Engineering-Berechnungen für sichere Abschaltungssysteme in Prozessanlagen

Sichere Abschaltsysteme sind wichtige Komponenten in Prozessanlagen, um die Sicherheit unter außergewöhnlichen Bedingungen zu gewährleisten. Genaue technische Berechnungen sind unerlässlich, um zuverlässige Systeme zu entwerfen, die Unfälle effektiv verhindern und Personal und Ausrüstung schützen können. Dieser Artikel behandelt die wichtigsten Berechnungen bei der Entwicklung sicherer Abschaltsysteme für Prozessanlagen.

Bestimmung der Systemzuverlässigkeit

Zuverlässigkeitsberechnungen bewerten die Wahrscheinlichkeit, dass das Abschaltsystem bei Bedarf korrekt arbeitet. Fehlerquoten von Komponenten, Redundanzpegel und Diagnoseabdeckung werden berücksichtigt. Übliche Methoden sind die Fehlerbaumanalyse (Fault Tree Analysis, FTA) und die Fehlermodus- und Effektanalyse (Fault Mode and Effects Analysis, FMEA), um potenzielle Fehlerpunkte zu identifizieren und die Zuverlässigkeit des Systems zu quantifizieren.

Berechnung der Ansteuerzeit

Die Berechnung der Ansteuerzeit stellt sicher, dass das Abschaltsystem innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens reagiert, wobei die Ansprechzeiten der Sensoren, die Verzögerungen der Signalverarbeitung und die Ansprechzeiten der Aktoren analysiert werden.

Druck- und Temperaturgrenzwerte

Ingenieure berechnen maximal zulässige Druck- und Temperaturniveaus, um sichere Betriebsgrenzen zu bestimmen. Diese Grenzwerte bestimmen die Auswahl von Sensoren, Regelventilen und Sicherheitsvorrichtungen. Die Berechnungen beinhalten Materialeigenschaften, Prozessdynamik und Sicherheitsmargen, um die Systemintegrität unter abnormalen Bedingungen zu gewährleisten.

Bewertung des Sicherheitsintegritätsgrads (SIL)

Die SIL-Bewertung quantifiziert die erforderliche Zuverlässigkeit für Sicherheitsfunktionen. Die Berechnungen umfassen die Bestimmung der Ausfallwahrscheinlichkeit bei Bedarf (PFD) und die Sicherstellung, dass sie die Ziel-SIL erfüllt. Dieser Prozess leitet die Gestaltung und Auswahl von sicherheitsgerichteten Systemen, um die gewünschte Sicherheitsleistung zu erreichen.