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RELIABILITY STUDY  

SIL EVALUATION           Application field :   Final elements of Safety Instrumented System (SIS) as defined in AF13/14094 (SRi reference)   Summary :   Calculation note for a SIL evaluation.       

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\\Bureau_etudes\aqbe\Notes de calcul fiabilité\Affaire\AF13‐14094\NCSIL1314094A.doc 

   

0  24/01/2014  L. MAURIANGE  C. RANQUET  C. RANQUET 

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24/01/2014  Original version  

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 SOMMAIRE 

1  OBJECT ..................................................................................................................................................................................... 4 

2  RELATED DOCUMENTS ............................................................................................................................................................ 4 

3  SIS COMPOSITION AND RELIABILITY DATA ............................................................................................................................ 4 

3.1  BALL VALVE (FINAL ELEMENT) ..................................................................................................................................................... 4 3.2  ACTUATION SYSTEM COMPONENTS .............................................................................................................................................. 4 

4  SIL EVALUATION ...................................................................................................................................................................... 4 

4.1  THEORY .................................................................................................................................................................................. 4 4.2  APPLICATION ........................................................................................................................................................................... 5 

5  CONCLUSION ........................................................................................................................................................................... 5 

 

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1 OBJECT 

This document evaluates the reliability of a final element of a Safety Instrumented System (SIS). 

2 RELATED DOCUMENTS 

1) IEC61508/61511 2) FSP 12001‐01 Certificate for SRi Engineering ‐ A90RL Ball Valve 3) BET 090460 C001 EXIDA SIL Certificate ‐  BETTIS CB Series actuators 4) VER 090434 C003 EXIDA SIL Certificate ‐ VERSA Solenoid valves 5) VER 1105071 C001, EXIDA SIL Certificate ‐ VERSA Quick Exhaust Valves 6) 5034544‐001C, Control panel type P1A 

3 SIS COMPOSITION AND RELIABILITY DATA 

3.1 Ball valve (final element) 

The valve's failure rates are defined in Ref[2].  

Normaly open valve closes in response to actuation with PVST : 

λDU, Valve = 1.90E‐7Fail/h

λDD, Valve = 5.09E‐7Fail/h

λSU, Valve = 1.91E‐6Fail/h 

λSD, Valve = 0 

 

3.2 Actuation system components 

The valve  is equipped of a BETTIS type CBB actuator with control panel Ref[6]. The parts  involved  in the moving  in security position are 1 VERSA CSG 3321 3/2 solenoid valve, 1 VERSA CSP 3301 3/2 pilot valve and 1 VERSA Quick Exhaust Valve EQ‐3‐316. The data used  for the calculation are defined  in Ref[3] and Ref[5].  

4 SIL EVALUATION 

4.1 Theory 

In order to estimate the SIL of a SIS, two parameters need to be calculated : the Average Probability of Failure on Demand (PFDavg) and the Safe Failure Fraction (SFF). Ti = Test Interval = 1 year  

 

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100λ

λ1SFF

2

PFDPFD

components theallforTλPFD

PFD11PFD

iToti,

iDUi,

GlobalAvg

iuDU,u

uuGlobal

 

 

4.2 Application 

  SRi closed in security valve  with PVST 

VERSA  VERSA  VERSA Quick Exhaust 

Valve –  QE3‐316 

BETTIS Actuator 

Pilot valve  Solenoid valve  CBB 

CSP‐3301  CSG‐3321  SR with PVST 

λDU  1.90E‐07  4.91E‐07  5.94E‐07  5.00E‐08  1.98E‐07 

λDD  5.09E‐07  0.00E+00  0.00E+00  0.00E+00  2.28E‐07 

λD  6.99E‐07  4.91E‐07  5.94E‐07  5.00E‐08  4.26E‐07 

λSU  1.91E‐06  1.67E‐06  2.35E‐06  2.27E‐07  7.58E‐07 

λSD  0.00E+00  0.00E+00  0.00E+00  0.00E+00  3.73E‐07 

λS  1.91E‐06  1.67E‐06  2.35E‐06  2.27E‐07  1.13E‐06 

λTot  2.61E‐06  2.16E‐06  2.94E‐06  2.77E‐07  1.56E‐06 

DCpvst  72.82%  0.0%  0.0%  0.0%  53.5% 

Ti  8760  8760  8760  8760  8760 

SFF  92.7%  77.3%  79.8%  81.9%  87.3% 

PFD  1.66E‐03  4.30E‐03  5.20E‐03  4.38E‐04  1.73E‐03 

PFDGlobal  1.33E‐02 

PFDAvg  6.64E‐03 

SFF  84.04% 

   

5 CONCLUSION 

The criteria which must be respected in order to reach SIL2 are: o PFDAvg<1

E‐2 o SFF>60%.   

The criteria are respected. Therefore, the different components, including the SRi ball valve, constitute a final element of SIS up to SIL2.