Техническая информацияФункциональная безопасность:Безопасное измерение температуры согласно IEC 61508
WIKA Типовой лист IN 00.19

ВведениеПри определенных условиях электронные термометры могутиспользоваться в системах безопасности согласно стандартуIEC 61508. При оценке систем безопасности необходимопринимать во внимание тип электронного термометра(термометр сопротивления или термопара), а также
технические характеристики используемого преобразователятемпературы.
В данном типовом листе описываются основы функциональнойбезопасности согласно IEC 61508 и приводятся советы побезопасному исполнению точки измерения температуры.

Необходимость снижения риска
Из-за растущих ожиданий общества в области безопасности
технического оборудования, риски, создаваемые техническимисистемами, со временем сократились еще больше. Былисозданы руководящие принципы и стандарты с целью помочь
каждому оператору осуществлять эксплуатацию своего объектана высшем уровне безопасности. Основой обеспечения
безопасности является анализ аварийных ситуаций и оценкарисков. Основной задачей является сокращение рисков,создаваемых техническими системами, и достижение уровнябезопасности в соответствии с требованиями общества кмерам обеспечения безопасности.
Для предотвращения возникновения опасных аварийныхситуаций на объекте используются электрические/электронные/программируемые электронные системы (E/E/PE системы). Совокупность всех функций обеспечениябезопасности, направленных на поддержание безопасногосостояния объекта, называется автоматизированной системой
безопасности (SIS) или системой обеспечения безопасности.
Примером такой системы является система контролятемпературы, которая при превышении температурныхпределов отключает подачу питания на оборудование,переводя его в режим безопасного состояния и таким образом
предотвращая возникновение опасной ситуации.

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014

Стр. 1 из 13Архитектура системы обеспечения безопасности
Электрическая/электронная/программируемая электроннаясистема обычно включает датчик, котроллер и исполнительное
устройство. В этом случае речь идет об одноканальнойархитектуре системы безопасности (система 1oo1).
Архитектура описывает определенную конфигурациюаппаратных и программных элементов системы. Система 1oo1состоит из одного канала, который должен работать корректнодля обеспечения функции безопасности (1 из 1). У системобеспечения безопасности с мультиканальной архитектуройаппаратные или программные средства выполнены срезервированием (см. «Резервирование системы»).

Пример одноканальной архитектуры автоматизированной системы безопасностиПодсистема датчикаэлектронный термометрс преобразователемтемпературыЛогическая подсистемапрограммируемый логическийконтроллерПодсистема исполнительного устройстваКлапанОбъем ответственности установщика системы/оператора оборудованияЭлектронный термометр с преобразователем температуры
модели T32.1S (монтаж в головку) и T32.3S (монтаж на рейку)может использоваться оператором в качестве подсистемы сдатчиком в автоматизированной системе безопасности.

Преобразователь температуры модели T32.xS

Стр. 2 из 13

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014Законодательная базаСтандарт IEC 61508 «Функциональная безопасностьэлектрических, электронных и программируемых электронныхсистем, связанных с безопасностью» является основным
стандартом безопасности. Стандарт определяет меры попредотвращению и ликвидации отказов оборудованияи установок и может применяться независимо отпромышленной отрасли.
IEC 61508 должен применяться в случае, когдаПри сертификации преобразователь температурымодели T32.xS рассматривается с использованиемсовместно с электронным термометром. В руководстве потехнике безопасности «Информация о функциональнойбезопасности преобразователя температуры модели T32.xS»приводится описание безопасных значений характеристикпреобразователя температуры, подсоединенных датчиковтемпературы и всей системы в сборе.

к возникновению опасной для людей и окружающей средыситуации■■ не существует специального стандарта для данногоисполнения системы безопасностиВ целях оценки подсистема с датчиком разделена на такиеэлементы, как электронный термометр (датчик температуры)и преобразователь температуры. Датчики температурыклассифицируются как компоненты типа A (простыекомпоненты), а преобразователь температуры как компонент
типа B (сложный компонент).

IEC 61508 отвечает современному техническому уровню
относительно исполнения автоматизированных систембезопасности. Системы безопасности относятся к наилучшим изимеющихся технологий, и поэтому стандарт IEC 61508 долженнеукоснительно соблюдаться.

Подсистема с датчиком, включающая преобразователь
температуры и датчик температуры■■ функция безопасности выполняется E/E/PE системой■■ отказ автоматизированной системы безопасности приведетДля проектировщиков, подрядчиков и операторов систембезопасности также имеются специализированные
стандарты. Например, IEC 61511 «Функциональнаябезопасность: автоматизированные системы безопасностидля перерабатывающего сектора промышленности»для перерабатывающей промышленности и EN 62061«Безопасность оборудования: функциональная безопасностьсистем управления электрических, электронныхи программируемых электронных, связанных с безопасностью»для машиностроительной промышленности.
Электронный термометр может использоваться вавтоматизированной системе безопасности в соответствиисо стандартом IEC 61508 вместе с преобразователемтемпературы, сертифицированным для применения в целях
обеспечения безопасности. Температурный преобразователь
модели T32.xS пр-ва WIKA разработан на основе стандартаIEC 61508, предназначен для использования в обрабатывающей
промышленности и имеет сертификацию TÜV Rheinland.
Электронный термометр без преобразователя температуры,например термометр сопротивления или термопара, неподпадает под стандарт IEC 61508, так как измерительный
резистор является простым электрическим компонентом,который не имеет функции самодиагностики или обнаруженияошибок.

Термопара илитермометрсопротивленияПреобразовательтемпературы моделиT32.xS

Для электронных термометров без преобразователятемпературы с сертификацией по IEC 61508 может бытьопределена только частота отказов. Причина состоит в том,что возможность определения типа отказов электронноготермометра зависит от инструмента, используемогооператором.

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014

Стр. 3 из 13Оценка систем безопасностиВероятность выполнения функции безопасности по запросу(например, при возникновении отказа системы) определяетсяполнотой безопасности. Для определения объема требований кполноте безопасности требования поделены на четыре уровняполноты безопасности (SIL). Если достигнут уровень SIL 4,вероятность выполнения функции безопасности максимальна,и таким образом обеспечивается максимальное сокращениерисков.
Уровни полноты безопасности

SIL1

SIL2

SIL3

SIL4

низкий

полнота безопасностивысокий

Уровень полноты безопасности всегда относится ко всейсистеме безопасности. У элемента системы может не быть SIL,но он все равно может использоваться в рамках SIL. Например,преобразователь температуры модели T32.xS сам по себе неявляется системой обеспечения безопасности. Оператор несетответственность за определение и поддержание требуемогоуровня полноты безопасности, а также всей системыбезопасности и отдельных элементов!
Будучи производителем электронных термометров, компанияWIKA оказывает поддержку пользователей в данной сфере.
С одной стороны, подтверждая выполнение требований
стандарта IEC 61508, например, при разработке модели T32.xS.
С другой стороны, обеспечивая оператора соответствующими
техническими данными по безопасности исполненияоборудования и данными оценки функции безопасности.

Термин «SIL» является важным параметром системыбезопасности, но часто используется в качестве синонима
понятия «функциональная безопасность».

Требования к системе безопасностиДля создания точки измерения температуры,оптимизированной для системы безопасности, необходимоучитывать следующие факторы:■■ Безопасное состояние оборудования и функция
безопасности каждого элемента должны определятьсяоператором оборудования.
■■ Требуемый уровень полноты безопасности должен
определяться оператором системы безопасности
посредством оценки рисков, например составленияграфиков риска.
■■ Условия эксплуатации термометра (технологическаясреда, воздействие окружающей среды) должны четкоопределяться, чтобы совместно с компанией WIKA можнобыло создать оптимальную точку измерения температуры.
■■ Инструкции, приводимые в документации WIKA натермометр, должны соблюдаться.
■■ Необходимо гарантировать соответствие смачиваемыхкомпонентов с измеряемой средой.
Основой для обеспечения оптимальной безопасности в точкеизмерения температуры является правильное исполнение
электронного термометра, соответствующее требованиямтехнологического процесса. Следующий шаг заключаетсяв выборе преобразователя температуры, подходящегодля систем безопасности, который способен определитьмаксимальное количество типов своих отказов и отказовэлектронного термометра.

Стр. 4 из 13

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014Определение максимально достижимого уровня полноты безопасностина примере преобразователя температуры модели T32.xS
Для определения уровня полноты безопасности системыобеспечения безопасности необходимо определить требованияк полноте безопасности по отношению к систематическим
отказам и требования к полноте безопасности аппаратныхсредств.

Полнота безопасности по отношению ксистематическим отказамДля выполнения требований к полноте безопасности поотношению к систематическим отказам необходимо приниматьво внимание систематические отказы. К систематическимотказам относятся конструкционные отказы, производственныедефекты или рабочие отказы. Сократить количество отказовможно, выполняя меры по обеспечению безопасности,описанные в стандарте IEC 61508, которые необходимо
соблюдать в течение всего срока эксплуатации (жизненногоцикла) технической системы. Безопасный цикл жизни системыобеспечения безопасности начинается с момента производстваи заканчивается в момент вывода из эксплуатации. Приразработке модели T32.xS в рамках управления безопасностьюбыли предотвращены систематические отказы, например,посредством выполнения действий по подтверждениюсоответствия и проверки, а также планированияи документирования. Таким образом, программное обеспечение
модели T32.xS отвечает критериям уровня SIL 3 полнотыбезопасности.

Полнота безопасности аппаратногообеспечения
Эпизодические отказыДля оценки полноты безопасности аппаратного обеспечениянеобходимо учитывать эпизодические отказы. Причинойтаких отказов является случайное изменение характеристиккомпонентов, например обрыв в цепи, короткое замыкание илиизменение в значении конденсатора в электрической цепи.
Эпизодических отказов нельзя избежать. Рассчитать можнотолько вероятность появления таких отказов. Частота отказоврассчитывается в FIT (Failures in Time – отказы за время).
Определяется как:Общее количество всех отказов за интервал времени припостоянной частоте определяется как основная частота отказовλB. Основная частота отказов состоит из опасных отказов λD= опасные, и безопасных отказов λS = безопасные, которыевлияют на функцию безопасности.
Разделение на опасные и безопасные отказы зависит от того,определяется ли отказ посредством диагностической функции
электронных средств системы безопасности или остаетсянеопределенным.

Разделение частоты отказов по типамλSU =λDD =безопасные, необ- опасные,наруживаемыеобнаруживаемые

λSD =безопасные, обнаруживаемыеλDU =опасные,необнаруживаемыеWIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014

Стр. 5 из 13Типы отказов электронного термометраУ электронного термометра могут возникать следующие отказы:■■ Разрыв в цепи – разрывается измерительная цепь■■ Короткое замыкание – непреднамеренное соединение двухсоединительных кабелей■■ Дрифт из-за изменения материала резистора или дрифттермоэлектрического напряжения■■ Изменение сопротивления проводников, например, приизменении температурыВ зависимости от функций обнаружения отказов используемогопреобразователя температуры должен определяться типнеисправности (λSD, λSU, λDD, λDU) для различных отказовэлектронного термометра.

Таблица 1: Определение отказа на примере преобразователя температуры модели T32.xS

Возможные причиныотказа электронноготермометраРазрыв в цепиКороткое замыканиеДрифтИзменение всопротивлении выводовТермометр
сопротивления,2-проводная схемаλDD
λDD
λDUλDUТермометр
сопротивления,3-проводная схемаλDD
λDD
λDUλDD 1)Термометр
сопротивления,4-проводная схемаλDD
λDD
λDUλDDТермопараλDD
λDUλDUλDD1) Изменение сопротивления проводников 3-проводной схемы может быть определено на основе понимания того, что соединительные кабели между измерительнымрезистором и преобразователем имеют одинаковую длину и одинаковое поперечное сечение проводника.

В литературе частота отказов термопар и термометровсопротивления указывается для различных примененийи конфигураций. Частота отказов базируется на «худшемслучае» отказа термометра и служит в качестве ориентира приразработке автоматизированных систем безопасности. Частотаотказов должна использоваться с учетом эксплуатационных
условий и типа соединительного кабеля между точкойизмерения и преобразователем. Частота различаетсяв соответствии с требованиями к защите от вибрациина производственной площадке (малые нагрузки / большиенагрузки) и типом соединения между точкой измерения ипреобразователем температуры (без удлинительного провода /с удлинительным проводом) (см. «Определения и сокращения»).

Таблица 2: Частота отказов у термопар без преобразователя температуры 2)Тип отказаРазрыв в цепиКороткое
замыканиеДрифтБез удлинительного проводаБольшие
Малые нагрузкинагрузкиС удлинительным проводомБольшие
Малые нагрузки
нагрузки

18000 FIT(отказов завремя)80 FIT (отказов за 50 FIT (отказов за 1000 FIT (отказоввремя)время)
за время)20 FIT (отказов за 50 FIT (отказов за 1000 FIT (отказоввремя)время)
за время)95 FIT (отказов за 1900 FIT (отказов 900 FIT (отказоввремя)за время)за время)4 FIT (отказов завремя)1 FIT (отказов завремя)2) Указанные значения частоты отказов основаны на расчетах, выполненных компанией WIKA с использованием ключевых данных сресурса exida.com L.L.C. (см. стр. 12 «Литература и источники», «Exida»)

Стр. 6 из 13

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014Таблица 3: Частота отказов у термометров сопротивления с 4-проводной схемой без преобразователя температуры 2)Тип отказа

Разрыв в цепиКороткое замыканиеДрифтБез удлинительного провода
Большие
Малые нагрузкинагрузкиС удлинительным проводомБольшие
Малые нагрузки
нагрузки

42 FIT (отказов за 830 FIT (отказов 410 FIT (отказов 8200 FIT (отказоввремя)за время)за время)за время)3 FIT (отказов за 50 FIT (отказов за 20 FIT (отказов за 400 FIT (отказоввремя)время)
время)
за время)6 FIT (отказов за 120 FIT (отказов 70 FIT (отказов за 1400 FIT (отказоввремя)за время)время)
за время)Таблица 4: Частота отказов у термометров сопротивления с 2-и 3-проводной схемой без преобразователя температуры 2)Тип отказаРазрыв в цепиКороткое замыканиеДрифтБез удлинительного проводаБольшие
Малые нагрузкинагрузки

38 FIT (отказов завремя)1 FIT (отказов завремя)9 FIT (отказов завремя)758 FIT (отказовза время)29 FIT (отказов завремя)173 FIT (отказовза время)С удлинительным проводомБольшие
Малые нагрузкинагрузки

371 FIT (отказовза время)10 FIT (отказов завремя)95 FIT (отказов завремя)7410 FIT (отказовза время)190 FIT (отказовза время)1900 FIT (отказовза время)2) Указанные значения частоты отказов основаны на расчетах, выполненных компанией WIKA с использованием ключевых данных с ресурса exida.com L.L.C.
(см. стр. 12 «Литература и источники», «Exida»)

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014

Стр. 7 из 13Ограничение по уровню полноты безопасности элементаМаксимально достигаемый SIL элемента системы безопасности ограничен следующими факторами:■■ Соотношение безопасных отказов аппаратного элемента(доля безопасных отказов, SFF)■■ Допуск на отказы аппаратного обеспечения (HFT)

Допуск на отказы аппаратного обеспечения обозначаетмеру степени резервирования системы безопасности.
Допуск на отказы аппаратного обеспечения N, N+1 означаетминимальное количество ошибок, которые могут привестик потере функции безопасности. У автоматизированнойсистемы безопасности с одноканальной архитектуройдопуск на отказы аппаратного обеспечения равен 0.

■■ Комплексность компонентов (компоненты типа A и B)

- Компоненты типа A в основном являются компонентами, укоторых характеристика отказа определена полностью ичьи отказы установлены. К компонентам типа A относятся,например, термометры сопротивления и термопары.
- У сложных компонентов типа B не полностью или вообще неопределена характеристика отказа по крайней мере одногоэлемента. К компонентам типа B относится, например,электронная цепь с микропроцессором. Преобразовательтемпературы T32.xS определен как компонент типа B(см. таблицу 5).

Чтобы рассчитать значение SFF для термометров сопротивления и термопар, которые подсоединены к преобразователютемпературы T32.xS, необходимо разделить частоту отказов датчиков температуры на категории (λS, λDD, λDU), принимая вовнимание диагностическую функцию преобразователя. В результате значение SFF может быть рассчитано по следующей формуле:Таким образом, датчики температуры, определенные как компоненты типа A с одноканальной архитектурой (HFT = 0), должныиспользоваться в автоматизированных системах безопасности SIL 2, а SFF ≥ 60 % сохраняется в соответствии с таблицей 5. Длятого же применения в отношении преобразователя температуры T32.xS, относящегося к компонентам группы B, требуется SFF ≥90 %.

Таблица 5: Максимальный уровень полноты безопасности компонента, зависящий от допуска на отказы аппаратного обеспечения,комплексность компонентов и доля безопасных отказов
SFF< 60 %60… < 90 %90… < 99 %≥ 99 %Допуск на отказы аппаратного обеспечения01
Тип AТип ВТип A

SIL 1
SIL 2
SIL 3
SIL 3

недопустимоSIL 1
SIL 2
SIL 3

SIL 2
SIL 3
SIL 4
SIL 4

Тип В

SIL 1
SIL 2
SIL 3
SIL 42
Тип A

SIL 3
SIL 4
SIL 4
SIL 4

Тип В

SIL 2
SIL 3
SIL 4
SIL 4

Преобразователь температуры и датчик температуры могутиспользоваться в автоматизированных системах безопасностис соответствующим SIL, только если их значение SFF
соответствует указанным пределам. Более того, значениеPFD всей функции безопасности должно соответствоватьтребованиям в таблице 6.

Стр. 8 из 13

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014Ограничение SIL всей системы безопасности
Стандарт IEC 61508 определяет значения, ограничивающие уровень полноты безопасности всей системы безопасности.
В зависимости от того, как часто требуется система безопасности, различают два значения характеристик:■■ PFH (вероятность опасного отказа в течение часаСредняя частота опасного отказа функции безопасности врабочем режиме с высокой или непрерывной частотой запросов (высокий запрос). Такие режимы особенно актуальны длямашиностроительной промышленности.

■■ PFDavg (вероятность отказа при запросе)Средняя вероятность опасного отказа при запросе функции
безопасности для рабочего режима с низкой частотой запросов(низкий запрос).
Tproof означает интервал периодических испытаний. Последанного интервала на протяжении соответствующего
испытания (проверочного испытания) система переводится впочти «как новое» состояние в рамках установленного срокаслужбы. При помощи этого испытания могут определятьсяопасные, необнаруживаемые отказы. Для электронноготермометра гарантия того, что измеренное значениесоответствует требуемой точности, обеспечивается регулярнойкалибровкой. При этом исключается неприемлемо большойдрифт.

При интервале проверочных испытаний в один год(Tproof = 8760 ч) следующие значения PFDavg рассчитываютсядля термометра сопротивления с 4-проводным соединением иподсоединенным преобразователем температуры модели T32.
xS:- Внешние условия: малые нагрузки- Соединение между точкой измерения и преобразователем:без удлинительного провода- Частота отказов λDU = 16 FIT 3)Таким образом, данная комбинация с учетом требованийк значению PFDavg подходит для систем безопасности суровнем полноты безопасности, увеличенным до SIL 2; однакопо причине одноканальной структуры (см. «Ограничениепо уровню полноты безопасности элемента») и SFF онаограничена до SIL 2.
Приведенная выше формула взята из стандарта IEC 61508.
Считается, что 8-часовой временной период, необходимый дляобновления системы, ничтожно мал по сравнению с интерваломпроверочных испытаний в 8760 ч.
Значение PFDavg находится в практически линейномсоответствии с интервалом проверочных испытаний, Tproof.
Чем короче интервал проверочных испытаний, тем лучшедостигается значение PFDavg. Аналогичным образом интервалпроверочных испытаний может быть увеличен, если значениеPFDavg всей системы меньше значения допустимого предела.
Если интервал проверочных испытаний сокращается дополугода, значение PFDavg уменьшается вдвое, а еслиинтервал увеличивается до 2-х лет – увеличивается вдвое.
Чем меньше значение PFDavg или PFH, тем больше
достигаемый SIL всей системы. В таблице 6 значениям
характеристик PFDavg или PFH придан уровень полнотыбезопасности.

Таблица 6: Ограничение SIL всей системы значениями PFDavg и PFH
Уровень полноты Средняя вероятность опасного отказа при запросебезопасности
функции безопасности (PFDavg).
(SIL)
4321

≥ 10-5 до < 10-4
≥ 10-4 до < 10-3
≥ 10-3 до < 10-2
≥ 10-2 до < 10-1Средняя частота опасного отказа в течениечаса (PFH)≥ 10-9 до < 10–8 ч-1≥ 10-8 до < 10-7 ч-1≥ 10-7 до < 10-6 ч-1≥ 10-6 до < 10-5 ч-13) см. стр. 12 «Литература и источники», руководство по технике безопасности «Информация о функциональной безопасности преобразователя температуры модели T32.xS»

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014

Стр. 9 из 13Для оператора системы важным всегда является значениеPFDavg всей системы, а не одного элемента. Для оценкикачества ориентира установлено следующее распределение
значений PFDavg для системы безопасности:Другое распределение компонентов может быть определенооператором оборудования.

Доля значения PFD для датчика, контроллера иисполнительного устройства SIS

Исполнительное
устройство
50 %Если датчик использует менее 35 % от максимальнодопустимого значения РFDavg системы безопасности, как,например, для электронного термометра с преобразователемтемпературы модели T32.xS, то оператор может использоватьконтроллер и исполнительное устройство с соответственноменьшими значениями PFDavg .

Датчик(электронныйтермометр)35 %Системауправления15 %Конструктивные ограниченияКонструктивные характеристики автоматизированной системыбезопасности могут ограничивать максимально достижимыйSIL. В одноканальной архитектуре максимальный SILопределяется самым слабым звеном. В проиллюстрированнойсистеме безопасности подсистемы датчик и логический блокпригодны для SIL 2, тогда как подсистема «исполнительное
устройство» пригодно только для SIL 1. Таким образом, всясистема безопасности может достичь максимум SIL 1.
Компоненты системы обеспечения безопасности

Подсистема датчикаSIL 2

Стр. 10 из 13Логическая подсистемаSIL 2Подсистема исполнительного устройстваSIL 1

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014Резервные системыЕсли два электронных термометра с преобразователемтемпературы модели T32.xS смонтированы параллельно,необходимо учитывать отказы, обусловленные общей причиной.
Отказы, обусловленные общей причиной, могут возникать,например, когда внешние условия или электромагнитные помехивлияют одновременно на несколько каналов. Такие отказывоздействуют на все каналы резервной системы.

Блок-схема надежности: электронный термометр с резервной конфигурациейДатчик

Канал 1электронный термометр 1(с преобразователем температуры)Канал 2электронный термометр 2(с преобразователем температуры)Электронные термометры, обозначенные на предыдущемрисунке, в данном случае представляют систему сдвухканальной архитектурой (1oo2). Такая структураназывается системой MooN. Система MooN (M out of N– М изN) включает N-независимые каналы, из которых M-каналы
должны функционировать в безопасном режиме, чтобы всясистема могла выполнять функцию обеспечения безопасности.
Возникновение отказов, обусловленных общей причиной,менее вероятно, если два электронных термометра спреобразователями температуры различаются по конструкции,принципу измерения и программному обеспечению. При этом,например, термометр сопротивления может использоватьсядля одного канала, а термопара – для другого канала. Приизмерении одна защитная гильза может использоватьсядля термометра сопротивления, а другая – для термопары,или одна гильза может использоваться для обоих приборов.
При использовании одной защитной гильзы возникновениеотказов, обусловленных одной причиной, наиболее вероятно.
Разнообразие также достигается при использованиипреобразователей температуры различных производителей, сразличной конструкцией и программным обеспечением.
В частности, преимуществом преобразователя температурыWIKA модели T32.xS является возможность его использованияв однородных резервных системах с SIL 3. Это означает, чтоэлектронный термометр с преобразователем температурымодели T32.xS параллельно подсоединен ко второму
термометру с конструктивно идентичным преобразователем.
В одноканальной архитектуре преобразователь пригоден
для SIL 2. Благодаря полной разработке и сертификации всехэлементов преобразователя температуры модели T32.xS
согласно стандарту IEC 61508 («Разработка полной оценки»),преобразователь также подходит для использования воднородных резервированных узлах с SIL 3. Даже в процессеразработки мер предотвращения отказов ПО были рассчитаныдля оборудования с SIL 3. Таким образом, преобразовательтемпературы модели T32.xS отличается от проверенных вэксплуатации приборов, подходящих только для примененияв системах SIL.

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014Отказ,обусловленныйобщейпричинойПроверенные в эксплуатации полевые приборы сдвухканальной архитектурой достигают SIL максимумотдельного инструмента. В отличие от преобразователятемпературы модели T32.xS систематические отказы такихприборов не предотвращаются или не сокращаются, например,во время разработки.
Принимая во внимание влияние отказа по общей причине, длярасчета значения PFD резервированных систем необходим
фактор β. Фактор β связан с соотношением необнаруженныхотказов, обусловленных общей причиной. Согласно стандартуIEC 61508-6 и с учетом 8-часового периода, необходимого дляобновления системы, который ничтожно мал по сравнению синтервалом проверочных испытаний в 8760 ч, значение PFD
для структуры 1oo2 рассчитывается по следующей упрощенной
формуле:Для определения фактора β сначала необходимо определитьмеры, уменьшающие возникновение отказов, обусловленныхобщей причиной. Посредством технической оценки совместно скомпанией WIKA необходимо определить степень способностикаждой меры к уменьшению возникновения отказов,обусловленных общей причиной.

Стр. 11 из 13Краткая сводка рекомендацийСокращения и определенияДля создания наилучшей точки измерения температур с точкизрения обеспечения безопасности необходимо соблюдатьвсе требования, указанные в разделе «Требования к системебезопасности».

СокращениеОпределениеБез удлинительногопровода
DCПреобразователь температуры расположен всоединительной головке электронного термометра (монтаж в головку).

Удлинительный проводПреобразователь температуры расположенне в соединительной головке электронного
термометра, а, например, в шкафу на расстоянии от точки измерения (дистанционныймонтаж).

Кроме того, рекомендуется использовать преобразователь
температуры модели T32.xS (монтаж в головку или монтаж нарейку) совместно с термометром сопротивления с 4-проводной
схемой подключения или с термопарой. Высокий уровень
безопасности при измерении температуры гарантируется
широкими диагностическими возможностями модели T32.xS ипреимуществами 4-проводной схемы подключения.
Для защиты измерительной вставки от воздействиятехнологической среды и обеспечения быстрой и простойкалибровки электронного термометра необходимоиспользовать защитную арматуру и заменяемыеизмерительные вставки. При этом следует обратить вниманиена соответствие конструкции защитной гильзы требованиямтехнологического процесса.

FITHFTБольшиенагрузкиМалыенагрузкиPFDavg
PFHRTDSFFSISЛитература и источники1.) IEC 61508:2010:Функциональная безопасность электрических, электронныхи программируемых электронных систем, связанных сбезопасностью
Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin (Берлин)2.) Exida:Справочник по надежности оборудования для обеспечения
безопасности – 3-е издание, 2012, exida.com L.L.C.
3.) Компания WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KGРуководство по технике безопасности «Информацияо функциональной безопасности преобразователятемпературы модели T32.xS» (версии ПО от 2.2.3)

Стр. 12 из 13TCTRДиагностическое покрытиеОтказы за времяДопуск на отказы аппаратного обеспеченияПрименение в условиях вибрации (≥ 67 %от максимальной виброустойчивостиэлектронного термометра)Условия низкой вибрации (< 67 % отмаксимальной виброустойчивостиэлектронного термометра)Средняя вероятность опасного отказа призапросе функции безопасностиСредняя частота опасного отказа функциибезопасности
«Резистивный датчик температуры»;термометр сопротивленияДоля безопасных отказов аппаратногоэлементаАвтоматизированная система безопасностиТермопара«Термосопротивление»; термометрсопротивления

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014Влияние повторной оценки преобразователя температуры модели T32.xS(версии ПО от 2.2.3) на значения характеристик безопасностиВ рамках повторной оценки никаких изменений, влияющих наобеспечение безопасности, в преобразователь температурывнесено не было. Диагностическое покрытие преобразователя
осталось неизменным. Только новый метод оценки привел кизменению значений характеристик безопасности.
Новая версия стандарта IEC 61508
С момента начальной оценки надежности преобразователятемпературы модели T32.xS базовый стандарт функциональной
безопасности (IEC 61508 «Функциональная безопасностьэлектрических, электронных и программируемых электронныхсистем, связанных с безопасностью») был обновлен до версииIEC 61508:2010. Модель T32.xS с ПО от 2.2.3 будет оцениватьсяпо данной версии стандарта.
Обновленные значения частоты отказовВ данном случае FMEDA (анализ видов, последствийи диагностики отказов) был также выполнен заново сучетом текущих значений частоты отказа компонентовсистемы. Расчеты основывались на частоте отказов
компонентов в соответствии со стандартом SN29500. Длятермометров сопротивления и термопар, подсоединенныхк преобразователю температуры, использовались значения
частоты отказов, определенные компанией exida.com LLC.

Специализированные значения частоты отказовПри повторной оценке модели T32.xS значения частоты отказов
определяются для конкретного применения в зависимости отуровня вибраций в точке установки электронного термометраи присоединения термометра к преобразователю. Кроме того,значения частоты отказов «автономного» преобразователя
температуры рассчитываются для различных конфигураций.
Заметно улучшенные значения частоты отказов
Значения частоты отказов преобразователя модели T32.xS сприсоединенной термопарой или термометром сопротивленияпоказали тенденцию к улучшению. В частности, интенсивностьчастоты опасных необнаруживаемых отказов в условиях«малых нагрузок, без удлинительных проводов» уменьшилась.
Влияние на значение PFDavgЗначение PFDavg особенно улучшилось для применения вусловиях «малых нагрузок, без удлинительных проводов». Этопозволяет пользователю при необходимости или применятьлогические исполнительные подсистемы с большими
значениями PFDavg в автоматизированных системахбезопасности или увеличивать интервал проверочныхиспытаний.

Элементный анализ подсистемы «датчик»При введении термина «элемент» в стандарт IEC 61508-4:2010,раздел 3.4.5, соединение преобразователя температурыи электронного термометра в подсистему «датчик» сталорассматриваться и оцениваться следующим образом:Элемент 1Электронный термометрбез преобразователя(термопара или термометрсопротивления)Элемент 2Преобразователь
температуры модели T32.
xS (без термопары илитермометра сопротивления)Тип A/SFF ≥ 60 % для HFT =0 и SIL 2

Тип B/SFF ≥ 90 % для HFT =0 и SIL 2

ММ/ГГГГ Код страны согласно 10/2014 GBТакое раздельное рассмотрение отрицательно влияет на оценку
значения SFF. Например, требуемое значение SFF уровня SIL 2для термопар или термометров сопротивления падает до 60 %.

© 2013, компания WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG, все права защищены.
Технические характеристики, указанные в данном документе, были актуальны на момент его публикации.
Компания оставляет за собой право вносить изменения в технические характеристики и материалы своей продукции.

WIKA Типовой лист IN 00.19 ∙ 10/2014

Стр. 13 из 13АО «ВИКА МЕРА»127015, Россия, г. Москва,ул. Вятская, д. 27, стр. 17
Тел.:+7 (495) 648-01-80
Факс:+7 (495) 648-01-81
info@wika.ru ∙ www.wika.ru