Funktionale Sicherheit: Fehlerursachen liegen oft vor der Inbetriebnahme
Die steigenden Sicherheitsanforderungen führen dazu, dass die Funktionale Sicherheit in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewinnt. Während in der Vergangenheit Funktionale Sicherheit häufig nur die Berechnung der SIL-Loops bedeutet, wird inzwischen der gesamte Lebenszyklus einer Sicherheitsfunktion bewertet. Dadurch rückt, zusätzlich zur Betrachtung der zufälligen Fehler, welche bei der bekannten SIL-Berechnung berücksichtigt werden, die Vermeidung von systematischen Fehlern vermehrt in den Fokus.
Und das aus guten Grund: Eine Statistik zur Ausfallursachen von Steuerungssystemen (BILD 1) hat ergeben, dass ein Großteil der Fehler nicht durch den Ausfall des Steuerungssystems selber verursacht wurde, sondern durch Fehler, die vermeidbar gewesen wären, wenn während des gesamten Lebenszyklus ein systematischer Ansatz verfolgt worden wäre. Die Nichtbeachtung von Details, insbesondere in der Spezifikationsphase eines Projekts, und Fehler beim Management technischer Probleme waren die Hauptursachen für diese Unfälle. Wie der Grafik in BILD 1 zu entnehmen ist, haben 65% der Fehler eines sicherheitsgerichteten Systems ihren Ursprung vor dem eigentlichen Betrieb.
Systematische Fehler…
… sind von der Definition her prinzipiell vermeidbar. Typische systematische Fehler sind z. B. falsche Angaben in der Spezifikation oder Softwarefehler. Ursachen systematischer Fehler sind häufig im Prozess selber oder in den Umgebungsbedingungen zu finden. Ein Großteil der systematischen Fehler entsteht bereits zum Zeitpunkt der Spezifikation, Auslegung, Komponentenauswahl oder durch fehlerhafte Montage und Inbetriebnahme – und das gilt auch für Schutzeinrichtungen. Untersuchungen von Ausfällen von PLT-Schutzeinrichtungen nennen weitaus häufiger systematische Fehler als Ursache als defekte elektronische Bauteile. Beispiele für systematische Fehler bei Schutzeinrichtungen sind ein für die Messaufgabe ungeeignetes Messverfahren oder Prozesseinflüsse wie Korrosion oder Ansatzbildung.
BILD 2 - Online-Tool Applicator zur Messstellenauswahl und -auslegung
Applicator – schrittweise Auslegung und Dimensionierung von Messstellen
Aber wie können systematische Fehler bei der Auswahl und Auslegung von Messgeräten vermieden werden? Das kostenlose Online-Tool Applicator von Endress+Hauser kann hierbei unterstützen und die tägliche Projektierungsarbeit erleichtern (BILD 2). Durch die schrittweise Online-Produktauswahl und
-dimensionierung ist eine komfortable Auswahl, Dimensionierung und Konfiguration des für die Messaufgabe geeigneten Produktes entsprechend der spezifischen Industrieanwendung möglich.
Der Weg zu einer sicheren Anlage startet bereits bei der Auswahl des geeigneten Messprinzips und wird fortgesetzt mit der Auslegung und Konfiguration bis hin zur Bestellung des Messgerätes. Durch den vorgegebenen, logisch aufgebauten Ablauf unterstützt der Applicator die Ermittlung des optimalen Messsystems. Auswahlmöglichkeiten sind unter anderem: Wahl des Messstoffes aus der integrierten Mediendatenbank, „SIL“ oder „ATEX“, Messbereich, Prozessbedingungen etc. So bleiben am Ende nur die optimal zur Anwendung passenden Messgeräte in der Auswahl – der „Best-Fit“ sozusagen. Dazu liefert eine umfangreiche Mediendatenbank Informationen zum Thema Beständigkeit der prozessberührenden Materialien. Ebenso definiert die Auslegung die benötigte Druckstufe des Gerätes. So wird schrittweise das richtige Messgerät ausgewählt und die Quellen systematisch bedingter Fehler nach und nach eliminiert.
ATEX-Richtlinie
Neben der Funktionalen Sicherheit ist die ATEX-Richtlinie eine der wichtigsten Richtlinien in Bezug auf die Anlagensicherheit. Elektronische Geräte werden dabei in der Regel in der Zündschutzart Eigensicherheit eingesetzt. In diesen Geräten werden die Stromstärke und die Spannung auf Werte begrenzt, die eine Entzündung von explosionsfähigen Brennstoff-Luft-Gemischen sowohl durch Funken als auch durch Erwärmung nicht ermöglichen. Eine der wesentlichen Aufgaben ist in diesem Zusammenhang die Erstellung des Eigensicherheitsnachweises, um die korrekte Kabellänge zu bestimmen, die für ein Zweidrahtkonzept erforderlich ist.
ExiCalculator App: schnell, sicher und mit Nachweis
Mit der kostenlosen ExiCalculator App von Endress+Hauser, frei verfügbar im App Store oder bei Google Play), lässt sich die exakte Kabellänge für das Zweidrahtkonzept in explosionsgefährdeten Bereichen einfach und schnell berechnen. Die Datenbank der App umfasst die Parameter der Endress+Hauser Komponenten, sodass die grundlegenden Informationen bereits vorhanden sind. Die ExiCalculator App berechnet die Kabellänge, die maximal zulässig ist, um das Zweidraht-Konzept in Ex-Bereichen sicher zu gestalten. Die App führt auf Tastendruck zeitraubende Rechenoperationen durch, die normalerweise manuell vorgenommen werden. Ferner erlaubt die App dem Anwender, fundierte Entscheidungen zu sicheren Kabeldefinitionen und -spezifikationen zu treffen. Und zu guter Letzt kann der Nachweis als Dokument gespeichert und für die Unterlagen ausgedruckt werden.
Fazit
Richtlinien und Normen zur Gewährleistung der Anlagensicherheit sind während des gesamten Lebenszyklus eines Messgerätes zu berücksichtigen. Bei der Auslegung und Planung von Messgeräten und speziell bei PLT-Schutzeinrichtungen sind systematische Fehler zu vermeiden. Mit den kostenlosen Tools wie Applicator und der ExiCalculator App bietet Endress+Hauser Werkzeuge, um geeignete Feldgeräte auszuwählen, aufwändige Berechnungen auf einfachste Weise durchzuführen und dabei schon in der Planungsphase systematische Fehler zu vermeiden.
Autorin: Dr. Michaela Vormoor, Branchenmanagerin Chemie