Endress+Hauser Durchflussmessgeraete

Die Funktionsprüfung von Proline-Durchflussgeräten mit Heartbeat-Technology erfolgt vor Ort am Geräte-Display.

Endress+Hauser Durchflussmessgeraete

Die Funktionsprüfung von Proline-Durchflussgeräten mit Heartbeat-Technology erfolgt vor Ort am Geräte-Display.

Industrielle Verfahrensprozesse laufen weitgehend selbsttätig, werden aber zur Erhöhung der Produktausbeute häufig in Grenzbereichen von Parametern wie Druck oder Temperatur gefahren. Damit steigt allerdings auch das Gefährdungsrisiko für Mensch, Anlage und Umwelt. Deshalb müssen die Anforderungen an die Zuverlässigkeit der eingesetzten Sicherheitstechnik höher geschraubt werden. Die Funktionen der Sicherheitseinrichtungen sind – so verlangt es auch der Gesetzgeber – regelmäßig zu überprüfen, um deren Versagen im Anforderungsfall und damit eine Gefährdung auszuschließen.

Die heutige Praxis zeigt allerdings, dass diese Wiederholungsprüfungen (Proof-Tests) einen hohen Personal- und Zeitaufwand erfordern und immense Kosten verursachen. Insbesondere bei Konti-Anlagen, die über mehrere Jahre rund um die Uhr laufen, lässt sich ein Anlagenstillstand ausschließlich zum Zweck von Prüfungen meist nicht vertreten.

Ausfallursachen von Sicherheitseinrichtungen

Sicherheitseinrichtungen, die Mittel der Prozessleittechnik nutzen, sogenannte PLT-Schutzeinrichtungen (SIL-Loops), überwachen sicherheitsrelevante Prozessgrößen und bringen beim Überschreiten eines Grenzwertes die Anlage in einen sicheren Zustand. Versagt der Schutzkreis und bleibt dieses Versagen unerkannt, steigt die Eintrittswahrscheinlichkeit einer Gefährdung und damit das Anlagenrisiko. Diese gefährlichen, unerkannten Fehler – sogenannte passive Fehler – blockieren die Schutzfunktion und verhindern deren zuverlässiges Eingreifen im Störfall. Um die passiven Ausfälle aufzudecken, müssen Schutzkreise im Rahmen einer regelmäßigen Wiederholungsprüfung auf passive Fehler wiederkehrend geprüft werden.

Studien, aber auch Erfahrungen aus der Praxis belegen jedoch, dass in zwei Dritteln der Fälle nicht der zufällige Ausfall einer Schutzkreis-Komponente die Ursache für das Versagen einer Schutzeinrichtung ist. Derartige Ausfälle sind vielmehr meist auf einen systematischen Fehler mit bestimmbarer und reproduzierbarer Ausfallursache zurückführbar. Zu den systematischen, passiven Fehlern zählen Spezifikations- und Fertigungsfehler beim Hersteller oder Entwurfs- und Projektierungsfehler beim Planer. Montage- und Inbetriebnahmefehler beim Errichter oder Einflüsse durch die Prozessbedingungen oder während der Instandhaltung sind ebenfalls denkbar.

Zufällige Fehler lassen sich prinzipiell nicht vermeiden. Redundanz- oder Diagnoseeinrichtungen dienen lediglich zu ihrer Beherrschung. Systematische Fehler hingegen sind auf Grund ihrer eindeutigen Ursache prinzipiell vermeidbar, etwa mithilfe von Qualitätssicherungssystemen (QS).

Endress + Hauser hat sich beim Thema der Funktionalen Sicherheit von Beginn an mit der Aufgabe „Vermeidung systematischer Fehler“ auch bei den Planern, Errichtern und Betreibern auseinandergesetzt. So vereinfacht etwa das umfangreiche Portfolio mit über 100 SIL-bewerteten bzw. nach IEC 61508 entwickelten Gerätelinien bei den Messgrößen Füllstand, Durchfluss, Temperatur, Druck oder pH-Analyse die Auswahl der richtigen Messtechnik, passend zur Messaufgabe.

Endress + Hauser nutzt dabei zur Entwicklung und Fertigung messtechnischer Komponenten für PLT-Schutzeinrichtungen ein zertifiziertes Functional Safety Management-System (FSM) und einen Entwicklungs- und Änderungsprozess nach IEC 61508. Das verhindert systematische Fehler und liefert zuverlässige Geräte mit hoher Qualität ab Zeitpunkt der Produkteinführung. Die nach SIL3 entwickelte Gerätesoftware erlaubt sogar den Aufbau von Schutzeinrichtungen nach SIL3 auch in homogener Redundanz (identische Gerätetypen). Für Anlagenbetreiber kann das die Lagerhaltung vereinfachen.

Spezielle Hilfsmittel

Safety Manual und Applicator

Da dem Hersteller keine Informationen über den späteren Einsatz des Messgerätes vorliegen, kann er lediglich den Messpfad vom Prozessanschluss bis zum „sicheren Ausgangssignal“ – in der Regel der 4…20mA Stromausgang – qualifizieren. Im Safety-Manual von Endress + Hauser sind deshalb für den Planer, Errichter und Betreiber alle wichtigen Informationen wie sicherheitsrelevante Parameter, die Einsatzgrenzen, die Durchführung der Wiederholungsprüfung, zusammengefasst.

  • Die Safety-Manuals aller verfügbaren Endress + Hauser „SIL-Geräte“ finden Sie sind unter www.de.endress.com/sil.
  • Der kostenlose (Online-)Applicator unterstützt zudem zuverlässig die sichere Auswahl und Auslegung beim Engineering von Messeinrichtungen www.de.endress.com/applicator.

Einheitlichkeit und neue Prüffunktionen

Das einheitliche Konzept der neuen Zweileiter-Gerätefamilie von Endress + Hauser für Durchfluss und Füllstand zeigt Durchgängigkeit und Einheitlichkeit in der Feldinstrumentierung. Gleichgültig ob Durchflussmessgerät Promass/Promag/Prowirl 200 oder Füllstandmessgerät Levelflex 5x/Micropilot 5x: Das einheitliche Bedienkonzept, Geräte- und Prozessdiagnose, Hardware- und Softwareentwicklung nach IEC 61508 (SIL2/3) sowie integrierte Prüffunktionen für die Wiederholungsprüfung (Heartbeat-Technologie) bieten höchste Sicherheit und vermeiden passive Fehler.

Hohe Prüftiefe ohne Ausbau oder Prozessunterbrechung

Wiederholungsprüfungen dienen bei Sicherheitseinrichtungen der Feststellung von passiven Fehlern (zufällige und systematische) und sollen die einwandfreie Funktion und Wirksamkeit der Schutzfunktion nachweisen. Die Prüfintervalle

Endress + Hauser  Zweiteilerfamilie

Endress + Hauser liefert ein umfassendes Portfolio an Zweileiter-Geräten, entwickelt nach SIL und ausgerüstet mit einfachen Prüffunktionen.

und der Prüfumfang obliegen dem Betreiber oder sind teilweise gesetzlich geregelt. Durch die heute in den Geräten integrierten Diagnose- und Selbsttestfunktionen geht der Trend zur Flexibilisierung (Verlängerung) der Prüfintervalle.

Das Instandhaltungspersonal berichtet jedoch gerade bei der Prüfung von Durchflussmessgeräten über besondere Herausforderungen und hohen Prüfaufwand. Durchflussmessgeräte werden häufig in qualitäts- oder abrechnungsrelevanten Messstellen eingesetzt, wo im Rahmen der Qualitätssicherung bzw. der Eichpflicht oder beim CO2-Emissionshandel die Mess­unsicherheit oder Messfehler-Grenzen einer gesetzlichen Nachweispflicht unterliegen.

Deshalb erfolgt die Prüfung von Durchflussmessgeräten heute in der Regel durch eine Kalibrierung. Selbst wenn diese durch den akkreditierten Endress + Hauser Vorort-Kalibrierservice gemäß ISO/IEC 1705 direkt beim Kunden durchgeführt werden kann, sind damit ein hoher personeller und zeitlicher Aufwand, Kosten und Risiken verbunden.

Auch bei Füllstandmessstellen können Probleme auftreten, etwa wenn der Behälter wegen einer vorhandenen Drucküberlagerung oder Inertisierung bzw. Toxizität des gelagerten Produkts nicht geöffnet werden kann. Auch ist das Anfahren bestimmter Referenz- oder Schaltpunkte verfahrenstechnisch oder mangels Produktverfügbarkeit nicht immer möglich.

Endress + Hauser bietet deshalb für verschiedene Messverfahren effiziente Gerätelösungen. Deren Prüfkonzepte erlauben eine einfache und schnelle Funktionsprüfung „auf Knopfdruck“ im eingebauten Zustand ohne Prozessunterbrechung mit Prüftiefen (PTC – Prooftest-Coverage) bis über 90%

Eine solche Geräteprüfung ohne Ausbau und Prozessunterbrechung sichert Verfügbarkeit und Qualität, reduziert personellen Aufwand und materielle Kosten, verlängert und vereinfacht Kalibrierzyklen. Ein verkürzter Aufenthalt im Gefahrenbereich bedeutet auch für das Anlagenpersonal eine geringere Gefährdung, während einheitlich konzipierte Geräte leichter geschult werden können. Automatisierte und dokumentierte Diagnosefunktionalitäten reduzieren den Zeitaufwand.

Gute Erfahrungen mit dieser Technik machte etwa Muhammad Siddiqui, Betriebsingenieur EMSR für den Aerosil-Betrieb im Betriebsbereich Nord bei Evonik Industries in Rheinfelden. Die Produkte aus Rheinfelden werden unter anderem zur Herstellung von Solarzellen, Lichtleitfasern für Internetverbindungen, Farben und Lacken, Bautenschutzmitteln, Klebstoffen, Papier sowie Waschmitteln verwendet. Das Thema der Sicherheit ist dort fest in der Unternehmenskultur verankert.

Endressh+Hauser Prozessmesstechnik

Herstellerkompetenz sorgt für Anlagensicherheit
Endress + Hauser setzt sein Know-how in der Prozessmesstechnik auch für die Erhöhung der Anlagensicherheit ein.

In den Anlagen des Unternehmens sind unterschiedliche Sensoren von Endress + Hauser im Einsatz. Sie sorgen für eine reibungslose Produktion des Aerosils und überwachen in Schutzeinrichtungen, sogenannte Z-Funktionen, die Sicherheit der Anlage. Das Funktionieren der Schutzeinrichtungen wird in regelmäßigen Abständen durch eine Geräteprüfung und Funktionsprüfung verifiziert. Bei der Funktionsprüfung wird die Gesamtfunktion (Logik) des Schutzkreises, etwa die Abschaltung einer Stoffzuführung, getestet. Geräteprüfungen bestätigen die einwandfreie Funktion des Messgerätes.

Das war bei den bisher verwendeten Messverfahren in den Z-Funktionen wie Druck, Differenzdruck, Füllstand oder Temperatur einfach und mit vertretbarem Aufwand gut vor Ort möglich. Bei der 2014 neu errichteten Anlage wurden jedoch zusätzlich, zur Überwachung der Stickstoff-Inertisierung im Mischer, Zweileiter-Coriolis-Massedurchflussmesser vom Typ Promass E200 in SIL2-Kreisen eingesetzt. Bei Durchflussgeräten erfolgt die Prüfung in der Regel durch Ausbau und Kalibrierung. Das ist mit hohem Aufwand verbunden.

Eine effiziente Lösung fand Siddiqui mit der neuen Heartbeat-Technology. Dabei handelt es sich um eine metrologisch rückführbare, TÜV-geprüfte, Testmethode. Sie ist im Messgerät integriert und über alle Bedien- und Systemschnittstellen verfügbar. Die Prüfergebnisse werden vom Gerät ausgewertet, interpretiert und als Protokoll im pdf-Format verfügbar gemacht. Sie gewährleistet etwa bei den neuen Durchflussmessgerätefamilien von Endress + Hauser eine vollumfängliche Geräteüberprüfung direkt in der Rohrleitung, also ohne Ausbau und Prozessabschaltung. Das automatisch erstellte Prüfprotokoll spart weitere Zeit. Um anfangs Erfahrungen zu sammeln, wurden die ersten Prüfungen in Rheinfelden vom Endress + Hauser Feldservice erbracht. Nach einer Schulung der werkseigenen Instandhaltung kann diese Abteilung dann die künftigen Prüfungen übernehmen.
Hans-Peter Maier

Kontakt: Endress + Hauser Messtechnik
Tel.: 07621 97501
Email: info@de.endress.com
www.de.endress.com