIL 2 und

betriebsbewährt SIL 3

min. SIL 2 min. SIL 2

min. SIL 2 und betriebsbewährt

min. SIL 2 und betriebsbewährt

min. SIL 2

min. SIL 2


Maximal erlaubte Versagenswahrscheinlichkeit

EN 61511 Teil 1


Berechnung der PFD des Demonstrationsmodells

„Kochrezept“:

1.  Zuverlässigkeits-Blockschaltbild (RBD) zeichnen 2.  Gerätedaten ermitteln und in das RBD eintragen 3.  RBD iterativ vereinfachen durch

–  Addition der Ausfallraten oder der PFD-Werte(bei serieller Struktur)

–  Anwendung entsprechender Formeln(bei redundanter Struktur)


PFD-Berechnung des Demonstrationsmodells


Zuverlässigkeitsblockschaltbild (RBD)

Sensor 1 / Interface 1 Trenn. 1

Sensor 2 Interface 2

Inp. 1

Inp. 2

1oo2 CPU

MV 1

SSPS

Outp. 1

Outp. 2

Antrieb 1 Ventil 1

Trenn. 2 MV 2 Antrieb 2 Ventil 2

1oo2

λDU = 1,3E-7 1/h 9,7E-9

8,0E-8 4,4E-8

2,1E-10

9,6E-10

1oo2 CPU

3,1E-10

SSPS

6,6E-10

7,2E-10

1,3E-8 5,5E-8

6,6E-8 1,9E-8 8,5E-9 1,2E-7

1oo2


Vereinfachung bei „Reihenschaltung“

Verfahren zur Berechnung einkanaliger (Teil)Systeme

PFD) diefür auch (Gilt 321 λλλλ ++=Teilsystem

Modul 1 λ1

Modul 2 λ2

Modul 3 λ3

Teilsystem λTeilsystem


Vereinfachung bei Redundanz

Verfahren zur Berechnung eines 1oo2 - (Teil)Systems

231

21

2

21TTPFD DUDU

oo⋅

⋅+⋅

=λ

βλ

Modul 1 λ1

1oo2 Modul 2 λ2

redundantes Teilsystem

PFD1oo2

VDI/VDE 2180 Blatt 4


Annahmen für die Berechnung der PFD

Wiederholungsprüfungsintervall T1 = 1 Jahr = 8760 h

Fehleranteil mit gemeinsamer Ursache β = 0,1 (10%)

Die Reparaturzeit (MTTR) ist vernachlässigbar kurz


1. Iterationsschritt zur Vereinfachung des RBD

Sensor 1 / Interface 1 Trenn. 1

Sensor 2 Interface 2

Inp. 1

Inp. 2

1oo2 CPU

MV 1

SSPS

Outp. 1

Outp. 2

Antrieb 1 Ventil 1

Trenn. 2 MV 2 Antrieb 2 Ventil 2

1oo2

λDU = 1,3E-7 1/h 9,7E-9

8,0E-8 4,4E-8

2,1E-10

9,6E-10

1oo2 CPU

3,1E-10

SSPS

6,6E-10

7,2E-10

1,3E-8 5,5E-8

6,6E-8 1,9E-8 8,5E-9 1,2E-7

1oo2



Eingangsteilsystem 1

1oo2 CPU 1oo2

Ausgangsteilsystem 2

Ausgangsteilsystem 1

Eingangsteilsystem 2

1oo2 PFDCPU = 3,5E-8 1oo2

λEingangsteilsytem 1 = 1,3E-7 1/h


λAusgangsteilsytem 1 = 7,9E-8 1/h




PFDCPU = 3,5E-8

( )

5

7227

11

21

21

107,528760103,11,0

38760103,1

23

−

−−

⋅≈

⋅⋅⋅+⋅⋅

≈

⋅⋅+⋅

≈

stemEingangssy

stemEingangssy

ilsystemEingangsteilsystemEingangste

stemEingangssy

PFD

PFD

TTPFD λβ

λ

PFDEingangssystem = 5,7E-5 PFDAusgangssystem = 9,3E-5

PFDGesamt = 1,5E-4

( )

5

7227

12

21

22

103,928760101,21,0

38760101,2

23

−

−−

⋅≈

⋅⋅⋅+⋅⋅

≈

⋅⋅+⋅

≈

stemAusgangssy

stemAusgangssy

ilsystemAusgangsteilsystemAusgangste

stemAusgangssy

PFD

PFD

TTPFD λβ

λ

worst case worst case

1oo2 PFDCPU = 3,5E-8 1oo2






Noch Fragen?

Erst denken, dann rechnen! Dirk Hablawetz

Date post:	27-Jan-2017
Category:	Engineering
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