Jak dobierać poziom niezawodności (performance level) w instalacjach bezpieczeństwa?

Jak dobierać poziom niezawodności (performance level) w instalacjach bezpieczeństwa?

6 maj 2021

Poziom niezawodności (PL) to wartość określająca zdolność części związanych z bezpieczeństwem systemu sterowania do wykonywania funkcji bezpieczeństwa, w odgórnie założonych warunkach. Wymagany poziom niezawodności ma na celu zmniejszenie ryzyka w każdej czynności dla wszystkich funkcji mających zapewnić bezpieczeństwo.

W związku z tym części układu sterowania muszą być równe lub większe niż wymagany stopień niezawodności. Wymagane stopnie niezawodności oraz sposób ich określania jest zawarty w normie PN-ISO13849-1, której najważniejsze elementy zostaną przybliżone poniżej.

Określanie poziomu wydajności funkcji bezpieczeństwa

Norma definiuje terminologię i metodologię stosowaną do osiągnięcia bezpieczeństwa maszyn.

Pierwszym krokiem wyznaczania poziomu wydajności jest identyfikacja zagrożeń, które mogą wystąpić w przypadku awarii funkcji odpowiadającej za zapewnienie bezpieczeństwa. Zagrożenia według normy można określić w następujący sposób:

S – Ciężkość obrażeń
•    S1 – nieznaczne (stłuczenia, obicia)
•    S2 – poważne (amputacja, śmierć)

F – Częstotliwość i / lub narażenie na niebezpieczeństwo
•    F1 – rzadko i/lub czas ekspozycji jest krótki
•    F2 – często lub ciągle i/lub czas ekspozycji jest długi

P – możliwość uniknięcia zagrożenia lub ograniczenia szkody
•    P1 – możliwe w szczególnych warunkach
•    P2 – mało prawdopodobne lub niemożliwe

Po zidentyfikowaniu tych zagrożeń, jesteśmy w stanie poprawnie zidentyfikować wymagany przez nas stopień niezawodności – stopniowany od a do e.

Poszczególne stopnie z tego przedziału należy interpretować w następujący sposób:

Performance Level (PL)

Prawdopodobieństwo wystąpienia awarii na godzinę (PFHd)

a

 

≥10-5 i <10-4

〈0.001% do 0.01%〉

b

 

≥3 × 10-6 i <10-5

〈0.0003% do 0.001%〉

c

 

≥10-6 i <3 × 10-6

〈0.0001% to 0.0003%〉

d

 

≥10-7 i <10-6

〈0.00001% do 0.0001%〉

e

 

≥10-8 i <10-7

〈0.000001% do 0.00001%〉

 

Gradacja od a do e określa prawdopodobieństwo wystąpienia awarii na godzinę (PFHd). Informację, jaki performance level (PL) mają poszczególne elementy można znaleźć w kartach katalogowych producentów urządzeń blokujących. W większości przypadków jeżeli urządzenie blokujące, jest zgodne z całą normą, nadaje się do zastosowania w każdym stopniu PL.

Aby odpowiednio określić stopień PL, należy posłużyć się schematem opracowanym na potrzeby tej normy.

Poziom niezawodności

Przykład:

Start → S2 → F1 → P1 → C

Czyli: Możliwość wystąpienia poważnych obrażeń → W krótkim czasie ekspozycji → W szczególnych warunkach → Z ryzykiem wystąpienia od 0.0001% do 0.0003%

Dzięki temu postępowaniu wiadomo, że nasz elementy powinien być dobrany z poziomem C lub większym.

Jak określić średni czas do niebezpiecznej awarii (MTTFd)?

MTTFd zakłada, że w każdym systemie wystąpi awaria, jeżeli tylko poczekamy wystarczająco długo. Dla poszczególnych wyników otrzymanych w wyniku MTTFd (otrzymany wyniki to lata), szacuje się następującą niezawodność komponentów:

Oszacowanie

MTTFd

niska

 

3 lata ≤ MTTFd < 10 lat

średnia

 

10 years ≤ MTTFd < 30 lat

wysoka

 

30 lat ≤ MTTFd < 100 lat

 

W celu oszacowania MTTFd elementu, należy posługiwać się danymi udostępnionymi przez producenta, może się jednak zdarzyć, że producent nie podaje stosownych danych w swojej dokumentacji. W takiej sytuacji można skorzystać ze standardów zawartych w innych normach dla najczęściej spotykanych elementów; prezentują się one następująco:

Rodzaj komponentu

Standardowe wartości MTTFd oraz B10d

Mechaniczne

MTTFd = 150 (lat)

Hydrauliczne

MTTFd = 150 (lat)

Pneumatyczne

B10d = 20,000,000 (cykli)

Przekaźniki i styczniki z niewielkim obciążeniem

B10d = 20,000,00 (cykli)

Przekaźniki i styczniki z maksymalnym obciążeniem

B10d = 400,00 (cykli)

Wyłączniki zbliżeniowe o niewielkim obciążeniu

B10d = 20,000,00 (cykli)

Wyłączniki zbliżeniowe o maksymalnym obciążeniu

B10d = 400,00 (cykli)

 

B10d – parametr określający średnią liczbę cykli, po której 10% elementów może spowodować niebezpieczną awarię.

Znając parametry całego układu, można policzyć finalny wynik, co ułatwi nam dobór elementów bezpieczeństwa:

Gdzie:

MTTFd – średni czas do niebezpiecznej awarii

B10d - parametr określający średnią liczbę cykli po której 10% elementów może spowodować niebezpieczną awarię.

nop – liczba cykli operacyjnych w ciągu roku

Jeżeli nie mamy podanej rocznej liczby operacji, również jesteśmy w stanie obliczyć ten parametr samodzielnie:

Gdzie:

dop – średnia dni pracy w ciągu roku

hop – średni czas pracy w godzinach na dzień

tcycle – czas pomiędzy dwoma kolejnymi cyklami

Dzięki doborowi elementów w oparciu o powyższe założenia, możemy zaoszczędzić czas potrzebny na usuwanie niespodziewanych usterek, eliminuje to też długie okresy wyłączania maszyn i systemów sterowania z czynnej pracy, co naraża nas na dodatkowe koszty.

Norma zaleca, aby obliczenia dotyczące skomplikowanych elementów wielosegmentowych były wykonywane przez wykwalifikowany personel służb utrzymania ruchu.

Polecane produkty:

Polecane kategorie:

Źródła:

- Determination and Improvement of Performance Level of Safety Function of Emergency Stop for Machinery, Jiří Zahálka, Jiří Tůma, František Bradáč, Brno University Of Technology, Technická 2896/2,

- PN-EN ISO13849-1

- Functional Safety of Machinery, Stewart Robinson, TUV SUD Product Service

Jeśli uważasz, że możemy poprawić ten artykuł dzięki Tobie, prosimy o kontakt pod adresem: [email protected]. Dziękujemy - Zespół Conrad.

Ostatnio dodane

Wydłużamy czas na zwroty produktów zakupionych przed świętami

Wczoraj

Wydłużamy czas na zwroty produktów zakupionych przed świętami

Prawidłowe ładowanie samochodu elektrycznego

Wczoraj

Prawidłowe ładowanie samochodu elektrycznego

Urządzenia zabezpieczające SENTRON z funkcjami pomiarowymi i komunikacyjnymi

Wczoraj

Urządzenia zabezpieczające SENTRON z funkcjami pomiarowymi i komunikacyjnymi

Jeden akumulator do urządzeń różnych producentów! Cordless Alliance System.

Wczoraj

Jeden akumulator do urządzeń różnych producentów! Cordless Alliance System.

Świętuj z Conrad 40 lat marki VOLTCRAFT!

Wczoraj

Świętuj z Conrad 40 lat marki VOLTCRAFT!

Conrad autoryzowanym dystrybutorem marki Molex

Wczoraj

Conrad autoryzowanym dystrybutorem marki Molex

Czujniki przepływu Festo SFAW

Wczoraj

Czujniki przepływu Festo SFAW

Sposoby na oszczędzanie energii elektrycznej

4 dni temu

Sposoby na oszczędzanie energii elektrycznej

Oszczędzaj na ogrzewaniu

20 dni temu

Oszczędzaj na ogrzewaniu

Rejestratory danych Wi-Fi Testo Saveris

20 dni temu

Rejestratory danych Wi-Fi Testo Saveris