Électrovannes utilisées dans les systèmes instrumentés de sécurité

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1 I&M V9629R1 I&M V9629 Électrovannes utilisées dans les systèmes instrumentés de sécurité Notice d'utilisation conforme à CEI Notice d'utilisation conforme à CEI ASCO Valves Page 1 de 7

2 Table des matières 1 Introduction Termes et abréviations Acronymes Conception d'une fonction instrumentée de sécurité (SIF) en utilisant une électrovanne ASCO Numatics Fonction de sécurité Limites environnementales Limites d'application Vérification de la conception Capacité SIL Intégrité de sécurité systématique Intégrité de sécurité aléatoire Installation et mise en service Installation Temps de réponse Fonctionnement et maintenance Test de contrôle périodique sans test automatique Test de contrôle périodique avec test automatique de course partielle de vanne Réparation et remplacement Notification d'asco Numatics Electrovannes pilotes ASCO Numatics couvertes Statut du document Versions... 8 Page 2 de 8

3 1 Introduction La présente notice d'utilisation fournit les informations nécessaires pour concevoir, installer, vérifier et maintenir une fonction de instrumentée de sécurité (FIS) utilisant une électrovanne ASCO Numatics. Ce manuel satisfait à toutes les exigences nécessaires afin d'être conforme aux normes de sécurité fonctionnelle de CEI ou CEI Termes et abréviations Vanne de process : Vanne utilisée pour commander le débit du fluide utilisé dans un processus. Dans le cadre de ce document, il s'agit généralement d'une vanne deux voies dont le mouvement est commandé par un actionneur et une vanne de pilotage. Electrovanne de pilotage : Vanne 3 ou 4 voies utilisées pour établir ou purger un fluide sous pression vers et depuis un actionneur qui commande l ouverture ou la fermeture d une vanne de process. Action directe : Désigne l'orifice principal d'une électrovanne qui s'ouvre et se ferme sous l'action directe du mouvement électromagnétique d'une électrovanne lorsque la bobine est mise sous et hors tension. Action indirecte : Désigne l'orifice principal d'une électrovanne qui s'ouvre et se ferme lorsque le débit du fluide est dirigé depuis l électrovanne de pilotage 3 voies. la vanne solénoïde électromagnétique pilote 3 voies. Sécurité : Absence de risque ou de préjudice inacceptable Sécurité fonctionnelle : Capacité d'un système à effectuer les actions nécessaires pour atteindre ou maintenir un état défini de sécurité d'un équipement ou appareil commandé par le système. Sécurité de base : Un équipement doit être conçu et construit de façon à protéger les personnes des risques de blessures par un choc électrique ou tout autre danger et contre les risques d incendie ou d explosion qui pourraient en résulter. La protection doit être efficace dans toutes les situations de fonctionnement normal et en situation de premier défaut. Évaluation de la sécurité : Analyse qui permet d estimer en se basant sur des preuves que les systèmes liés à la sécurité atteignent le niveau de sécurité attendu. État "fail safe" : État dans lequel l électrovanne est hors tension et où son ressort de rappel maintient le pilote en position fermée. "Fail Safe" : Défaillance entraînant le passage automatique de la vanne à l'état de sécurité intégré défini, sans demande de la part du processus. "Fail Dangerous" : Défaillance qui a la potentialité de mettre le système relatif à la sécurité dans un état dangereux ou dans l impossibilité d exécuter sa fonction. "Fail Dangerous Undetected" : (DU) Défaillance dangereuse qui n'est pas diagnostiquée par un test automatique de course. "Fail Dangerous Detected" : (DD) Défaillance dangereuse mais qui est détectée par un test automatique de course. "Fail No Effect" : Panne d'un composant faisant partie de la fonction de sécurité mais qui n'a aucun effet sur la fonction de sécurité. Page 3 de 8

4 Mode de sollicitation basse : Mode de fonctionnement dans lequel la fréquence des sollicitations d un système relatif à la sécurité est inférieure à une par an et inférieure à deux fois la fréquence des tests périodiques 1.2 Acronymes FMEDA : Analyse des modes de défaillances, de leurs effets et du diagnostic. HFT : Tolérance d'erreur matérielle MOC : Gestion du changement : il s'agit de procédures spécifiques souvent exécutées lors d'activités en conformité avec les autorités réglementaires gouvernementales. PFD AVG : Probabilité moyenne de défaillance sur demande SFF : "Safe Failure Fraction", Estimation de la probabilité d avoir une défaillance dangereuse qui ne sera pas détectée par des auto- diagnostiques automatiques SIF : "Safety Instrumented Function", un ensemble d'équipements destiné à réduire le risque dû à un danger spécifique (une boucle de sécurité). SIL : «Safety Integrety Level» Le niveau d intégrité de sécurité est défini comme un niveau relatif de réduction de risque fourni par une fonction de sécurité, ou pour spécifier un niveau cible de réduction des risques. En termes simples, le SIL est une mesure de performance requise pour une Fonction Instrumentée de Sécurité (SIF). SIS : Un Système Instrumenté de Sécurité (SIS) est une forme de contrôle du process habituellement mis en œuvre dans les processus industriels (usine ou raffinerie de pétrole). Le SIS assure des fonctions spécifiques pour atteindre ou maintenir un état de sécurité du process lorsque des conditions inacceptables ou dangereuses sont détectées. 2 Conception d'une fonction instrumentée de sécurité (SIF) en utilisant une électrovanne ASCO Numatics 2.1 Fonction de sécurité Lorsqu'elle est hors tension, l'électrovanne de pilotage ASCO Numatics est dans sa position de sécurité. Selon la fonction choisie, Normalement Fermé (NF) ou Normalement Ouvert (NO), l électrovanne de pilotage alimentera ou purgera le fluide en fonction du raccordement de l installation. Veuillez noter que l'électrovanne de pilotage doit être raccordée à l actionneur en fonction des recommandations du constructeur et de la fonction disponible et souhaitée. L électrovanne est un sous-système de l élément final telle que définie par la CEI Le niveau d intégrité global SIL de la boucle complète du SIS doit être vérifié par le concepteur. 2.2 Limites environnementales Les limites environnementales de chaque électrovanne sont spécifiées dans le catalogue et dans les instructions d'installation et de maintenance des produits. Le concepteur d'une SIS doit vérifier que le produit est prévu pour être utilisé dans les limites environnementales autorisées. Page 4 de 8

5 2.3 Limites d'application Les limites d'application d'une électrovanne ASCO Numatics sont spécifiées dans le catalogue et dans les instructions d'installation et de maintenance des produits. Il est particulièrement important que le concepteur vérifie la compatibilité des matériels en tenant compte des contaminants chimiques présents sur site et des conditions d'alimentation en air (filtration, point de rosée, ). Si l'électrovanne est utilisée en dehors des limites d'application ou avec des matériels incompatibles, les données de fiabilité deviennent invalides. 2.4 Vérification de la conception Une étude (FMEDA) a été réalisée par ASCO Numatics. Cette étude fournit le détail de tous les taux de défaillance et modes de défaillance ainsi que la durée de vie attendue du produit. Les valeurs des taux de défaillances sont disponibles dans les certificats inhérents à chaque produit et mis à disposition sur le site internet: Le niveau d'intégrité de sécurité (SIL) atteint pour l ensemble de la Fonction Instrumentée de Sécurité (SIF) doit être vérifié par le concepteur par le biais d'un calcul du PFD avg en tenant compte des architectures redondantes, de l'intervalle des tests de contrôle périodiques, de l efficacité des tests de contrôle périodiques, du temps de réparation moyen et des taux de défaillance spécifiques de tous les produits inclus dans la SIF. Chaque sous-système doit être vérifié pour garantir la conformité avec les exigences HFT (tolérance d'erreur matérielle). A titre indicatif, l'outil Exida exsilentia peut être utilisé pour effectuer ce travail. Si vous utilisez une électrovanne ASCO Numatics dans une configuration redondante, vous devez inclure un facteur de cause commune de 5 % dans les calculs d'intégrité de sécurité. Les données de taux de défaillance figurant dans le rapport FMEDA sont uniquement valides pour la durée de vie utile d'une électrovanne ASCO Numatics. Passée cette période, les taux de défaillance vont augmenter progressivement. Les calculs de fiabilité basés sur les données fournies dans le certificat pour les temps de mission dépassant la durée de vie pourraient fournir des résultats trop optimistes, c'est-à-dire que le niveau d'intégrité de sécurité calculé ne serait pas atteint Intégrité systématique 2.5 Capacité SIL Le produit satisfait aux exigences de conception du constructeur du niveau d'intégrité de sécurité (SIL) 3. Ces dernières ont pour but d'atteindre une intégrité suffisante contre les erreurs de conception systématiques du constructeur. Une fonction instrumentée de sécurité (SIF) conçue avec ce produit ne doit pas être utilisée à un niveau SIL supérieur à ce qui est prévu sans justification d'utilisation préalable par l'utilisateur final ou redondance technologique diverse dans la conception Intégrité aléatoire L'électrovanne est un appareil de type A. Donc lorsqu elle est utilisée comme seul composant d'un sousensemble final, une conception peut être conforme à SIL HFT=1 et SIL HFT=0. Si la boucle complète est composée de nombreux composants (électrovanne, purge rapide, vérin, vanne d'isolation, etc.), le niveau de SIL doit être vérifié pour l ensemble du montage en utilisant les taux de défaillance de tous les composants. Cette analyse doit tenir compte de toute tolérance de défaillance matérielle ainsi que des contraintes architecturales. Page 5 de 8

6 3 Installation et mise en service 3.1 Installation L'électrovanne ASCO Numatics doit être installée par du personnel qualifié, selon les pratiques d installation standard décrites dans le manuel d'installation. S assurer que les conditions environnementales ne dépassent pas les niveaux prescrits dans la notice d installation. L électrovanne ASCO Numatics doit être accessible pour une inspection physique. Conditionnement de l air comprimé : ces électrovannes doivent être utilisées avec de l'air sec ou du gaz inerte propre, filtré jusqu'à 50 microns ou moins. Pour éviter le gel, le point de rosée du fluide doit être d au moins 20 degrés Celsius inférieur à la température minimum de n importe quelle partie de l installation exposée au fluide. L air traité conformément à la norme ANSI/ISA S (R1981) dépasse les exigences ci-dessus et constitue, par conséquent, un fluide acceptable pour ces vannes. Configurations types de raccordement de vannes de pilotage 3 voies : a. 1oo1 Il s'agit de la configuration de vanne de pilotage la plus commune. b. 2oo2 Cette configuration est habituellement utilisée pour les applications à disponibilité élevée. Si une électrovanne se déclenche sans motif, la seconde électrovanne maintient la position du vérin/ de la vanne de process en situation opérationnelle. Les deux électrovannes doivent se fermer pour déplacer le vérin/la vanne de process en position repos. 3.2 Temps de réponse Le temps de réponse d'une boucle complète dépend de celui de l électrovanne de pilotage (lié à sa technologie et son diamètre de passage), de la pression de service, de la taille de l actionneur, du couple nécessaire pour ouvrir et fermer la vanne de process et de la distance entre la vanne de pilotage et l actionneur. C est de la responsabilité de l utilisateur final de choisir une électrovanne de pilotage dont les temps de réponse à l ouverture et à la fermeture sont compatibles avec ceux de l actionneur. Page 6 de 8

7 4 Fonctionnement et maintenance 4.1 Test de contrôle périodique sans test automatique L'objectif du test de contrôle périodique est de détecter des défaillances d une électrovanne ASCO Numatics qui ne sont pas détectées par un diagnostic automatique du système et qui l empêcherait de réaliser sa fonction instrumentée de sécurité. La fréquence du test de contrôle périodique (ou l'intervalle entre les tests de contrôle périodique doit être déterminée par des calculs de fiabilité des fonctions instrumentées de sécurité pour lesquelles une électrovanne ASCO Numatics est utilisée. Les tests de contrôle périodique doivent être effectués plus fréquemment ou aussi fréquemment que spécifié dans le calcul pour maintenir l'intégrité de sécurité requise de la fonction instrumentée de sécurité. Le test de contrôle périodique suivant est recommandé. Toute défaillance détectée mettant en péril la sécurité fonctionnelle doit être rapportée à ASCO Numatics. Tableau 1 Étape Action 1 Shuntez l'automate programmable de sécurité ou prenez toute autre mesure appropriée pour éviter un faux déclenchement en respectant les procédures MOC (gestion du changement) de l'entreprise. 2 Vérifiez que (le ou) les orifices d échappements ne sont pas encrassés ou bouchés. Vérifiez qu il n y a pas de dommages physiques sur les parties externes de l électrovanne. N'essayez pas de démonter l'électrovanne. 3 Mettez la bobine de l électrovanne hors tension et assurez-vous que l actionneur et la vanne bougent. Remettez la bobine sous tension après un petit mouvement de l actionneur/vanne. 4 Assurez-vous que l électrovanne n'est pas sale, corrodée ou trop humide. Si nécessaire, nettoyez-la. Assurez-vous que le seuil de filtration de l air est toujours satisfaisant. 5 Enregistrez toute défaillance dans la base de données d'inspection SIF de votre entreprise. Rétablissez le fonctionnement total de la boucle. 6 Réactivez l'automate programmable de sécurité ou rétablissez le fonctionnement normal. Ce test va détecter environ 99 % des défaillances dangereuses non détectées (DU) possibles dans l électrovanne (couverture du test de contrôle périodique). La ou les personnes effectuant le test de contrôle périodique sur une électrovanne ASCO Numatics doivent être formées aux opérations SIS, à la maintenance des électrovannes et aux procédures concernant la Gestion des Changements de la compagnie. Aucun outil spécial n'est nécessaire. Page 7 de 8

8 4.2 Test de contrôle périodique avec test automatique de course partielle de vanne Un programme de test automatique de course partielle de la vanne, via une course complète de l'électrovanne, mesure le temps de déplacement de la vanne et va détecter la plupart des modes de défaillance potentiellement dangereux. Il est recommandé de procéder périodiquement à une inspection physique (étape 2 du tableau 1) selon l'intervalle déterminé par le plan de prévention de l'usine. L'intervalle d'inspection maximum est de cinq ans mais une inspection annuelle est recommandée. 4.3 Réparation et remplacement Une durée de vie utile basée sur l'expérience doit être évaluée conformément à la section de la norme CEI Les électrovannes ont une durée de vie utile de 3 à 10 ans. C'est l'utilisateur final qui est chargé d'établir une procédure de maintenance préventive pour remplacer toutes les électrovannes avant la fin de leur durée de vie utile. 4.4 Notification d'asco Toute défaillance détectée mettant en péril la sécurité fonctionnelle doit être rapportée à ASCO Numatics. Veuillez prendre contact avec le service clientèle d'asco Numatics. 5 Electrovannes de pilotage ASCO Numatics couvertes Certaines vannes ASCO des séries suivantes ont été évaluées conformément à la norme CEI sections 1 et 2 et sont couvertes par ce document: Série 8314 Electrovannes 3 voies à action directe Série 8320 Electrovannes 3 voies à action directe Série Electrovannes 3 voies à action indirecte Série 551, 552 et 553 Distributeurs 3 et 5 voies à action indirecte Série 8317, 8320 et 8321 Electrovannes 3 voies pour milieux hostiles Série 327/8327 Electrovannes 3 voies à action directe Série 126 Electrovannes 3 voies à action directe 6 Statut du document 6.1 Versions Révision : B Numéro ECN : Statut de la version : V9629 Publication initiale le 22/01/14 Page 8 de 8