SIL-Äquivalent für Berstscheiben

Autor: Dr.-Ing. Johannes Lottermann Senior Consultant Explosion Safety, Rembe

Be der Beurteilung der funktionalen Sicherheit von Schutzsystemen geht es insbesondere darum festzustellen, ob die Zuverlässigkeit des Schutzsystems den Risiken in einer gefährdeten Anlage gerecht wird. Die Grundlage einer solchen SIL-(Safenty Integrity Level)-Einstufung bildet damit eine Risikobeurteilung, die die Eintrittswahrscheinlichkeit des Versagens einer Sicherheitseinrichtung in einem bestimmten Szenario und die daraus resultierende Schadensschwere betrachtet. Aus definierten Tabellen und Werten, wie sie beispielsweise die EN ISO 13849 liefert, ergibt sich das notwendige SIL-Level für die betroffene (elektronische) Komponente. Je höher die Eintrittswahrscheinlichkeit und/oder Schadensschwere, desto höher sind auch die Anforderungen an die elektronische Komponente und desto höher ist das geforderte SIL-Level. Einrichtungen, die mit SIL-Level 4 zertifiziert sind, bieten somit die größte Risikominimierung und sind immer dort notwendig, wo Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensschwere besonders hoch sind.

Basierend auf der durchgeführten Risikobeurteilung werden Maßnahmen evaluiert, die zur Reduzierung der beiden Faktoren Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensschwere beitragen. Ersteres wird durch vorbeugende Handlungen gemindert (z. B. Inertisierungseinrichtungen zur Vermeidung des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphären). Die Schadensschwere wiederum senken konstruktive Maßnahmen, beispielsweise Explosionsunterdrückungssysteme.

SIL betrachtet im Ursprung die funktionale Sicherheit von E/E/PE-Systemen. Das übergeordnete Regelwerk, auf dem sämtliche Zertifizierungen basieren, ist die IEC 61508. Aussagen bezüglich der sogenannten „mittleren Ausfallwahrscheinlichkeit der Schutzfunktion bei Anforderung“ sind danach beispielsweise für die Q-Bic-Unterdrückungssysteme als aktive Schutzsysteme seit Längerem verfügbar.

Mechanische Schutzsysteme werden in dieser Richtlinie nicht betrachtet und können demnach nicht nach dieser zertifiziert werden. Soweit die bisherige Theorie – die Praxis jedoch fordert etwas anderes. Anlagenbauer und -betreiber verschiedenster Branchen fühlen sich SIL verpflichtet und fordern Zuverlässigkeitskenngrößen auch für mechanische Schutzsysteme, da diese oftmals in Kombination mit E/E/PE-Systemen eingesetzt werden und nur im Gesamtwirken zu einem in sich stimmigen Schutzkonzept führen. Zudem werden einige Standards wie die TRBS 2152-5 künftig explizit bestimmte SIL-Level für Schutzsysteme fordern. Auch die Erfahrungen in der Praxis zeigen es: Mechanische Schutzsysteme bei der Überprüfung der funktionalen Sicherheit im Explosionsschutz nicht zu überprüfen, verursacht eine Lücke, die zu massiven Problemen führen kann. Vor diesem Hintergrund hat sich Rembe eine praxisgerechte Lösung des Problems zur Aufgabe gemacht. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Qualitäts- und Zuverlässigkeitsmanagement (IQZ) in Wuppertal entwickelte das Unternehmen eine transparente und rechtssichere Methodik, die es erlaubt, den Produkten trotz ihrer rein mechanischen Funktion ein SIL-Äquivalent zuzuordnen. Die so ermittelten PFD-(Probability of Failure on Demand)-Werte können gemäß IEC 61508 in die SIL-Sprache übersetzt werden. Für die Berstscheiben von Rembe ergab sich eine SIL-Äquivalenz von 4, für die Einrichtungen zur flammenlosen Druckentlastung eine SIL-Äquivalenz von 2, aufgrund der integrierten elektronischen Komponenten, die dieses SIL-Level aufweisen.

Die ersten positiven Erfahrungen mit den PFD-Werten liegen bereits vor. In einem jüngsten Projekt konnte der Berstscheibenhersteller dank der SIL-äquivalenten Kenngrößen seiner Produkte einem Kunden in Neuseeland helfen, die Gesamtausfallwahrscheinlichkeit seiner druckentlasteten und mittels elektronisch angesteuerten Löschmittelsperren geschützten Anlage zu berechnen. Dies war eine Vorgabe der zuständigen Behörde und erlaubte die Fertigstellung der Genehmigungsunterlagen.

Die Ergebnisse der vergleichsweise hohen SIL-Äquivalente überraschten die Ingenieure kaum. Ein einfaches mechanisches Funktionsprinzip wie das einer Berstscheibe ist schließlich naturgemäß zuverlässiger als das eines noch so ausgefeilten wie redundanten elektronischen Regelkreises. Voraussetzung ist jedoch die Qualität der Verarbeitung und das richtige Funktionsprinzip. Mit dem Kauf einzelner Komponenten ist es im Explosionsschutz grundsätzlich nicht getan. Es zählt die Ausarbeitung eines passenden, wirtschaftlichen Gesamtkonzepts.

Besonders interessant für viele Anwender ist die neue EGV-HYP-Berstscheibe, die nicht nur ein SIL-Adäquat, sondern auch eine Zertifizierung nach EHEDG aufweisen kann. Die glatte Oberfläche dieser Spezialberstscheibe in Verbindung mit dem patentierten, vollflächigen und angeschrägten Abdichtungskonzept erlaubt den Einsatz in bislang kritischen Anlagen wie Sprühtrocknern mit/ohne Nassreinigung, Fließbetttrocknern, Filtern und Mischern.

Die EHEDG-Kommission hat die EGV HYP getestet und mit dem erfolgreich bestandenen Reinigbarkeitstest die Eignung für die CiP-Reinigung bestätigt. Da die EGV HYP an den Behälterradius angeformt werden kann und unerwünschte Toträume somit vermieden werden, eignet sie sich auch für den Einsatz an zylindrischen Behältern. Bei Aufstellungen im Außenbereich wird durch die optional erhältliche, geschlossenzellige Silikonkissenisolierung eine Ablagerung, bedingt durch Taupunktunterschreitung, vermieden. Temperatur- und Energieverluste werden auf ein Minimum begrenzt. So verbessert die EGV HYP mit ihrem sanitären Design die Produktqualität und schützt gleichzeitig den Prozess gegen Kontamination und Produktionsausfall.

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