Funktionale Sicherheit IEC SIL 2

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1 GESTRA GESTRA Steam Systems Funktionale Sicherheit IEC SIL 2 DE Deutsch Zusatzbetriebsanleitung für die Geräte Niveauelektrode NRG 16-40, NRG 17-40, NRG 19-40, NRG Niveauelektrode NRG 16-41, NRG 17-41, NRG 19-41, NRG Niveauelektrode NRG , NRG , NRG , NRG Niveauschalter NRS 1-40 Niveauschalter NRS 1-41 Niveauschalter NRS Niveauschalter NRS Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG 5-63, TRG 5-64, TRG 5-65, TRG 5-66, TRG 5-67 oder TRG 5-68 SPECTORbus 1

2 Inhalt Wichtige Hinweise Seite Systembeschreibung NRG , NRG , NRS 1-40, NRS Systembeschreibung NRG , NRG , NRG , TRV 5-40, NRS , NRS ,...3 Funktionale Sicherheit nach EN Sicherheitstechnische Kenngrößen der Teilsysteme...4 Sicherheitstechnische Kenngrößen der Teilsysteme NRG , NRG , NRS 1-40, NRS Begriffe und Abkürzungen...4 Sicherheitstechnische Kenngrößen der Teilsysteme NRG , NRG , NRG , NRS , NRS , TRG 5-6., TRV Bestimmung des Safety Integrity Level (SIL) für sicherheitsbezogene Systeme...6 Richtlinien und Normen EG-Druckgeräte-Richtlinie 97/23/EG...7 Funktionale Sicherheit EN VdTÜV-Merkblatt Wasserstand DIN EN NSP (Niederspannungsrichtlinie) und EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit)...7 ATEX (Atmosphère Explosible)...7 Hinweis zur Konformitätserklärung / Herstellererklärung...7 2

3 Wichtige Hinweise Systembeschreibung NRG , NRG , NRS 1-40, NRS 1-41 Das Steuergerät NRS 1-40 ist ausgelegt für zwei Begrenzerfunktionen zur Überwachung der MIN- Wasserstände in Dampfkessel- und Heißwasseranlagen nach TRD und EN sowie EN Das Steuergerät NRS 1-41 ist dagegen ausgelegt für eine Begrenzerfunktion zur Überwachung des MAX-Wasserstandes. Die Messwerte für die Wasserstände werden durch die Niveauelektroden NRG und NRG erfasst und als Datentelegramm im CAN-Bus zur Verfügung gestellt. Diese Datenübertragung über den CAN-Bus erfolgt unter Anwendung des Protokolls CANopen. Je CAN-Bus-Netz darf nur je ein Steuergerät NRS 1-40 und NRS 1-41 eingesetzt werden. Durch den Einsatz der Steuergeräte NRS 1-40 bzw. NRS 1-41 ist es möglich, unterschiedliche Stromkreise abzuschalten, z. B. den Sicherheitsstromkreis für die Beheizung und den Steuerstromkreis für die Speisepumpen bzw. für die Umwälzpumpen. Systembeschreibung NRG , NRG , NRG , TRV 5-40, NRS , NRS , Die Steuergeräte NRS / NRS sind ausgelegt für jeweils vier Begrenzerfunktionen zur Überwachung der MIN/MAX Wasserstände und der MAX Temperatur in Dampfkessel- und Heißwasseranlagen nach TRD und EN sowie EN Die Messwerte für Wasserstand und Temperatur werden durch die Niveauelektroden NRG , NRG , NRG und die Temperaturtransmitter TRV 5-40 erfasst und als Datentelegramm im CAN-Bus zur Verfügung gestellt. Diese Datenübertragung über den CAN-Bus erfolgt unter Anwendung des Protokolls CANopen. Je CAN-Bus-Netz darf nur je ein Steuergerät NRS und NRS eingesetzt werden. Durch den Einsatz der Steuergeräte NRS bzw. NRS ist es möglich, unterschiedliche Stromkreise abzuschalten, z. B. den Sicherheitsstromkreis für die Beheizung und den Steuerstromkreis für die Speisepumpen bzw. für die Umwälzpumpen. 3

4 Funktionale Sicherheit nach EN Sicherheitstechnische Kenngrößen der Teilsysteme Die aufgeführten Gerätekombinationen sind zulässig und erfüllen die anwendbaren technischen Anforderungen der IEC für Sicherheitsfunktionen bis zum Sicherheits-Integritäts-Level SIL 2. Bei einer Reihenschaltung der Schließerkontakte der Ausgangsrelais der(s) Steuergeräte(s) und unter Annahme eines Wiederholungs-Prüfintervalls (Proof-Test-Intervall) von 20 Jahren ergeben sich die in der Fig. 1 und 3 aufgeführten sicherheitstechnischen Parameter. Die Kombinationen entsprechen einem Teilsystem vom Typ B, was bedeutet, dass das Ausfallverhalten der eingesetzten Bauteilen nur teilweise bekannt ist. Die funktionale Sicherheit der Gerätekombination bezieht sich auf die Erfassung und Auswertung des Wasserstandes bzw. der Temperatur und auf die sich daraus ergebende Kontaktstellung der Ausgangsrelais. Die Kombinationen entsprechen in ihrem Aufbau der Architektur 1oo2. Diese Architektur besteht aus zwei Kanälen mit gegenseitiger Fehlerdiagnose. Wird dabei ein Fehler erkannt, schaltet die Kombination in den sicheren Zustand, d.h. die Kontakte der beiden Ausgangsrelais öffnen den Sicherheitsstromkreis. Sicherheitstechnische Kenngrößen der Teilsysteme NRG , NRG , NRS 1-40, NRS 1-41 Sicherheitstechnische Kenngrößen SIL Architektur Lifetime (a) Proof-Test- Intervall (a) Allgemeine Werte 2 1oo Gerätekombinationen PFH D SFF 1x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS 1-40 (NW) 1,01x10-7 1/h (101 fit) 97 % 2x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS 1-40 (NW) 8,12x10-8 1/h (81 fit) 97 % 1x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS 1-40 (NW) 1x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS 1-41 (HW) 2x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS 1-40 (NW) 1x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS 1-41 (HW) 2,02x10-7 1/h (202 fit) 96 % 1,82x10-7 1/h (182 fit) 96 % Fig. 1 Begriffe und Abkürzungen Begriffe Beschreibung Abkürzung Safety Integrity Level SIL Einstufung der Sicherheitsintegrität nach IEC Proof-Test-Intervall (a) Wiederholungs-Prüfintervall in Jahren Safe Failure Fraction SFF Anteil sicherer Ausfälle in % Probability Failure per Hour PFH D Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls Fig. 2 4

5 Funktionale Sicherheit nach EN Fortsetzung Sicherheitstechnische Kenngrößen der Teilsysteme NRG , NRG , NRG , NRS , NRS , TRG 5-6., TRV 5-40 Sicherheitstechnische Kenngrößen SIL Architektur Lifetime (a) Proof-Test- Intervall (a) Allgemeine Werte 2 1oo Gerätekombinationen PFH D SFF 1x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS (NW) 1,01x10-7 1/h (101 fit) 97 % 2x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS (NW) 8,12x10-8 1/h (81 fit) 97 % 2x Niveauelektrode NRG x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS (NW/HW) 2x Niveauelektrode NRG x Niveauelektrode NRG x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (NW/HW/STW/STB) 1x Niveauelektrode NRG x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (NW/STW/STB) 2x Niveauelektrode NRG x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (NW/STW/STB) 2x Niveauelektrode NRG x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (NW/STW/STB) 1x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (STW/STB) 2x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (STW/STB) 1,49x10-7 1/h (149 fit) 97 % 2,19x10-7 1/h (219 fit) 97 % 1,60x10-7 1/h (160 fit) 97 % 1,52x10-7 1/h (152 fit) 97 % 1,39x10-7 1/h (139 fit) 98 % 1,05x10-7 1/h (105 fit) 96 % 9,23x10-8 1/h (92 fit) 97 % 1x Niveauelektrode NRG x Steuergerät NRS (HW) 1,01x10-7 1/h (101 fit) 97 % 1x Niveauelektrode NRG x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (HW/STW/STB) 1x Niveauelektrode NRG x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (HW/STW/STB) 1x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (HW/STW/STB) 2x Temperaturtransmitter TRV 5-40 mit Temperaturfühler TRG x Steuergerät NRS (HW/STW/STB) 1,72x10-7 1/h (172 fit) 96 % 1,60x10-7 1/h (160 fit) 97 % 1,05x10-7 1/h (105 fit) 96 % 9,23x10-8 1/h (92 fit) 97 % Fig. 3 5

6 Funktionale Sicherheit nach EN Fortsetzung Bestimmung des Safety Integrity Level (SIL) für sicherheitsbezogene Systeme Niveauelektroden, Temperaturtransmitter, Steuergeräte und Aktoren (Hilfsschütze im Sicherheitsstromkreis) sind Teilsysteme und bilden zusammen ein sicherheitsbezogenes System, welches eine Sicherheitsfunktion ausführt. Die Angabe der sicherheitstechnischen Kenngrößen Fig. 1 und 3 bezieht sich auf die Niveauelektrode bzw. auf den Temperaturtransmitter und auf den Niveauschalter einschließlich der Ausgangskontakte. Der Aktor (z.b. ein Hilfsschütz im Sicherheitsstromkreis) ist anlagenbezogen und muss im Sinne der EN für das gesamte sicherheits bezogene System separat betrachtet werden. Die Tabelle Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit des Sicherheits-Integritätslevel (SIL) von der mittleren Ausfallwahrscheinlichkeit bei Anforderung einer Sicherheitsfunktion des gesamten sicherheitsbezogenen Systems (PFD sys ). Betrachtet wird bei einem Wasserstandbegrenzer die Anforderung Low demand mode, d.h. die Anforderungsrate an das sicherheitsbezogene System ist durchschnittlich einmal im Jahr. Fig. 4 Betriebsart mit niedriger Anforderungsrate PFD sys (Low demand mode). Sicherheits-Integritätslevel (SIL) < < < < Die Tabelle Fig. 5 gibt den erreichbaren Sicherheits-Integritätslevel (SIL) an in Abhängigkeit vom Anteil der ungefährlichen Ausfälle (SFF) und der Fehlertoleranz der Hardware (HFT) für sicherheitsbezogene Systeme. Fig. 5 Fehlertoleranz der Hardware (HFT) für Typ B Anteil ungefährlicher Fehler (SFF) SIL 1 SIL 2 < 60 % SIL 1 SIL 2 SIL 3 60 % - < 90 % SIL 2 SIL 3 SIL 4 90 % - < 99 % SIL 3 SIL 4 SIL 4 99 % 6

7 Richtlinien und Normen EG-Druckgeräte-Richtlinie 97/23/EG Wasserstandbegrenzer und Sicherheitstemperaturbegrenzer / -wächter sind nach der EG-Druckgeräte- Richtlinie Ausrüstungsteile mit Sicherheits funktion. Die aufgeführten Gerätekombinationen sind daher EG-baumustergeprüft gemäß EN 12952/EN Diese Normen legen u. a. die Aus rüstung von Dampfkessel- und Heißwasseranlagen und die Anforderungen an die Begrenzungseinrichtungen fest. Funktionale Sicherheit EN Die Gerätekombinationen sind zertifiziert nach EN Diese Norm beschreibt die funktionale Sicherheit von sicherheitsbezogenen elektrischen/elektronischen/programmierbaren Systemen. Die Gerätekombinationen entsprechen einem Teilsystem vom Typ B mit dem Sicherheits-Integritäts- Level SIL 2. VdTÜV-Merkblatt Wasserstand 100 Die Gerätekombinationen sind bauteilgeprüft nach VdTÜV-Merkblatt Wasserstand 100. Das VdTÜV- Merkblatt Wasserstand 100 beschreibt die Anforderungen an Wasserstandregel- und -begrenzungseinrichtungen für Kessel. DIN EN Die Gerätekombinationen sind typgeprüft nach DIN EN Die DIN EN beschreibt die Anforderungen an Sicherheitstemperaturbegrenzer / -wächter. NSP (Niederspannungsrichtlinie) und EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) Die Gerätekombinationen entsprechen den Anforderungen der Niederspannungsrichtlinie 2006/95/EG und der EMV-Richtlinie 2004/108/EG. ATEX (Atmosphère Explosible) Die Gerätekombinationen dürfen entsprechend der europäischen Richtlinie 94/9/EG nicht in explo sionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Hinweis zur Konformitätserklärung / Herstellererklärung Einzelheiten zur Konformität der Gerätekombinationen nach europäischen Richtlinien entnehmen Sie bitte unserer Konformitätserklärung oder unserer Herstellererklärung. Die gültige Konformitätserklärung / Herstellererklärung ist im Internet unter Dokumente verfügbar oder kann bei uns angefordert werden. 7

8 GESTRA Weltweite Vertretungen finden Sie unter: Österreich Eichler Flow Technology GmbH Pernerstorfergasse 5 A-1101 Wien Tel / Fax / info@eichler.at Web Schweiz André Ramseyer AG Industriestr. 32 CH-3175 Flamatt Tel / Fax / info@ramseyer.ch Web GESTRA AG Postfach , D Bremen Münchener Str. 77, D Bremen Tel (0) 421 / Fax 0049 (0) 421 / gestra.ag@flowserve.com Web / cl GESTRA AG Bremen Printed in Germany 8