Meesauunin turva-automaatiojärjestelmän eheyden tason tarkastelu ja määräaikaistestausvälin määrittäminen

Abstract

Turva-automaatiojärjestelmät ovat olennainen osa toiminnallista turvallisuutta. Järjestelmät täytyy testata määräajoin, joka luo haasteita pidentyvillä vuosihuoltoseisokki väleillä resursoinnin ja aikataulujen suunnittelun osalta. Metsä-Fibren Joutsenon tehtaalla uusitaan meesauunin turva-automaatiojärjestelmän logiikka osa. Uusinnan yhteydessä on hyvä tilaisuus tarkastella turva-automaatiojärjestelmän eheyden taso nykyisten standardien valossa ja tarkastella mahdollisuuksia määräaikaistestausvälin pidentämiseksi seisokkien suunnittelun helpottamiseksi.

Työssä määritettiin vikaantumistiheyksiä turva-automaatiojärjestelmän laitteille kunnossapitojärjestelmästä löytyvän datan avulla. Työssä määritettiin turvaautomaatiojärjestelmän turvatoimintojen eheyden taso ennen logiikkaosan uusintaa, uusinnan jälkeen sekä uusinnan jälkeen kolmen vuoden määräaikaistestausvälillä.

Työn aikana todettiin nykyisen järjestelmän täyttävän sille asetetut vaatimukset. Suurin vaikutus turvatoiminnon eheyden tasoon todettiin olevan turvatoiminnon toimielimillä. Toimielimet vievät turvatoiminnon vikaantumismitasta keskimäärin 65%. Sensoreiden ja logiikan osuudet ovat 30- ja 5 prosenttia. Työ perustuu pääosin toiminnallisen turvallisuuden kansainvälisiin standardeihin IEC 61508 ja IEC 61511.

Safety instrumented systems are vital part of functional safety. Safety systems need to be proof tested regularly. This introduces challenges for personnel resources allocation and proof test scheduling with increasing maintenance shut down intervals. Metsä Fibre Joutseno Mill is investing on new safety system logic for lime kiln. During project it is good opportunity to determine safety integrity level of the safety instrumented system functions with respect to current standards, and to investigate possibility to increase proof test interval to ease maintenance shutdown planning.

In thesis random hardware failure rates were determined for devices that are not certified from data which was collected from enterprise resource planning system. Safety instrumented functions safety integrity levels were determined before investments, after investment and after investment with proof test interval of three years.

It was determined that current safety instrumented system fulfills its requirements. Biggest impact for any safety instrumented function is on final elements of the function. Final elements consume on average 65% of the required probability of failure on demand. Sensors and logic take 30- and 5 percent of the PFD respectively. Thesis is mostly based on international functional safety standards IEC 61508 and IEC 61511.