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Herausforderungen im Explosionsschutz – die funktionale Sicherheit

Herausforderungen Im Explosionsschutz – Die Funktionale Sicherheit

Die Herausforderungen im Explosionsschutz sind hoch. Hier gibt es viele Maßnahmen, die zu beachten sind. Eine Besonderheit in den Explosionsschutzarten ist die funktionale Sicherheit. Welche Herausforderungen gegeben sind und was die befähigten Personen wissen müssen, erklärt Ihnen unser Experte Christian Demski.

Christian Demski ist seit 2016 als technischer Leiter der Messtechnik im Bereich Instandhaltung der bei der Dow Stade Produktionsgesellschaft mbH in Stade tätig. Zu seinen Aufgaben zählen unter anderem die technische Leitung der Produktionsanlagen im Bereich der Messtechnik, Fragen des Explosionsschutzes und der Funktionalen Sicherheit. Zugleich ist er internationaler Ansprechpartner für die funktionale Sicherheit, für den Bereich des Explosionsschutzes und der automatisierten Armaturen in den Unternehmen. Nach seiner Ausbildung zum Prozessleitelektroniker und dem Studium des Maschinenbaus Fachrichtung Energieanlagen an der Technischen Universität Hamburg-Harburg startete er bei der Dow in Stade als Instrument Ingenieur, wo er mit verschiedene Aufgaben im Bereich Instandhaltung und Anlagen-Verfügbarkeit betraut war.

Herr Demski, Sie sind als technischer Leiter Messtechnik im Dow Werk Stade mit dem Thema funktionale Sicherheit im Explosionsschutz betraut. Wie verhält sich diese im Vergleich zu den klassischen Zündschutzarten?

Explosionsschutz KennzeichnungBei den meisten klassischen Explosionsschutzarten wurde der Schutz durch die richtige Auswahl anhand der Ex-Schutzkennzeichnung, den Konstruktionsmerkmalen der Hersteller und den Einbaubedingungen sichergestellt. Auch schon in der Vergangenheit gab es Ausnahmen zu dieser Regel. Ein Beispiel war die Überdruckkapselung. Dort war der Explosionsschutz nicht nur von den Konstruktionsmerkmalen, sondern auch von der Funktion der Geräte abhängig. Zugleich war der Bereich der Inertisierung, als ein Beispiel des primären Explosionsschutzes, auch schon lange Teil des Schutzes mit Geräten, deren Funktion den Explosionsschutz sicherstellen.

Funktionale Sicherheit identifiziert individuell das Szenario

Im Bereich der funktionalen Sicherheit spielt genau dies die Hauptrolle. Dort gibt es nicht „die“ Zündschutzart. Für jeden Fall wird individuell das Szenario identifiziert, gegen das geschützt werden soll. Dabei handelt es sich um eine Erkennung (Messaufgabe) des Szenarios und eine daraus resultierende Aktion, die zum Schutz eingeleitet wird. Genau für dieses Szenario wird eine individuelle Schutzschicht entworfen. Dabei kommt es besonders darauf an, dass die Geräte die Bedingungen zur Detektion des Szenarios erfüllen. Dabei denke ich in der ersten Linie noch nicht einmal an die speziellen Bedingungen, die mit der funktionalen Sicherheit einhergehen, sondern ganz profan erst einmal an die richtigen Geräte, um die Messaufgabe zu erfüllen.

Es geht darum zu erkennen, ob beispielsweise der Messbereich der Messzelle unter den gegebenen Genauigkeitsanforderungen, mit der eine Situation erkannt werden soll, auch wirklich detektiert werden kann; oder ob das Material der prozessberührten Teile auch für die chemischen, thermischen oder mechanischen Einsatzbedingungen geeignet ist.

Christian Demski |  Technischer Leiter der Messtechnik | Dow Stade Produktionsgesellschaft mbH 

Hinzu kommen natürlich noch die Bedingungen der funktionalen Sicherheit mit dem Nachweis der benötigten Redundanz, der Resistenz gegen systematische Fehler und die Zuverlässigkeit. Kurz gesagt, die Entwicklung des Szenarios und die Definition der Bedingungen, die in der klassischen Auswahl des Explosionsschutzes durch den Ex-Zonenplan vorgegeben waren, sind hier viel individueller. Hinzu kommt, dass die Auswahl der Geräte, die im klassischen Explosionsschutz nach den Zonen, Gasgruppen und Oberflächentemperaturen erfolgte, sich hier auf alle Bedingungen, die im Management der funktionalen Sicherheit zum Tragen kommen, ausdehnt.

Anforderungen an die befähigten Personen

Welche Kenntnisse braucht eine befähigte Person 3.1 für die Prüfung der funktionalen Sicherheit?

Prioritäten setzenFür die befähigte Person 3.1, als auch für die befähigte Person 3.3 gelten ganz andere Anforderungen. Beide müssen sich weit mehr mit den Prozessbedingungen, den Spezifikationen und den Messaufgaben auseinandersetzen. Für beide gilt, dass sie die Eignung und Funktionsfähigkeit eines Schutzsystems nicht nur vom Vergleich der Konformitätserklärungen und deren Bedingungen, bzw. den Einbau-Randbedingungen abhängig machen können. Zugleich müssen klassische Engineering-Kenntnisse vorhanden sein, um zu beurteilen, ob ein Messgerät auch der gestellten Aufgabe hinsichtlich der Ansprechzeit, der Genauigkeit und der Zuverlässigkeit gewachsen ist. Der Bereich, der die funktionale Sicherheit betrifft, hängt in erster Linie von diesen Bedingungen ab. Was nützt es, wenn eine befähigte Person erkennen kann, dass ein Gerät das nötige Safety Integrity Level (SIL) hat und die PFD-, SC- und HFT-Bedingungen erfüllt, wenn es aufgrund der Einbaulage, der Auswahl der Messzelle und der programmierten Verzögerungszeit gar nicht in der Lage ist, die gefährliche Situation rechtzeitig oder überhaupt zu erkennen?

Prozessverständnis ist unerlässlich

Um die Frage konkret zu beantworten: die befähigte Person 3.1 muss grundlegendes Prozessverständnis und ein grundlegendes Verständnis des Explosionsschutzes haben um zu beurteilen, was das zu prüfende Geräte verhindern soll. Darüber hinaus ist auch das Verständnis um das Managementsystem der funktionalen Sicherheit nötig, um beurteilen zu können, wann ein Schutzsystem die Funktion nicht mehr einhält und welche Maßnahmen daraus abzuleiten sind: also wenn ein Gerät die Sicherheitsspezifikation nicht mehr erfüllt, welche Auswirkungen auf den Weiterbetrieb der Anlage damit verbunden sind. Die Auswirkungen an einem defekten sekundären Ex-Schutz im klassischen Explosionsschutz waren dort eindeutiger und anhand der Zonenklassifikation auch die Austauschrandbedingungen für die Geräte offensichtlicher. Hier spielt es eine Rolle, ob das fehlerhafte Bauteil redundant ist, oder aber wie weit die Ungenauigkeit fortgeschritten ist und welche Reparaturzeiträume sich daraus ergeben, bzw. wer Kenntnis von dieser fehlerhaften Sicherheitseinrichtung haben muss. Diese Anforderungen gelten für alle Einrichtungen der funktionalen Sicherheit. Nur für die befähigten Kollegen im Explosionsschutz kommen sie neu dazu.
Äquivalent veränderte Anforderungen ergeben sich für die befähigte Person 3.3.

Wo ist die funktionale Sicherheit in der BetrSichV aufgeführt?

Bild: Richterhammer und Gesetzbuch vor EU-FlaggeAuch die BetrSichV spricht von Schutzsystemen. Diese kennt sie in den zugehörigen TRBS im Bereich der Druckabsicherung als PLT-Maßnahme gegen Überdruck (international HIPPS), oder nun auch im Bereich des Explosionsschutzes als Schutzsysteme nach 2014/34/EU. Nun gibt es bisher auch Schutzsysteme, Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen, die der 2014/34/EU entsprechen und die in den DIN EN bzw. den DIN EN ISO aufgeführt sind, z. B. Ex-p im elektrischen oder Ex-b im mechanischen Schutz. Dabei gab es manchmal eine Situation, in der Geräte, die für den Ex-Schutz verwendet wurden, aber nicht in einer Ex-Zone verbaut waren. Damit hatten diese Geräte auch keine Kennzeichnung nach 2014/34/EU (94/9/EG), sondern es wurde das Gesamtsystem als solches zertifiziert. Diese Systeme können auch unter dem Abschnitt Inertisierungs- und Lüftungsmaßnahmen gefunden werden. Dort gelten etwas andere Prüfzyklen als in den Schutzsystemen. Der gesamte Bereich der Funktionsprüfung der TRBS 1201 Teil 1 bekommt hier eine neue Bedeutung.

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