Sichere Pumpenüberwachung
Risikoreduktion in Ex-Umgebungen
Die Überwachung von Pumpen in industriellen Prozessen ist mehr als eine reine Schutzmaßnahme für das Pumpenaggregat. Neben der präventiven Wartung und der Erfassung von Betriebsdaten hat die Zündquellen-überwachung besonders in Ex-Umgebungen an Bedeutung gewonnen.
Sicherheitsexperten vom TÜV kennen das Szenario: Pumpen ohne ausreichende Standfestigkeit können schnell heiß laufen. Diese Hitze kann zu einer Explosion mit einem verheerenden Schaden in der Produktion führen. Möglicherweise bleibt das Unternehmen auf einem Teil des Schadens sitzen, wenn die Haftpflichtversicherung dem Unternehmen Fahrlässigkeit nachweisen kann. Nicht gesicherte Pumpenaggregate sind also ein hohes betriebswirtschaftliches Risiko. Mehr noch: Das verantwortliche Management begeht eine Straftat, wenn es sich nicht an die gesetzlichen Vorgaben hält.
Der Normen-Dschungel
Nur wenige Hersteller decken mit ihren Produkten und Lösungen die komplette Sicherheitskette für Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (MSR) ab. Sicherheit im Produktionsablauf hat für Unternehmen aber oberste Priorität. Daher gibt es zahlreiche Normen und Verordnungen, die ineinandergreifen müssen. Sie alle erfordern eine konsequente Anwendung etwa der Betriebssicherheitsverordnung und der TRGS 725 (Technische Richtlinie für Gefahrstoffe).
Was auf den ersten Blick einfach und logisch klingt, wird komplex, sobald man sich in den Dschungel der Normen, Richtlinien, Verordnungen, technischen Regeln und Herstellerempfehlungen begibt, die bei der Zündquellenüberwachung beachtet werden müssen: Relevant für dieses Thema sind die IEC/EN 60079-xx als Normenwerk zum Thema Explosionsschutz, die DIN EN 50495 (Sicherheitseinrichtungen für den sicheren Betrieb von Geräten im Hinblick auf Explosionsgefahren) und die DIN EN 14597 (Temperaturregel- und Begrenzereinrichtung für wärmeerzeugende Anlagen). Die Betrachtung der Norm DIN EN 14597 umfasst immer ein komplettes Mess- und Regel- sowie Begrenzersystem bestehend aus Sensor, Logik und Aktorik. Dabei werden zum Beispiel folgende Betrachtungen für die Einzelkomponenten zertifiziert:
- Ansprechverhalten der Sensorik
- Reaktionen (Wirkungsweisen) der Auswerteelektronik
- Zuverlässigkeit/ Lebensdauer der Aktorik
Hinzu kommen aus dem Bereich der Funktionalen Sicherheit die IEC/EN 61508, die EN/ISO 13849 sowie die EN/IEC 62061 und EN/IEC 61511, die TRGS 725 (technische Regel) plus eventuell weitere produktspezifische Normen. Während früher der elektrische Explosionsschutz traditionell breiten Raum bei den Sicherheitsvorkehrungen einnahm, rückte in den letzten Jahren zunehmend die mechanische Komponente als potenzielle Zündquelle in den Fokus.

Klimaüberwachung optimiert
Geräte der 'Hydrotrans'-Serie von Jumo sind Feuchte- und Temperaturmessumformer mit einem optionalen CO2-Modul. Die Geräteserie eignet sich zur Klimaüberwachung für Büro- und Wohnräume, Bahnanwendungen, Lagerräume oder Produktionshallen eignet.
Verschiedene Zündschutzarten
Zentral für das Thema Zündquellenüberwachung ist die EN 50495, die 2011 in Europa veröffentlicht wurde. Sie legt fest, dass im Explosionsschutz potenzielle Zündquellen durch verschiedene Zündschutzarten eliminiert beziehungsweise unwirksam gemacht werden. Dabei ist es erforderlich, unvermeidbare Restzündquellen durch geeignete Sicherheitseinrichtungen wirksam zu überwachen. Diese Einrichtungen müssen die entsprechenden Maßnahmen innerhalb der angemessenen Reaktionszeit ausführen. Die EN 50495 unterscheidet dabei einfache Sicherheitseinrichtungen Typ a (zum Beispiel Thermoschalter, Heißleiter oder Temperaturüberwachungseinheit) und komplexe Sicherheitseinrichtungen Typ b – Einrichtungen, die unabhängig von der Zündschutzart Betriebsmittel unter Kontrolle (EUC) installiert werden.
Beispiele hierfür sind Überlastschutzeinrichtungen für Elektromotoren mit Zündschutzart Ex(e) oder externe Steuereinrichtungen für die Zündschutzart Überdruckkapselung Ex(p). Ebenfalls relevant ist die EN 14597. Diese Europäische Norm gilt für elektrische oder nicht elektrische Temperaturregel- und Begrenzereinrichtungen, die zur Regelung und Überwachung der Temperatur in wärmeerzeugenden Anlagen durch Regelung der Energiezufuhr verwendet werden. Sie gilt zur Sicherstellung, dass die Temperatur in den wärmeerzeugenden Anlagen eine zuvor festgelegte Grenze (Temperaturklasse) nicht überschreitet. Die Betrachtung dieser Norm umfasst immer ein komplettes Mess-, Regel- und Begrenzersystem bestehend aus Sensor, Logik und Aktorik. Dabei werden zum Beispiel das Ansprechverhalten der Sensorik, die Reaktionen beziehungsweise das Schaltverhalten der Auswertelektronik und die Zuverlässigkeit/Lebensdauer der Aktorik für die Einzelkomponenten zertifiziert.
SIL-gerechte Temperaturüberwachung
Temperaturüberwachung des Lagers einer Umlenktrommel (Die Stirnseite der Welle wurde lackiert, um einen besseren Reflektionsgrad zu erreichen. Temperaturen der radialen Flächen sind deshalb gegegebenfalls verfälscht.)
© JumoWie sieht das komplexe Zusammenspiel der Regeln und Normen nun am konkreten Beispiel aus? Welche Möglichkeiten bestehen für Anwender, die eine SIL-gerechte Temperaturüberwachung an einem Erhitzer oder Mischer projektieren müssen?
Die scheinbar naheliegendste Möglichkeit, dies über eine SPS oder einen ‚normalen‘ Messumformer zu realisieren, scheidet sowohl nach EN 50495 und EN 14597 aus, da in der Regel weder SPS noch Messumformer eine zertifizierte Baumusterprüfung ihrer Eigenschaften haben. Da die SIL-Bewertung durch die TRGS 725 bindend für jeden Betreiber ist, muss sowohl die vorherige Beschreibung der Normen als auch eine Betrachtung nach SIL (Safety Integrity Level) oder PL (Performance Level) erfolgen.
Die SIL- beziehungsweíse PL-Einstufung ist eine reine Ausfallwahrscheinlich-keitsberechnung der Bauteile und impliziert nicht die Aussage, dass die Funktion der Abschaltung richtig arbeitet beziehungsweise eine Verriegelung nach Fehlfunktion erfolgt. Das heißt, im Schadensfall liegt hier dann die Beweislastumkehr. Um mit einer SPS eine SIL-gerechte Lösung zu realisieren, sind ergo umfangreichere Dokumentations- und Programmieranwendungen nötig. Die hierfür notwendigen Investitionskosten differieren in Abhängigkeit von der Kanalanzahl und dem Softwareaufwand. Darüber hinaus muss jede Applikation separat nach SIL/PL berechnet und bewertet werden.
Der Autor Matthias Garbsch ist Branchenmanager Explosionsschutz & Funktionale Sicherheit bei Jumo in Fulda.
© JumoUm diesen Prozess zu vereinfachen, listet Jumo unter dem Markennamen ‚Jumo Safety Performance‘ alle Produkte und Dienstleistungen des Unternehmens zu den Themen SIL und PL und bietet hier ein zertifiziertes Kompaktsystem für die funktionale Sicherheit. Das Sicherheitssystem besteht aus Sensor, Logik und Relaisausgang zur Betätigung des Aktors.











