防爆と SIL は、まったく異なる 2 つのレベルの安全問題に対応します。防爆は「デバイスが発火源にならない」ことを保証するものであるのに対し、SIL は「安全機能が確実に動作できるかどうか」を意味します。機器は防爆認定を受けていても SIL 評価がまったくない場合や、SIL 機能は備えているが防爆認定を必要としない場合があり、それぞれまったく異なるリスク問題に対応します。
I. 防爆認証はどのような問題を解決しますか?
防爆認証の主な定義は、電気機器が爆発性雰囲気で使用される場合、機器自体が発生する火花、アーク、または高温によって周囲の可燃性ガスや粉塵に引火しないことを確認することです。その論理の出発点は「可燃性爆発性混合物の存在」であり、その終点は「発火源とならないように機器が設計されている」である。
防爆要件は、意図された用途と設置条件に基づいて決定する必要があります。まず、危険場所の分類を明確にする必要があります。ゾーン 0、ゾーン 1、またはゾーン 2、ガス環境か粉塵環境かです。次に、対象ガスのガスグループと温度クラスを確認する必要があります。本質安全防爆 (Ex ia)、耐圧防爆エンクロージャ (Ex d)、安全性向上 (Ex e) など、さまざまなタイプの防爆が、さまざまなエリアや動作条件に適しています。選ぶ際には「防爆の有無」だけではなく、「この分野に適した防爆タイプは何か」を考慮する必要があります。
防爆認証以外に注意が必要なことは何ですか? 「防爆証明書の有無」だけではなく、対象製品の型式、対象使用条件、危険場所の分類、ガス・粉塵のグループを網羅しているかどうかも確認する必要があります。通常、防爆証明書は、特定の製品モデル、特定の温度範囲、電気パラメータに関連付けられています。実際の動作条件が認証の範囲外である場合、製品はその認証に従って使用できない場合があります。さらに、防爆認証は「発火しないこと」に関係しており、測定の精度を保証するものではなく、過圧が発生した場合のタイムリーな警報も保証しません。これは別のシステムの問題です。
II.国際市場アクセスとは何ですか?
国際市場へのアクセスとは、簡単に言うと、製品が特定の国または地域の市場に参入するには、現地の規制や基準の必須要件を満たさなければならないことを意味します。世界中の国で危険場所での安全監視が義務付けられているため、防爆製品はこの点で特に顕著です。
各国の典型的な慣行は 3 つのタイプに要約できます。直接変換タイプとは、特定の国または地域が、相互承認協定を通じて相手方の認証機関が発行したテストレポートまたは証明書を、繰り返しのテストを必要とせずに受け入れることを指します。監査認証タイプは、輸入国がその国によって認められた認証機関による独立した審査と認証を必要とすることを指します。輸出国がすでに認証を取得している場合でも、現地のプロセスに従う必要があります。追加要件タイプは、国際共通標準の受け入れに基づいており、特定の電圧レベル、ラベル言語、マーキング スタイルなどの国の特別な差動要件を重ね合わせたものです。 IECEx システムの目標はまさに、「1 つの規格、1 つの証明書、1 つのマーク」の国際的な相互承認を促進し、繰り返しの認証の負担を軽減することです。しかし現実には、安全監督への配慮から、各国は依然として多くの地域固有の要件を保持しています。
Ⅲ． SILの定義と分類
SIL=安全性整合性レベル。機能安全標準システム (IEC 61508 およびそのプロセス業界アプリケーション標準 IEC 61511) に由来します。 SIL は、アクションが必要な場合に、安全計装システムが安全機能を正常に実行する信頼度を定義します。
SILには何つのレベルがありますか?合計 4 つのレベルがあり、SIL 4 が最高、SIL 1 が最低です。レベルが高いほど、安全機能が故障する可能性は低くなければなりません。低需要モード (つまり、1 年に 1 回以下のアクション) の場合、SIL 1 は 10-2 ～ 10-¹ の平均失敗確率に相当し、SIL 2 は 10-3 ～ 10-2、SIL 3 は 10-4 ～ 10-3、SIL 4 は 10-5 ～ 10-1 です。 10⁻⁴。プロセス産業で最も一般的な要件は SIL 2 と SIL 3 であり、SIL 4 は通常、最高レベルの安全性完全性を必要とするアプリケーションに関連付けられています。
SIL が必要なアプリケーションはどれですか?
どのアプリケーションに SIL が必要かは、基本的に機器の種類ではなく、リスク評価の結果によって決まります。それは「圧力トランスミッター「には SIL が必要である」ではなく、「特定の安全機能は SIL を必要とすると評価され、その機能に参加する機器は必要な SIL に適している必要があります。」 判断の核心は、この安全機能が機能しなくなった場合、その影響はどの程度深刻か、発生頻度はどのくらいか、他の保護層によって即座に回避できるかということです。プロセス産業では、最も典型的な SIL アプリケーションは、過圧保護、高レベル/低レベルのインターロック、緊急停止、燃焼管理などのシナリオに集中しています。たとえば、原子炉の過圧保護の失敗は容器の破裂や爆発につながる可能性があり、ボイラーの燃焼管理の失敗は炉の爆燃を引き起こす可能性があり、これらのシナリオの共通の特徴は、安全機能が機能しなくなると、爆発、火災、死亡事故が発生する可能性があることです。怪我や重大な環境損傷があるため、通常は SIL 2、さらには SIL 3 が必要です。
SIL を必要とするアプリケーションのもう 1 つのカテゴリは、有毒ガスの監視とインターロック、完全性の高い圧力保護システムなどです。これらは必ずしも爆発を直接伴うわけではありませんが、故障の結果は同様に深刻です。 SIL は単一の機器に関連付けられるのではなく、安全機器を備えた機能全体に割り当てられることを特に強調する必要があります。トランスミッタは「SIL 2 アプリケーションをサポート」できますが、ループ全体が本当に SIL 2 を達成するかどうかは、ロジック コントローラー、作動バルブ、ループ アーキテクチャ、診断範囲、およびテスト間隔に依存します。逆に、危険区域にあるすべての機器が SIL (防爆) を必要とするわけではありません。圧力トランスミッターローカル表示または通常のプロセス制御のみに使用される場合は、安全計装機能に参加しない場合、SIL 評価は必要ありません。必要なのは防爆認証のみです。したがって、「どのアプリケーションに SIL が必要か」ということは、最終的にはリスク評価に戻ります。この機能が失敗した後、リスクを軽減するために安全計装システムを使用しなければならないほど、その影響は深刻ですか?その場合は、SIL が必要です。従来の制御システムまたは他の保護層で十分な場合は、必要ありません。
IV. SIL レベルと危険な障害の確率
PFDavg: 低要求モードでの危険な故障の平均確率 - 値が小さいほど、故障の確率が低くなり、安全機能が強化されます。
PFH: 1 時間あたりの危険な故障の確率 - 高要求/連続モードで使用されます。
V. 防爆と SIL の関係
防爆と SIL の関係は、一言で要約できます。それらは異なる質問に答え、相互に置き換えることはできません。防爆は「デバイスが周囲の環境に発火するかどうか」に答えますが、SIL は「必要なときに安全機能が確実に動作するかどうか」に答えます。
危険区域で使用される送信機は通常、2 つのレベルの要件を同時に満たす必要があります。設置場所の危険等級に適応する適切な防爆タイプを備えている必要があります。また、安全計装機能に参加する場合は、対応する SIL 機能も必要です。ただし、これら 2 つの認定は独立して評価されます。防爆認定は、エンクロージャ、回路エネルギー制限、および表面温度に重点を置いています。 SIL 認定は、危険な障害の確率、診断範囲、ハードウェア フォールト トレランス アーキテクチャ、および安全ライフサイクル管理に重点を置いています。
逆に、よくある誤解は、「SIL 認証を取得しているということは、防爆は必要ないことを意味する」または「防爆認証を取得しているということは、安全ループで使用できることを意味する」ということです。これらの考えはどちらも間違っています。 SIL 認証は発火リスクを評価するものではなく、防爆認証は安全機能の信頼性を評価するものではありません。危険区域での安全ループに真に適した機器は、有効な防爆証明書と SIL 評価レポートの両方を保持する必要があり、両方の適用範囲が実際の動作条件をカバーする必要があります。
