Höchste Sicherheit

Willem van der Bijl

Der Sicherheitsaspekt ist ein kritischer Faktor bei Design, Aufbau, Inbetriebnahme und Betrieb von Herstellungsprozessen. Das Problem liegt in dem sehr breiten Interpretationsspielraum. Wie wird Sicherheit definiert? Wo liegen die Risiken? Welche Konsequenzen ergeben sich aus einer Notsituation? Meistens sind die Konsequenzen schwerwiegend, nicht nur im Hinblick auf Personen, sondern auch im Hinblick auf die Umwelt, verlorene Erträge sowie einen möglichen Imageverlust.

Funktionale Sicherheit ist Bestandteil einer allumfassenden Sicherheit, die davon abhängt, dass ein Gerät oder System korrekt auf seine Eingaben reagiert. Dies kann aber niemals zu 100 % garantiert werden. Zwar ist es möglich, mit zahlreichen Maßnahmen größtmögliche Sicherheit anzustreben, doch sind diese zumeist sehr teuer und führen oft zu einer Anlage, die nicht mehr gefahren werden kann. Es ist daher wichtig, einen ausgewogenen Weg zwischen Betrieb, Sicherheit und Kosten zu finden.

Um dieses Ziel möglichst effizient zu erreichen, wurden verschiedene Normen und Standards entwickelt. Zuerst befasste sich die DIN mit der funktionalen Sicherheit von Mess- und Regelsystemen (DIN 19250, 1994) und den zugehörigen Sicherheitsfunktionen (DIN 19251, 1995). Zurzeit sind IEC 61508 und IEC 61511, die mit SIL-Klassen (Safety Integrity Level) arbeiten, für die Klassifikation sicherheitsrelevanter Systeme maßgebend. Sie beschreiben einen recht einfachen Weg, die funktionale Sicherheit einer Produktionsanlage zu bestimmen. Die Veröffentlichung der IEC 61508 wie die Entwicklung der IEC 61511 haben auch zu der Erkenntnis geführt, dass die Feldinstrumentierung – neben dem Menschen – das schwächste Glied in der Sicherheitskette ist.

Die IEC 61511 behandelt vorrangig Sicherheitssysteme in der Prozessindustrie. Darüber hinaus gibt sie eine Anleitung zum Abschätzen des Risikos bei einem Unfall eines bestimmten Ausmaßes und definiert die Anforderungen an ein Sicherheitssystem, um dieses Risiko zu reduzieren.

Die Verringerung des Risikos, die von einem Sicherheitssystem gefordert wird, umfasst vier SIL-Klassen:

Zusätzlich zu den SIL-Klassen führte die IEC 61511 das Konzept des Lebenszyklus-Sicherheitsmanagements ein. Dieses soll sicherstellen, dass die angestrebte Reduktion des Sicherheitsrisikos während des gesamten Lebenszyklus einer Anlage greift, vom Design bis zum Abriss.

Sicherheitssysteme bestehen aus drei Elementen: Messgerät, Logik und Stellgerät. Ein Messgerät liefert Daten aus dem Prozess an die Logik. Überschreitet der Messwert eine bestimmte Schwelle, reagiert die Logik mit einem Signal an ein Stellgerät. Dieses unterbricht den Prozessstrom und stellt so einen sicheren Betriebszustand her. Magnetventile sind entscheidende Bestandteile einer Sicherheitsschaltung, sie steuern den Antrieb eines Auf-Zu-Ventils direkt an. Im normalen Betrieb ist das Magnetventil erregt und offen, es aktiviert den Stellantrieb. Regelventile verändern den Durchfluss eines Prozessmediums dadurch, dass sie den Druck im Antrieb variieren, so dass der Ventilkegel die richtige Position einnimmt. Bei einem Fehler sollte das Ventil in eine sichere Position fahren.

In solchen Systemen hängt die Sicherheit stark von der Zuverlässigkeit des Pilotventils ab. Das bedeutet, dass das Magnetventil nicht nur entsprechend höchster Qualitätsstandards gefertigt werden muss, es muss auch strenge Tests durchlaufen. Dazu sind fünf Schritte nötig:

Schritt eins besteht aus einem internen, dokumentierten Test (Product File), der sicherstellt, dass das Produkt die Spezifikation erfüllt. In Schritt zwei führt der TÜV einen Typentest für automatische Absperrarmaturen durch. Schritt drei setzt auf der Funktionsanalyse des TÜV auf und weitet sie auf die DIN 19251 aus. Diese Norm definiert für jede AK-Klasse (1 bis 8) technische und nicht-technische Anforderungen für das System, um einen Fehler zu verhindern oder die Auswirkungen eines Fehlers möglichst gering zu halten. In Schritt vier wird das Gerät quantitativen Tests unterworfen. Dabei werden zufällig ausgewählte Geräte unter verschiedenen Betriebsbedingungen elektrisch betätigt. Auch dieser Test wird vom TÜV ausgeführt und beschert dem Hersteller bei Bestehen einen PFD-Wert für das Ventil. Der fünfte, letzte Schritt überprüft bestimmte Anforderungen der ISO-9000-Prozeduren bezüglich Materialfluss, Audits, Tests und Fehlerstatistiken.

Die Ventile der Baureihen 327 und 551 von Asco Joucomatic haben alle oben beschriebenen Tests erfolgreich bestanden. Sie sind dadurch für den Betrieb in Sicherheitseinrichtungen bis AK 7 ebenso geeignet wie für solche bis SIL 4 mit PFD <4 x 107. Wichtig ist dabei, dass die AK-7-Zulassung nur dann erreicht werden kann, wenn auch der Anwender die an ihn gestellten Anforderungen voll erfüllt. Die Zulassung ist für alle aktuellen Spezifikationen gültig, sie erlaubt den Einsatz unter allen Umgebungs- und Betriebsbedingungen mit einer sehr vielfältigen Kombination von Magnetspulen und Ventilen.

Die Pilotventile für Ex-Bereiche sind so aufgebaut, dass die Zündquelle isoliert ist. Die Ex-Schutzart entspricht EEx em IIC T6, wodurch diese Ventile in allen Ex-Bereichen bis Zone 0 eingesetzt werden können.

cav 432

www.ascojoucomatic.de

Viele Anbieter traditioneller Ausrüstung erweitern ihre Dienstleistungen. Geht es dabei um Sicherheitsbelange, müssen die damit befassten Mitarbeiter ein fundiertes Verständnis der funktionalen Sicherheit von Abläufen in gefährdeten Bereichen besitzen. Asco Jousomatic hat im Laufe der letzten Jahre sein Augenmerk mehr und mehr auf Sicherheitsaspekte gerichtet. Zu diesem Zweck hat das Unternehmen in weitere Dienstleistungen wie Schulung, Wartungs- und Anwendungsunterstützung investiert.